课程设计(论文)- 基于AT89S52单片机实现用数码管显示时钟.doc

课程设计(论文)说明书题目：基于AT89S52单片机实现用数码管显示时钟院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：职称：2011年12月15日桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第1页共2页摘要本课程设计要求基于STC89C52单片机实现用8位数码管进行时钟显示。采用了AT89C52单片机和DS1302实时时钟芯片,使用5V电源进行供电。设计的时钟可以通过按键切换，数码管显示北京时间（时、分、秒）以及月份、日期、星期，并且可以实现时钟的校准功能。主要的程序有：时钟芯片驱动程序,数码管显示及驱动程序等。设计成果制作成可供实际检测的实物电路板。关键词：单片机；DS1302；时钟电路；数码管显示；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；桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第2页共2页目录引言.11电子钟功能及总体方案介绍.21.1电子钟功能介绍.21.1.1基本功能要求.21.1.2扩展功能要求.21.2总体方案介绍.21.2.1计时方案.21.2.2按键/显示方案.22时钟系统的硬件设计.22.1控制芯片的选择.22.1.1AT89S52单片机性能与特点.22.1.2单片机的内部结构.32.1.3AT89S52引脚的功能说明.32.1.4存储器的配置.52.2DS1302的结构及工作原理.52.2.1引脚功能及内部结构.52.2.2DS1302的控制字节.62.374HC573结构及工作原理.72.3.1高性能硅门COMS器件介绍.72.3.2引脚结构图及其功能.72.4数码管的基本介绍.72.5时钟电路设计.82.5.1时钟芯片通信电路.82.5.2按键调时电路设计.82.5.3显示模块的电路设计.93软件模块设计.103.1主程序设计.103.2时钟芯片实时时间.104硬件组装.114.1元件清单.114.2电路板.115课程设计结果及总结.125.1结果展示.125.2课程设计总结.12谢辞.13参考文献.14桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第1页共15页引言21世纪，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，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，同时也使现代化电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时钟，自从它被发明的那天起，就成为人类的朋友。随着时间的推移，随着科学技术的不断发展，随着生活水平的提高,人们越来越追求人性化的事物，对时间计量的精度要求越来越高，应用也越来越广泛，这些都导致传统的时钟已不能满足人们的需求。现代生活的人们越来越重视了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现了更大的优势。数码管显示的时间简单明了，而且读数快、时间准确显示到秒。现代的实时时钟不仅需要数字电路技术而且需要模拟电路技术和单片机技术，增加了调时的功能。其电路可以由实时时钟模块、人机接口模块、数码管显示模块等部分组成。利用软件编程尽量做到硬件电路简单稳定，减小电磁干扰和其他环境干扰，充分发挥软件编程的优点，减小因元器件精度不够引起的误差，但是数字钟还是可以改进和提高如选用更精密的元器件。但与机械式时钟相比已经具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着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面发展。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是数字钟。利用单片机实现的电子时钟具有编程灵活、精确度高等特点，并且便于电子时钟的扩充，即可用该电子钟发出各种控制信号，同时可以用该电子时钟发出各种控制信号。数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒及数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭、车站、码头、办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。本课题研究的主要目的就是设计一个基于单片机的日历时钟系统。能够准确的显示出当前的时间信息。当时间显示不准确时调整出准确的时间信息即可。桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第2页共15页1电子钟功能及总体方案介绍1.1电子钟功能介绍1.1.1基本功能要求（1）设计的电子时钟用8位数码管显示。（2）时间格式位为XX-XX-XX，分别为时、分、秒。1.1.2扩展功能要求（1）设计的电子时钟可以通过按键切换显示日历，其格式为XX-XXX，分别为月份、日期、星期。（2）设计的电子时钟可以进行时间的校准功能。1.2总体方案介绍1.2.1计时方案利用AT89S52单片机内部的定时/计数器和时钟芯片DS1302进行终端定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，并且能使读者在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼和提高，对单片机的指令系统能有更深入的了解。1.2.2按键/显示方案AT89S52外接8个LED数码管构成显示器，外接5个按键（K1、K2、K3、K4、K5）构成按键控制部分。设计框图如图1-1所示：图1-1电子时钟设计框图2时钟系统的硬件设计2.1控制芯片的选择2.1.1AT89S52单片机性能与特点（1）AT89S52为ATMEL所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flsah存储器。桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第3页共15页（2）在单片机的应用系统中，单片机作为一种较为简单的计算机是嵌入到系统内部，作为系统电路的一部分，作为系统实现数字化和智能化的关键部件。AT89S52主要功能列举如下：拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至12MHz）内部程序存储器（ROM）为8KB内部数据存储器（RAM）为256字节32个可编程I/O口线8个中断向量源三个16位定时器/计数器三级加密程序存储器全双工UART串行通道2.1.2单片机的内部结构单片机为实现其基本功能，内部必需要有配置输入输出（I/O口）、储存器（RAM或ROM）、运算和控制单元（CPU）等相应的功能电路，电路内部结构如图1-2所示：图1-2AT89S52内部结构2.1.3AT89S52引脚的功能说明桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第4页共15页P89C5X系列单片机有40个引脚。其引脚图如图2-1所示：（1）VCC：AT89S52电源正端输入，接+5V。（2）VSS：电源地端。（3）XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。（4）XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一20PF的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。（5）RESET：AT89S52的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知图2-1AT89S52引脚图状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。（6）EA/Vpp："EA"为英文"ExternalAccess"的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用8751内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。（7）ALE/PROG：ALE是英文"AddressLatchEnable"的缩写，表示地址锁存器启用信号。AT89S52可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器（如74LS373），将端口0的地址总线（A0A7）锁进锁存器中，因为AT89S52是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。（8）PSEN：此为"ProgramStoreEnable"的缩写，其意为程序储存启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。AT89S52可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。（9）PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一个8位宽的开路汲极（OpenDrain）双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当做I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多工方式提供地址总线（A0A7）及数据总线（D0D7）。设计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一完整的16位地址总线，而定址到64K的外部存储器空间。（10）PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入