完整word版51单片机数字钟.docx
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完整word版51单片机数字钟
3.1AT89C51单片机简介2
1设计任务与要求
1.设计一个基于单片机的电子时钟,并且能够实现时分秒的现实和调节。
2.设计出硬件电路。
3.设计出软件编程方法,并写出源代码。
4.用PROTEUS进行仿真。
5.用汇方式实现目的。
7.系统的各各功能模块要编语言编实现程序设计。
6.利用查表,中断等清楚,有序。
8.程序运行时有友好的用户界面。
2设计方案
本设计主要设计了一个基于AT89C51单片机的电子时钟。
并在数码管上显示相应的时间。
并通过一个控制键用来实现时间的调节和是否进入省电模式的转换。
应用Proteus的ISIS软件实现了单片机电子时钟系统的设计与仿真。
该方法仿真效果真实、准确,节省了硬件资源。
该设计的硬件部分主要包括89C51多功能接口芯片用于开发电子时钟芯片、LED七段数码显示器用于显示时间、8031集成定时器用于定时、0.125W、8欧姆的扬声器用于定时发声。
软件部分包括主程序、定时计数中断程序、时间调整程序、延时程序四大模块。
通过中断程序进行定时器计数,时间调整程序是当键按下时间小于1秒,关闭显示(省电)进入调节时间状态,延时程序用于时间的延迟。
先设计个秒钟程序,在秒钟程序中先不设计按钮,直接通电运行,使用40H存放计数值,从00—59,一直循环,把40H中的数值拆分成个位和十位,分别存在30H与31H中,要求动态扫描时,使用21H当标志位,用指令JB控制显示个位与十位,程序中使用中间寄存器R0与R1用于存放拆分后的字型,再传到30H与31H中去,再设计时钟程序。
3硬件设计
3.1AT89C51单片机简介
AT89C51单片机是一种低功耗,高性能的片内含有4KB可编程/擦除只读存储器(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的8位COMS微控制器,使用高密度,非易失存储技术制造,并且与AT89C51引脚和指令系统完全兼容。
芯片上的FPEROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对存储器重复编程。
3.1.1单片机的构成
AT89C51单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本功能部件,AT89C51单片机单片机内包含下列几个部件:
(1)一个8位CPU;
(2)一个片内振荡器及时钟电路;
(3)4K字节ROM程序存储器;
(4)128字节RAM数据存储器;
(5)两个16位定时器/计数器;
(6)可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储器空间的控制电路;
(7)32条可编程的I/O线(四个8位并行I/O端口);
(8)一个可编程全双工串行口;
(9)具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构。
其内部机构框图如图3.1所示:
图3.1MCS-51单片机内部机构框图
3.1.2AT89C51单片机性能及特点
(1)与MCS-51微控制器产品系列兼容。
(2)片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器(FlashMemory)。
(3)存储器可循环写入/擦除1000次。
(4)存储数据保存时间为10年。
(5)工作电压范围:
Vcc可为2.7V~6V。
(6)全静态工作:
可从0HZ到16MHZ。
(7)程序存储器具有3级加密保护。
(8)128﹡8位内部RAM。
(9)32条可编程I/O线。
(10)两个16位定时器/计数器。
(11)中断结构具有5个中断源和2个优先级。
(12)可编程全双工串行通道。
(13)空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。
3.1.3振荡器特性
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出,该反向放大器可以配置为片内振荡器。
3.1.4AT89C51单片机的引脚说明
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。
图3.3AT89C51单片机引脚图
AT89C51单片机的内部硬件结构中除了程序存储器由FPEROM取代了87C51单片机的EPROM外,其余部分完全相同,其管脚说明如下:
(1)VCC:
供电电压
(2)GND:
接地
(3)时钟电路
XTAL1(19脚)——芯片内部振荡电路(单级反相放大器)输入端。
XTAL2(18脚)——芯片内部振荡电路(单级反相放大器)输出端。
(4)控制信号
RST(9脚)复位信号:
时钟电路工作后,在此引脚上将出现两个机器周期的高电平,芯片内部进行初始复位,P0口~P3口输出高电平,将初值07H写入堆栈指针。
ALE(30脚)地址锁存信号:
当访问外部存储器时,P0口输出的低8位地址由ALE输出的控制信号锁存到片外地址锁存器,P0口输出地址低8位后,又能与片外存储器之间传送信息。
另外,ALE可驱动4个TTL门。
(29脚)片外程序存储器读选通:
低电平有效,作为程序存储器的读信号,输出负脉冲,将相应的存储单元的指令读出并送到P0口,可驱动8个TTL门。
/Vpp(30脚):
当为高电平且PC值小于0FFFH时,CPU执行内部程序存储器程序;当为低电平时,CPU仅执行外部程序存储器程序。
(5)I/O接口
P0口(P0.0~P0.7,39~32脚)三态双向口:
