毕业论文-LED显示电子钟.doc

重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 I 重庆邮电大学移通学院毕业设计重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文论文 任务书任务书 设计 论文 题目 单片机时钟显示单片机时钟显示 学生姓名 系别电子信息工程系专业通信工程班级 01110708 指导教师 王军 职称 高工 联系电话 指导教师所在单位 重庆邮电大学移通学院 主主 要要 研研 究究 内内 容容 方方 法法 和和 要要 求求 主要研究内容 利用单片机及外围电路实现四位 时分 时钟显示 要求 1 利用 protel 实现原理图和 PCB 设计 2 给出元器件汇总表 3 画出软件流程图 4 给出编译通过的原代码 包括注释 进进 度度 计计 划划 4 月 16 日到 4 月 20 日画出原理图和 PCB 设计 4 月 21 日到 4 月 23 日给出元器件汇总表 4 月 24 日到 4 月 26 日画出软件流程图 4 月 27 日到 5 月 1 日给出初稿 主主 要要 参参 考考 文文 献献 1 张迎新 单片微型计算机原理 应用接口技术 北京 国防工业出 版社 2004 1 2 何利民 单片机高级教程 北京 航空航天大学出版社 2000 8 3 谢维成 单片机原理及应用与 51 程序设计 北京 清华大学出版社 2006 8 指导教师签字 年 月 日 教研室主任签字 年 月 日 备注 此任务书于第一学期第十六周前各系发放给指导教师 指导教师填写完 整后于下学期第一周内交回各系 由各系进行统计并组织学生于第二周进行选 题 确定选题后 交至辅导员于第三周发放给学生 毕业设计于第四周开始进 行 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 II 摘要摘要 随着半导体技术的飞速发展 以及移动通信 网络技术 多媒 体技术在嵌入式系统设计中的应用 单片机从 4 位 8 位 16 位到 32 位 其发展历程一直受到广大电子爱好者的极大关注 单片机功 能越来越强大 价格却不断下降的优势无疑成为嵌入式系统方案设 计的首选 同时单片机应用领域的扩大也使得更多人加入到基于单 片机系统的开发行列中 推动着单片机技术的创新进步 然而传统的单片机系统开发除了需要购置诸如仿真器 编程器 示波器等价格不菲的电子设备外 开发过程也较繁琐 来自 Altium 公司的 Protel 软件很好地诠释了利用现代 EDA 工具方便快捷开发单 片机系统的优势 它包括设计流程 集成化 PCB 设计 可编程器件 如 FPGA 设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能 在 PC 机上就能实现原理图电路设计 电路分析与仿真 单片机代码级调 试与仿真 系统测试与功能验证以及形成 PCB 文件的完整嵌入式系 统设计与研发过程 单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的 人们对数字 钟的功能及工作顺序都非常熟悉 但是却很少知道它的内部结构以 及工作原理 由单片机作为数字钟的核心控制器 可以通过它实现 计时功能 将其时间数据经单片机输出 利用显示器显示出来 通 过键盘可以进行校时 定时等功能 输出设备显示器可以用液晶显 示技术和数码管显示技术 本设计利用单片机实现具有计时 校时等功能的数字时钟 是 以单片机 AT89C51 为核心元件同时采用 LED 动态显示 时 分 秒 的现代计时装置 与传统机械表相比 它具有走时精确 显示 直观等特点 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 III 同时本文还对两种不同的单片机时钟显示方案进行了比较 通 过比较 LED 方案在实现难易程度 体积 节能 成本等方面明显 优于 LCD 方案 因此 LED 方案可用于大规模批量化生产当中 关键词 数字电子钟 单片机 AT89C51 LED LCD 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 IV Abstract With the rapid development of semiconductor technology and mobile communication network technology multimedia technology in the application of the embedded system design from four eight microcontroller bits 16 to 32 bit its development process has been received by the electronic lovers enormous attention Single chip function more and more powerful the advantage of falling prices have undoubtedly become embedded system design and microcomputer application fields preferred the expanding also makes more people to join the ranks of development based on single chip microcomputer system push the microcontroller