課程設(shè)計(jì)(論文)- 基于AT89S52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)用數(shù)碼管顯示時(shí)鐘.doc

課程設(shè)計(jì)(論文)說明書題目：基于AT89S52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)用數(shù)碼管顯示時(shí)鐘院（系）：專業(yè)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：職稱：2011年12月15日桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第1頁共2頁摘要本課程設(shè)計(jì)要求基于STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)用8位數(shù)碼管進(jìn)行時(shí)鐘顯示。采用了AT89C52單片機(jī)和DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,使用5V電源進(jìn)行供電。設(shè)計(jì)的時(shí)鐘可以通過按鍵切換，數(shù)碼管顯示北京時(shí)間（時(shí)、分、秒）以及月份、日期、星期，并且可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的校準(zhǔn)功能。主要的程序有：時(shí)鐘芯片驅(qū)動(dòng)程序,數(shù)碼管顯示及驅(qū)動(dòng)程序等。設(shè)計(jì)成果制作成可供實(shí)際檢測(cè)的實(shí)物電路板。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；DS1302；時(shí)鐘電路；數(shù)碼管顯示；AbstractTherequirementsofthecurriculumdesignisbasedonSTC89C52singlechipmicrocomputer,using8-bitdigitaltubestodisplayclock.UsingAT89C52singlechipmicrocomputerandDS1302real-timeclockchip,andtheuseof5Vpowersupply.Designoftheclockbymeansofthekeyswitches,displayBeijingtime(hours,minutes,seconds)andmonth,date,week,withdigitaltubes,andalsocanachievethefunctionofclockcalibration.Themainprocedures:ClockChipDriver,thedigitaldisplayandcontroldrivers.Thedesignresultscanbeusedinthepracticaldetectionwhichhavebeenmadeintoarealcircuitboard.Keywords：singlechipmicrocomputer；DS1302；clockcircuit；digitaltubedisplay；桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第2頁共2頁目錄引言.11電子鐘功能及總體方案介紹.21.1電子鐘功能介紹.21.1.1基本功能要求.21.1.2擴(kuò)展功能要求.21.2總體方案介紹.21.2.1計(jì)時(shí)方案.21.2.2按鍵/顯示方案.22時(shí)鐘系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).22.1控制芯片的選擇.22.1.1AT89S52單片機(jī)性能與特點(diǎn).22.1.2單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu).32.1.3AT89S52引腳的功能說明.32.1.4存儲(chǔ)器的配置.52.2DS1302的結(jié)構(gòu)及工作原理.52.2.1引腳功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu).52.2.2DS1302的控制字節(jié).62.374HC573結(jié)構(gòu)及工作原理.72.3.1高性能硅門COMS器件介紹.72.3.2引腳結(jié)構(gòu)圖及其功能.72.4數(shù)碼管的基本介紹.72.5時(shí)鐘電路設(shè)計(jì).82.5.1時(shí)鐘芯片通信電路.82.5.2按鍵調(diào)時(shí)電路設(shè)計(jì).82.5.3顯示模塊的電路設(shè)計(jì).93軟件模塊設(shè)計(jì).103.1主程序設(shè)計(jì).103.2時(shí)鐘芯片實(shí)時(shí)時(shí)間.104硬件組裝.114.1元件清單.114.2電路板.115課程設(shè)計(jì)結(jié)果及總結(jié).125.1結(jié)果展示.125.2課程設(shè)計(jì)總結(jié).12謝辭.13參考文獻(xiàn).14桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第1頁共15頁引言21世紀(jì)，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代化電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。時(shí)鐘，自從它被發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友。隨著時(shí)間的推移，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著生活水平的提高,人們?cè)絹碓阶非笕诵曰氖挛?，?duì)時(shí)間計(jì)量的精度要求越來越高，應(yīng)用也越來越廣泛，這些都導(dǎo)致傳統(tǒng)的時(shí)鐘已不能滿足人們的需求?，F(xiàn)代生活的人們?cè)絹碓街匾暳藭r(shí)間觀念，可以說是時(shí)間和金錢劃上了等號(hào)。對(duì)于那些對(duì)時(shí)間把握非常嚴(yán)格和準(zhǔn)確的人或事來說，時(shí)間的不準(zhǔn)確會(huì)帶來非常大的麻煩，所以以數(shù)碼管為顯示器的時(shí)鐘比指針式的時(shí)鐘表現(xiàn)了更大的優(yōu)勢(shì)。數(shù)碼管顯示的時(shí)間簡(jiǎn)單明了，而且讀數(shù)快、時(shí)間準(zhǔn)確顯示到秒?，F(xiàn)代的實(shí)時(shí)時(shí)鐘不僅需要數(shù)字電路技術(shù)而且需要模擬電路技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)，增加了調(diào)時(shí)的功能。其電路可以由實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、人機(jī)接口模塊、數(shù)碼管顯示模塊等部分組成。利用軟件編程盡量做到硬件電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定，減小電磁干擾和其他環(huán)境干擾，充分發(fā)揮軟件編程的優(yōu)點(diǎn)，減小因元器件精度不夠引起的誤差，但是數(shù)字鐘還是可以改進(jìn)和提高如選用更精密的元器件。但與機(jī)械式時(shí)鐘相比已經(jīng)具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機(jī)模塊中最常見的是數(shù)字鐘。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子時(shí)鐘具有編程靈活、精確度高等特點(diǎn)，并且便于電子時(shí)鐘的擴(kuò)充，即可用該電子鐘發(fā)出各種控制信號(hào)，同時(shí)可以用該電子時(shí)鐘發(fā)出各種控制信號(hào)。