P0口结构包括一个输出锁存器、两个三态缓冲器、一个输出驱动电路和一个输出控制端。
P1口(P1.0~P1.7,1~8脚)准双向口:
P1口做通用I/O接口使用,P1口的每一位口线能独立地作用于输入线,P1口可驱动4个TTL门。
P2口(P2.0~P2.7,21~28脚)通用I/O接口:
它做通用I/O接口使用时,是一个准双向口,此时转换开关MUX倒向左边,输出极与锁存器相连,引脚可作为用户I/O口线使用,输入/输出操作与P1口完全相同,P2口做地址总线使用。
P3口(P3.0~P3.7,10~17脚)双功能口:
P3口做通用I/O接口使用,输出功能控制线为高电平,与非门的输出取决于锁存器的状态,此时锁存器Q端的状态与其引脚状态是一致的。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口使用如:
P3.0RXD(串行输入口);
P3.1TXD(串行输出口);
P3.2/INT0(外部中断0);
P3.3/INT1(外部中断1);
P3.4T0(记时器0外部输入);
P3.5T1(记时器1外部输入);
P3.6/WR(外部数据存储器写选通);
P3.7/RD(外部数据存储器读选通);
3.2单片机型号的选择
通过对多种单片机性能的分析,最终认为89C51是最理想的电子时钟开发芯片。
89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微处理器,器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的89C51是一种高效微控制器,而且它与MCS-51兼容,且具有4K字节可编程闪烁存储器和1000写/擦循环,数据保留时间为10年等特点,是最好的选择。
3.3数码管显示工作原理
数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。
有两种类型,一种是共阳型,一种是共阴型。
共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起,又称为公共端。
共阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起,即为公共商。
阳极即为二极管的正极,又称为正极,阴极即为二极管的负极,又称为负极。
通常的数码管又分为8段,即8个LED显示段,这是为工程应用方便如设计的,分别为A、B、C、D、E、F、G、DP,其中DP是小数点位段。
4程序设计
4.1主程序模块介绍
主程序主要完成普通运行时,循环显示时间的24小时。
4.2主程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitP1_7=P1^7;
sbitP1_6=P1^6;
typedefstruct
{ucharhour;
ucharminute;
ucharsecond;
}time;
timenow={0,0,0};
ucharcodenum_tab1[]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04};
ucharcodenum_tab2[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共阳极显示
ucharstate=0;
ucharcount=100;
ucharflag=0;//调整时间/定时的标志
ucharrecount=0;
ucharrecount1=0;
voiddelay(uinttime1)//延时子程序
{
inti;
intk;
for(i=0;i for(k=0;k<100;k++); } voiddisplay(timedisnum)//显示子程序 { inthour_shi,hour_ge,min_shi,min_ge,sec_shi,sec_ge,i; intnum[6]={0,0,0,0,0,0}; hour_shi=disnum.hour/10; hour_ge=disnum.hour%10; min_shi=disnum.minute/10; min_ge=disnum.minute%10; sec_shi=disnum.second/10; sec_ge=disnum.second%10; num[0]=hour_shi; num[1]=hour_ge; num[2]=min_shi; num[3]=min_ge; num[4]=sec_shi; num[5]=sec_ge; for(i=0;i<6;i++) { P2=num_tab1[i]; P0=num_tab2[num[i]]; delay (1); } } voiddisplay_1(ucharwei,uchark)//显示子程序1 { ucharwei1,wei2; wei1=wei/10; wei2=wei%10; P2=num_tab1[k]; P0=num_tab2[wei1]; delay (1); P2=num_tab1[k+1]; P0=num_tab2[wei2]; delay (1); } voidinterrupt_init(void) { EA=0; TMOD=0x01; TH0=0xd8; TL0=0xf0; IT0=1; ET0=1; EX0=1; EA=1; TR0=1; } if(recount! =0) { P1_7=~P1_7; recount--; } else {P1_7=0;} if(recount1! =0) { P
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