課程設(shè)計(論文)- 基于AT89S52單片機實現(xiàn)用數(shù)碼管顯示時鐘.docVIP

課程設(shè)計(論文)說明書題目：基于AT89S52單片機實現(xiàn)用數(shù)碼管顯示時鐘院（系）：專業(yè)：學(xué)生姓名：學(xué)號：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（論文）報告用紙第1頁共2頁摘要本課程設(shè)計要求基于STC89C52單片機實現(xiàn)用8位數(shù)碼管進行時鐘顯示。采用了AT89C52單片機和DS1302實時時鐘芯片,使用5V電源進行供電。設(shè)計的時鐘可以通過按鍵切換，數(shù)碼管顯示北京時間（時、分、秒）以及月份、日期、星期，并且可以實現(xiàn)時鐘的校準(zhǔn)功能。主要的程序有：時鐘芯片驅(qū)動程序,數(shù)碼管顯示及驅(qū)動程序等。設(shè)計成果制作成可供實際檢測的實物電路板。關(guān)鍵詞：單片機；DS1302；時鐘電路；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（論文）報告用紙第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擴展功能要求.21.2總體方案介紹.21.2.1計時方案.21.2.2按鍵/顯示方案.22時鐘系統(tǒng)的硬件設(shè)計.22.1控制芯片的選擇.22.1.1AT89S52單片機性能與特點.22.1.2單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu).32.1.3AT89S52引腳的功能說明.32.1.4存儲器的配置.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時鐘電路設(shè)計.82.5.1時鐘芯片通信電路.82.5.2按鍵調(diào)時電路設(shè)計.82.5.3顯示模塊的電路設(shè)計.93軟件模塊設(shè)計.103.1主程序設(shè)計.103.2時鐘芯片實時時間.104硬件組裝.114.1元件清單.114.2電路板.115課程設(shè)計結(jié)果及總結(jié).125.1結(jié)果展示.125.2課程設(shè)計總結(jié).12謝辭.13參考文獻.14桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計（論文）報告用紙第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，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代化電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。時鐘，自從它被發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友。隨著時間的推移，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著生活水平的提高,人們越來越追求人性化的事物，對時間計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)的時鐘已不能滿足人們的需求?，F(xiàn)代生活的人們越來越重視了時間觀念，可以說是時間和金錢劃上了等號。對于那些對時間把握非常嚴(yán)格和準(zhǔn)確的人或事來說，時間的不準(zhǔn)確會帶來非常大的麻煩，所以以數(shù)碼管為顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現(xiàn)了更大的優(yōu)勢。數(shù)碼管顯示的時間簡單明了，而且讀數(shù)快、時間準(zhǔn)確顯示到秒。現(xiàn)代的實時時鐘不僅需要數(shù)字電路技術(shù)而且需要模擬電路技術(shù)和單片機技術(shù)，增加了調(diào)時的功能。其電路可以由實時時鐘模塊、人機接口模塊、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，減小因元器件精度不夠引起的誤差，但是數(shù)字鐘還是可以改進和提高如選用更精密的元器件。但與機械式時鐘相比已經(jīng)具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。單片機應(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)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(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。單片機模塊中最常見的是數(shù)字鐘。利用單片機實現(xiàn)的電子時鐘具有編程靈活、精確度高等特點，并且便于電子時鐘的擴充，即可用該電子鐘發(fā)出各種控制信號，同時可以用該電子時鐘發(fā)出各種控制信號。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時、分、秒及數(shù)字顯示的計時裝置，廣泛用于個人家庭、車站、碼頭、辦公室等公共場所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?，由于?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，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。本課題研究的主要目的就是設(shè)計一個基于單片機的日歷時鐘系統(tǒng)。能夠準(zhǔn)確的顯示出當(dāng)前的時間信息。當(dāng)時間顯示不準(zhǔn)確時調(diào)整出準(zhǔn)確的時間信息即可。桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計（論文）報告用紙第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)計的電子時鐘用8位數(shù)碼管顯示。（2）時間格式位為XX-XX-XX，分別為時、分、秒。1.1.2擴展功能要求（1）設(shè)計的電子時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)計的電子時鐘可以進行時間的校準(zhǔn)功能。1.2總體方案介紹1.2.1計時方案利用AT89S52單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器和時鐘芯片DS1302進行終端定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時。該方案節(jié)省硬件成本，并且能使讀者在定時/計數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計方面得到鍛煉和提高，對單片機的指令系統(tǒng)能有更深入的了解。1.2.2按鍵/顯示方案AT89S52外接8個LED數(shù)碼管構(gòu)成顯示器，外接5個按鍵（K1、K2、K3、K4、K5）構(gòu)成按鍵控制部分。設(shè)計框圖如圖1-1所示：圖1-1電子時鐘設(shè)計框圖2時鐘系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1控制芯片的選擇2.1.1AT89S52單片機性能與特點（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存儲器。桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計（論文）報告用紙第3頁共15頁（2）在單片機的應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機作為一種較為簡單的計算機是嵌入到系統(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)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHz）內(nèi)部程序存儲器（ROM）為8KB內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為256字節(jié)32個可編程I/O口線8個中斷向量源三個16位定時器/計數(shù)器三級加密程序存儲器全雙工UART串行通道2.1.2單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機為實現(xiàn)其基本功能，內(nèi)部必需要有配置輸入輸出（I/O口）、儲存器（RAM或ROM）、運算和控制單元（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（論文）報告用紙第4頁共15頁P89C5X系列單片機有40個引腳。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：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。（4）XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在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。（5）RESET：AT89S52的重置引腳，高電平動作，當(dāng)要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，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，低電平動作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會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，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用8751內(nèi)部程序空間時，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，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。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）鎖進鎖存器中，因為AT89S52是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時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)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。（8）PSEN：此為ProgramStoreEnable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，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)存儲器與程序存儲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8位寬的開路汲極（OpenDrain）雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個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