technology innovation advances However the traditional single chip microcomputer system development in addition to need to purchase such as simulators programmer oscilloscope etc expensive electronic equipment outside the development process is more complicated The company from Altium Protel software is very good to interpret the modern EDA tools using SCM system convenient development of advantage It includes the design process integration PCB design programmable devices such as the FPGA design and processor based design of embedded software development function in the PC can achieve principle diagram circuit design circuit analysis and simulation a single chip microcomputer code level adjustment and simulation system test and function of verified and forming PCB file embedded systems design and r Therefore the LED schemes can among batch for large scale production Keywords Digital electric clock SCM AT89C51 LED LCD 目录目录 重庆邮电大学移通学院毕业设计重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文论文 任务书任务书 I 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 VI 第一章第一章 前言前言 1 1 1 系统功能 1 1 2 基本参数 1 1 3 注意事项 1 第二章第二章 模块特性简介模块特性简介 2 2 1 AT89C51 单片机 2 2 2 LED 简介 3 2 2 1 LED 优势 3 2 2 2 LED 显示屏 3 2 3 系统总体方案介绍 4 第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计 5 3 2 PROTEL 电路图设计及印制电路板 PCB 板 5 第四章第四章 系统软件设计系统软件设计 7 4 1 软件的结构 7 4 2 概述 7 4 2 1 主程序 7 4 2 2 调时程序 8 4 2 3 LED 显示模组显示数字 8 第五章第五章 程序设计程序设计 10 5 1 程序预览 10 第六章第六章 方案方案 1 与方案与方案 2 的比较的比较 16 6 1 方案 2 的简介 16 6 2 方案间的对比 24 结论结论 25 参考文献参考文献 26 致致 谢谢 27 附录附录 1 主要元器件清单主要元器件清单 28 附录附录 2 外文原文外文原文 29 35 附录附录 3 3 外文翻译外文翻译 36 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 1 第一章第一章 前言前言 1 1系统功能系统功能 此课程设计要求用单片机 AT89C51 定时功能 中断系统 按键及 LED 数 码管显示 设计一个能显示时 分 秒的数字时钟 数字时钟通过数码管显示 使用按键开关来实现调时功能 1 2基本参数基本参数 1 工作电压 4 5V 2 时间采用24小时制 1 3注意事项注意事项 1 在接通电源时注意正负极 否则容易烧坏芯片 2 在印制电路板上的焊接元器件前要认真对照原理图 仔细查看印制电路 板 找到对应的元器件功能区 3 在电源测试期间请勿将单片机芯片插入座中 以免电源部分有问题造成 芯片烧坏 注 以下视我的设计为方案 1 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 2 第二章第二章 模块特性简介模块特性简介 2 1 AT89C51单片机单片机 89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器 FPEROM Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory 的低电压 高性能 CMOS8 位 微处理器 俗称单片机 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次 该 器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造 与工业标准的 MCS 51 指令 集和输出管脚相兼容 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中 ATMEL 的 89C51 是一种高效微控制器 89C2051 是它的一种精简版本 89C 单片 