微机原理与单片机课程设计

河南理工大学1河南理工大学微机原理与单片机课程设计报告题目:无线遥控电子时钟姓 名：范宇飞 学 号：311308000713 专业班级：光电 2 班 指导老师：崔立志 所在学院：电气工程与自动化学院 2015 年 1 月 10 日河南理工大学2摘 要单片机自问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注，其应用广、发展快、体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求低、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而 51 单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习、应用，以 STC89C51 芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由 5V 直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间，调整时间，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，这就要求人们不断设计出新型时钟。现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时，译码代替机械式传动，用LED 显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机 STC89C51 芯片和 LED 数码管以及无线遥控为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。关键词：单片机 STC89C51 电子时钟河南理工大学3目录摘 要 .21 概述 .41.1 单片机的组成及特点 .41.2 C51 单片机结构及特点 .41.3 C51 单片机工作原理 .52 系统总体方案及硬件设计 .62.1 数字时钟方案 .62.2 数码管显示方案 .72.3 按键控制方案 .83 软件设计 .93.1 程序流程图 .93.2 程序代码 .94 硬件实际控制效果图 .104.1 小时显示效果 .104.2 分钟显示效果 .104.3 秒显示效果 .104.4 时钟整体显示效果 .114.5 作品整体效果图 .115 课程设计体会 .12参考文献 .13附录 程序代码 .14河南理工大学41 概述1.1 单片机的组成及特点 1.1.1 单片机的组成 单片机的核心部分是中央处理器 CPU，它是单片机的大脑，由它统一指挥和协调各部分的工作。时钟电路用于给单片机提供工作时所需要的时钟信号。程序存储器和数据存储器分别用于存放单片机工作的用户软件和临时数据。中断系统用于处理系统工作时出现的突发事件。定时计数器用于对时间定时或对外部事件计数。它通过内部总线把计算机的各主要部件连接为一体，其内部总线包括地址总线、数据总线和控制总线。其中，地址总线的作用是为数据交换时提供地址，CPU 通过它们将地址输出到存储器或 IO 接口；数据总线用于在 CPU 与存储器或 IO 接口之间，或 IO 接口与外设之间交换数据；控制总线包括 CPU 发出的控制信号线和外部送入 CPU 的应答信号线等。输入输出接口（IO 接口）是计算机与输入输出设备之间的接口。输入输出设备（IO 设备）是计算机与人或其他设备交换信息的装置，如显示器、键盘和打印机等。1.1.2 单片机的特点 单片机主要特点如下： 控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极 丰富的转移指令，I/O 口的逻辑操作以及位处理功能。 集成度高，体积小，有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯 片上， 内部采用总线结构，减少了芯片内部之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采用屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。 有优异的性能价格比。 低功耗，低电压，便于生产便携式产品。 增加了串行总线方式，SPI 串行接口等，进一步减小了体积，简化了结构。单片机的系统扩展，系统配置较典型，规范，容易构成各种规模应用系统。 1.2 C51 单片机结构及特点 RST RST 为复位信号输入端。外部接复位电路。 ALEALE 为地址锁存允许信号。 在不访问外部存储器时，ALE 以时钟振荡河南理工大学5频率的 16 的固定频率输出，用示波器观察 ALE 引脚上的脉冲信号是判断单片机芯片是否正常工作的一种简便方法。 PSEN 外部程序存储器 ROM 的读选通信号。到外部 ROM 取指令时，PSEN自动向外发送负脉冲信号。EA 为访问程序存储器的控制信号。 并行 I端口引脚 P0 口（P0.0 P0.7） ；P1 口（P1.0 P1.7） ；P2 口（P2.0 P2.7） ； P3 口（ P3.0 P3.7） 。1.3 C51 单片机工作原理 它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，它内部也用和电脑功能类似的模块，比如 CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件。 C51 单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。而单片机可以通过编写程序实现高智能，高效率，以及高可靠性！河南理工大学62 系统总体方案及硬件设计2.1 数字时钟方案本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：利用定时器与软件结合实现50ms 定时中断，每产生 20 次中断，存储器内相应的秒值加 1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分值加 1；若分值达到 60，则清零分字节，并将时值加 1；若时值达到 24，则将时清零。该方案具有硬件电路简单的特点。但由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。单片机最小系统原理图河南理工大学72.2 数码管显示方案 方案一：静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个 8 位输出口控制。静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时，静态显示所需的 I/O 口太多，造成了资源的浪费。方案二：动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了 I/O 口，降低了能耗。从节省 I/O 口和降低能耗出发，本设计采用方案二河南理工大学82.3 按键控制方案方案一：独立键盘或矩阵控制独立键盘和矩阵键盘是单片机最常用的控制端；其结构简单，价格低廉，所以使用范围非常广泛。但其致命缺点就是控制的距离有限，若是远距离控制的话，就需要很长的导线，非常的不方便，而且会造成导线的浪费。方案二：无线遥控控制相对于独立键盘和矩阵键盘，无线