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)、分、秒及數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，廣泛用于個(gè)人家庭、車站、碼頭、辦公室等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵罚捎跀?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。本課題研究的主要目的就是設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的日歷時(shí)鐘系統(tǒng)。能夠準(zhǔn)確的顯示出當(dāng)前的時(shí)間信息。當(dāng)時(shí)間顯示不準(zhǔn)確時(shí)調(diào)整出準(zhǔn)確的時(shí)間信息即可。桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第2頁共15頁1電子鐘功能及總體方案介紹1.1電子鐘功能介紹1.1.1基本功能要求（1）設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘用8位數(shù)碼管顯示。（2）時(shí)間格式位為XX-XX-XX，分別為時(shí)、分、秒。1.1.2擴(kuò)展功能要求（1）設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘可以通過按鍵切換顯示日歷，其格式為XX-XXX，分別為月份、日期、星期。（2）設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘可以進(jìn)行時(shí)間的校準(zhǔn)功能。1.2總體方案介紹1.2.1計(jì)時(shí)方案利用AT89S52單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器和時(shí)鐘芯片DS1302進(jìn)行終端定時(shí)，配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)。該方案節(jié)省硬件成本，并且能使讀者在定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計(jì)方面得到鍛煉和提高，對(duì)單片機(jī)的指令系統(tǒng)能有更深入的了解。1.2.2按鍵/顯示方案AT89S52外接8個(gè)LED數(shù)碼管構(gòu)成顯示器，外接5個(gè)按鍵（K1、K2、K3、K4、K5）構(gòu)成按鍵控制部分。設(shè)計(jì)框圖如圖1-1所示：圖1-1電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)框圖2時(shí)鐘系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1控制芯片的選擇2.1.1AT89S52單片機(jī)性能與特點(diǎn)（1）AT89S52為ATMEL所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flsah存儲(chǔ)器。桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第3頁共15頁（2）在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)作為一種較為簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)是嵌入到系統(tǒng)內(nèi)部，作為系統(tǒng)電路的一部分，作為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化的關(guān)鍵部件。AT89S52主要功能列舉如下：擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash晶片內(nèi)部具時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHz）內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）為8KB內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）為256字節(jié)32個(gè)可編程I/O口線8個(gè)中斷向量源三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器全雙工UART串行通道2.1.2單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)其基本功能，內(nèi)部必需要有配置輸入輸出（I/O口）、儲(chǔ)存器（RAM或ROM）、運(yùn)算和控制單元（CPU）等相應(yīng)的功能電路，電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-2所示：圖1-2AT89S52內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.1.3AT89S52引腳的功能說明桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第4頁共15頁P(yáng)89C5X系列單片機(jī)有40個(gè)引腳。其引腳圖如圖2-1所示：（1）VCC：AT89S52電源正端輸入，接+5V。（2）VSS：電源地端。（3）XTAL1：?jiǎn)涡酒到y(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。（4）XTAL2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一20PF的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。（5）RESET：AT89S52的重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知圖2-1AT89S52引腳圖狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。（6）EA/Vpp：EA為英文ExternalAccess的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存儲(chǔ)器空間。如果是使用8751內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時(shí)，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。（7）ALE/PROG：ALE是英文AddressLatchEnable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。AT89S52可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0A7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)锳T89S52是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí)ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。（8）PSEN：此為ProgramStoreEnable的縮寫，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（EA=0），會(huì)送出此信號(hào)以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S52可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。（9）PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一個(gè)8位寬的開路汲極（OpenDrain）雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個(gè)I/O端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當(dāng)做I