机为很多嵌入式系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 图 2 1 89C51 引脚图 89C51 芯片的引脚功能为 VCC 供电电压 GND 接地 P0 口 P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I O 口 每脚可吸收 8TTL 门电流 当 P1 口的管脚第一次写 1 时 被定义为 高阻输入 P0 能够用于外 部程序数据存储器 它可以被定义为数据 地址的低八位 在 FIASH 编程时 P0 口作为原码输入口 当 FIASH 进 行校验时 P0 输出原码 此时 P0 外部必须被拉高 P1 口 P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 口缓 冲器能接收输出 4TTL 门电流 P1 口管脚写入 1 后 被内部上拉为高 可用 作输入 P1 口被外部下拉为低电平时 将输出电流 这是由于内部上拉的缘 故 在 FLASH 编程和校验时 P1 口作为第八位地址接收 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 3 P2 口 P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 口缓冲器 可接收 输出 4 个 TTL 门电流 当 P2 口被写 1 时 其管脚被内部上拉电 阻拉高 且作为输入 并因此作为输入时 P2 口的管脚被外部拉低 将输 出电流 这是由于内部上拉的缘故 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地 址外部数据存储器进行存取时 P2 口输出地址的高八位 在给出地址 1 时 它利用内部上拉优势 当对外部八位地址数据存储器进行读写时 P2 口输出其特殊功能寄存器的内容 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位 地址信号和控制信号 P3 口 P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I O 口 可接收输 出 4 个 TTL 门电流 当 P3 口写入 1 后 它们被内部上拉为高电平 并用 作输入 作为输入 由于外部下拉为低电平 P3 口将输出电流 ILL 这是 由于上拉的缘故 2 2 LED简介简介 在某些半导体材料的 PN 结中 注入的少数载流子与多数载流子复合时会把 多余的能量以光的形式释放出来 从而把电能直接转换为光能 PN 结加反向电 压 少数载流子难以注入 故不发光 这种利用注入式电致发光原理制作的二 极管叫发光二极管 通称 LED 2 2 1 LED 优势优势 资料显示 LED 光源比白炽灯节电 87 比荧光灯节电 50 而寿命比白炽 灯长 20 30 倍 比荧光灯长 10 倍 LED 光源因具有节能 环保 长寿命 安全 响应快 体积小 色彩丰富 可控等系列独特优点 被认为是节电降能耗的最佳实现途径 2 2 2 LED 显示屏显示屏 LED 显示屏 LED panel LED 就是 light emitting diode 发光二极管 的英文缩写 简称 LED 它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式 用来 显示文字 图形 图像 动画 行情 视频 录像信号等各种信息的显示屏幕 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 4 2 3系统总体方案介绍系统总体方案介绍 电脑钟的原理框图如图 1 所示 它由以下几个部件组成 单片机 89C51 电 源 时分显示部件 时分显示采用动态扫描 以降低对单片机端口数的要求 同时也降低系统 的功耗 时分显示模块以及显示驱动都通过 89C51 的 I O 口控制 电源部分 电源部分有二部分组成 一部分是由 220V 的市电通过变压 整 流稳压来得到 5V 电压 维持系统的正常工作 图 2 2 电子钟系统原理框图 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 5 第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计 3 2 Protel 电路图设计电路图设计及印制电路板 及印制电路板 PCB板 板 早期的 PROTEL 主要作为印制板自动布线 工具使用 运行在 DOS 环境 对硬件的要求很低 在无硬盘 286 机的 1M 内存下就能运行 但它的功能也 较少 只有电原理图绘制与印制板设计功能 其印制板自动布线的布通率也 低 而现今的 PROTEL 已发展到 PROTEL99 网络上可下载到它的测试板 是个庞大的 EDA 软件 完全安装有 200 多 M 它工作在 WINDOWS95 环境下 是个完整的板级全方位电子设计系统 它包含了电路原理图绘制 模拟电 路与数字电路 混合信号仿真 多层 印制电路板 设计 包含印制电路板自动布 线 可编程逻辑器件 设计 图表生成 电子表格生成 支持宏操作等功能 并具有 Client Server 客户 服务器 体系结构 同时还兼容一些其它设 计软件的文件格式 如 ORCAD PSPICE EXCEL 等 其多层印制线路板的自 动布线可实现高密度 PCB 的 100 布通率 以下是单片机时钟显示的系统原理图 图 3 1 Protel 中设计的系统原理图 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 6 印制电路板的设计是以电路原理图为根据 