基于51单片机的时钟电路设计

毕业设计用纸第1页共28页中文摘要随着单片机技术的飞速发展，在其推动下，现代的电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高。时间对于人们来说总是那么的宝贵，可以说时间和金钱是划上了等号。准确的掌握时间和分配时间对人们来说至关重要。因此采用单片机为主的数码管为显示器的电子时钟就体现出了很大的优势。电子钟的设计方法有很多种，但利用单片机制作的电子时钟更具有编程灵活、便于电子功能的扩充、精确度高、便于携带、显示直观等特点。通过利用MCS-51单片机内部的定时器/计数器功能来实现电子时钟的计时方法。主要由AT89S51芯片和LED数码显示管为核心，构成了一个单片机电子时钟。关键词：单片机，AT89S51，电子时钟，LED毕业设计用纸第2页共28页AbstractWiththerapiddevelopmentofmicrocomputertechnologyinitspromotion,modernelectronicsintoalmostallareasofsociety,astrongimpetustothedevelopmentofsocialproductiveforcesandsocialimprovementinthelevelofinformation,butalsotofurtherimprovetheperformanceofmodernelectronicproducts.Timeisalwayssovaluableforpeoplewhocansaythattimeandmoneyistheequalsign.Accurategraspoftimeandallocationoftimeiscrucialtopeople.Therefore,thedigitalcontrolbasedonmicrocomputer-basedelectronicclockonthedisplayreflectsagreatadvantage.ClockDesignTherearemanyways,however,producedbysinglechipelectronicclockismoreflexibleprogramming,andeasyexpansionofelectroniccapabilities,highaccuracy,easytocarry,displayvisualandsoon.Inthispaper,throughtheuseofMCS-51microcontroller'sinternaltimer/counterfunctiontoimplementtheelectronicclocktimingmethod.MainlybytheAT89S51chipandLEDdigitaldisplaytubeasthecore,formingasinglechipelectronicclock.Keyword:Monolithicintegratedcircuit，AT89S51，Electronicclock，LED毕业设计用纸第3页共28页目录第一章、前言..................................................51.1概述.......................................................51.2研究目的...................................................5第二章、电路涉及单片机概述........................................62.1单片机的概念...............................................62.2单片机的发展史和发展趋势...................................62.2.1单片机的发展历史......................................62.2.2单片机的发展趋势......................................62.3单片机的特点...............................................72.4MCS-51单片机的基本结构.....................................72.4.1MCS-51单片机的基本组成...............................72.4.2AT89S51单片机的引脚..................................8第三章、系统设计.................................................103.1设计方法及原理............................................103.1.1设计方法..............................................93.1.2电子时钟原理..........................................93.1.3数码管显示原理........................................93.2总体设计..................................................103.2.1系统说明.............................................103.2.2系统框图.............................................103.3模块设计..................................................113.3.1电源部分.............................................113.3.2复位电路.............................................113.3.3数码管的连接电路.....................................123.3.4控制部分.............................................13第四章、软件设计.................................................154.1程序流程图................................................15毕业设计用纸第4页共28页4.2源程序....................................................174.2.1中断入口程序.........................................174.2.2主程序.............................................184.2.31秒计时程序.........................................184.2.4闪动调时程序.........................................204.2.5加1子程序...........................................214.2.6清零程序.............................................224.2.7时钟调整程序.........................................224.2.8显示程序.............................................244.2.9延时程序.............................................25参考文献..........................................................27致谢...........................................................28毕业设计用纸第5页共28页第一章、前言1.1概述时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在单片机的应用系统中，时钟有两个方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时器/计数器来实现；二是用专门的时钟芯片实现[2]。由于51系列单片机的内部具有定时器/计数器的功能，因此采用51系列单片机里的AT89S51和LED数码管为核心，加以必要的电路，来构成了一个单片机电子时钟。1.2研究目的通过利用MCS-51单片机内部的定时器/计数器功能、中断系统功能、以及外围的按键和LED显示器等部件，设计一个基于单片机的电子时钟。设计的电子时钟通过数码管显示，并能通过按键对时间进行设置。毕业设计用纸第6页共28页第二章、电路涉及单片机概述2.1单片机的概念单片机（MCU）可以定义为：一种把微处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出（I/O）接口电路、定时器/计数器、串行通信接口及中断系统等部件集成在同一块芯片上的，具有完整功能的微型计算机。这块芯片就是硬件，而软件程序则存放在片内的只读存储器中。2.2单片机的发展史和发展趋势2.2.1单片机的发展历史1974年12月，美国著名的仙童(Fairchild)公司推出了世界上第一台单片机F8。该机有两块集成电路芯片组成，具有与众不同的指令系统，结构奇特，深受民用电器和仪器仪表领域的欢迎和重视。从此单片机开始迅速发展，应用范围也在不断扩大，现已成为微型计算机的重要分支。单片机的发展大致经历了外围集成、总线完善、功能集成、全方位发展等技术发展阶段，至今已走过了四代的历程[3]。2.2.2单片机的发展趋势当前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展。预计，单片机将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方向发展。2.3单片机的特点根据其结构形式和所采用的半导体工艺，单片机具有以下主要特点：(1)性价比高。(2)集成度高、体积小、可靠性高。由于单片机将各个功能部件集成在一块芯片上，且内部采用总毕业设计用纸第7页共28页线结构，减少了各个芯片之间的连线，从而大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。(3)控制功能强。单片机中的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O接口的逻辑操作及位处理功能。(4)低功耗、低电压，便于生产便携式产品。(5)外部总线增加了串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。(6)单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，易于构成各种规模的应用系统。2.4MCS-51单片机的基本结构2.4.1MCS-51单片机的基本组成MCS-51单片机的基本组成如图2.1所示。图2.1MCS-51单片机的基本组成从图2.1中可以看出，MCS-51单片机内部主要包括以下几部分。(1)一个8位CPUMCS-51单片机有一个8位CPU，包括运算器和控制器，并且具有面向控制的处理功能，不仅可以处理字节数据还可以进行位变量的处理，如位处理、查表、状态检测、中断处理等。振荡与定时电路CPU4KB/8KB程序存储器21B特殊功能寄存器128B数据存储器总线控制四个8位并行串口一个串型端口两个16位定时器/计数器时钟源计数输入内部总线内部中断信号外部中断信号控制P0P1P2P3串行输入并行输