实现电路设计者所需要的功能 印 刷电路板的设计主要指版图设计 需要考虑外部连接的布局 内部电子元件的 优化布局 金属连线和通孔的优化布局 电磁保护 热耗散等各种因素 优秀 的版图设计可以节约生产成本 达到良好的电路性能和散热性能 简单的版图 设计可以用手工实现 复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计 CAD 实现 以下是 PCB 板图 图 3 2 PCB 板 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 7 第四章第四章 系统软件设计系统软件设计 4 1软件的结构软件的结构 4 2概述概述 本系统的软件系统主要可分为主程序 调试程序和 LED 显示三大模块 下 面对部分模块作介绍 4 2 1 主程序主程序 主程序的功能是完成系统的初始化 程序流程如图 5 所示 定时器初始化 开定时器 暂停 启动时键按下分键按下秒键按下 二次按下一次按下 时钟启动时钟暂停 时位加 1分位加 1秒位清零 初始化显示 显示时间 结束 图 4 1 系统主程序流程图 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 8 4 2 2 调时程序调时程序 给三个按键 当 P2 0 口的按键 T R 按下 则进入调时状态 按 S 按键 时加 1 按 F 按键 分加 1 按 M 按键 秒清零 再按 T R 按键则退出调时功能 进行正常计数运行 4 2 3 LED 显示模组显示数字显示模组显示数字 由于系统要显示的内容较简单 显示量不多 所以选用数码管既方便又经 济 LED 有共阴极和共阳极两种 如图 6 所示 二极管的阴极连接在一起 通常此公共阴极接地 而共阳极则将发光二极 管的阳极连接在一起 接入 5V 的电压 一位显示器由 8 个发光二极管组成 其 中 7 个发光二极管构成字型 8 的各个笔划 段 a g 另一个小数点为 dp 发光二极管 当在某段发光二极管施加一定的正向电压时 该段笔划即亮 不 加电压则暗 为了保护各段 LED 不被损坏 需外加限流电阻 图 4 2 LED 数码管结构原理图 众所周知 LED 显示数码管通常由硬件 7 段译码集成电路 完成从数字到显 示码的译码驱动 本系统采用软件译码 以减小体积 降低成本和功耗 软件 译码的另一优势还在于比硬件译码有更大的灵活性 所谓软件译码 即由单片 机软件完成从数字到显示码的转换 从 LED 数码管结构原理可知 为了显示字 符 要为 LED 显示数码管提供显示段码 组成一个 8 字形字符的 7 段 再加 上 1 个小数点位 共计 8 段 因此提供给 LED 数码管的显示段码为 1 个字节 各段码位与显示段的对应关系如表 1 段码位 D7D6D5D4D3D2D1D0 显示段 dpgfedcba 表 4 1 各段码位的对应关系 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 9 需说明的是当用数据口连接 LED 数码管 a dp 引脚时 不同的连接方法 各段码位与显示段有不同的对应关系 通常数据口的 D0 位与 a 段连接 D1 位与 b 段连接 D7 位与 dp 段连接 如表 1 所示 表 2 为用于 LED 数码管显示的 十六进制数和空白字符与 P 的显示段码 字型共阳极段码共阴极段码字型共阳极段码共阴极段码 0C0H3FH990H6FH 1F9H06HA88H77H 2A4H5BHB83H7CH 3BOH4FHCC6H39H 499H66HDA1H5EH 592H6DHE86H79H 682H7DHF84H71H 7F8H07H 空白 FFH00H 880H7FHP8CH73H 表 4 2 LED 显示段码 注 1 本表所列各字符的显示段码均为小数点不亮的情况 2 空白 字符即没有任何显示 根据 AT89C51 单片机灌电流能力强 拉电流能力弱的特点 我们选用共阳 数码管 将 AT89C51 的 P0 0 P0 7 分别与共阳数码管的 a g 及 dp 相连 高电 平的位对应的 LED 数码管的段暗 低电平的位对应的 LED 数码管的段亮 这样 当 P0 口输出不同的段码 就可以控制数码管显示不同的字符 例如 当 P0 口 输出的段码为 1100 0000 数码管显示的字符为 0 数码管显示器有二种工作方式 即静态显示方式和动态扫描显示方式 为节省端口及降低功耗 本系统采用动态扫描显示方式 动态扫描显示方式需 解决多位 LED 数码管的 段控 和 位控 问题 本电路的 段控 即要显示 的段码的控制 通过 P0 口实现 而每一位的公共端 即 LED 数码管的 位控 则由 P3 口控制 这种连接方式由于多位字段线连在一起 因此 要想显示不同 的内容 必然要采取轮流显示的方式 即在某一瞬间 只让其中的某一位的字 位线处于选通状态 其它各位的字位线处于断开状态 同时字段线上输出这一 位相应要显示字符的字段码 在这一瞬时 只有这一位在显示 其他几位则暗 在本系统中 字位线的选通与否是通过 PNP 三极管的导通与截止来控制 即三极 管处于 开关 状态 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 10 第五章第五章 程序设计程序设计 5 1程序预览程序预览 以下为部分源程序 单片机 AT80C51 晶振 11 0592MHz include sbit B1 0 xa0 sbit B2 0 xa1 sbit B3 0 xa2 sbit B4 0 xa3 sbit B5 0 xa4 sbit B6 0 xa5 sbit A0 0 x94 sbit A1 0X95 sbit A2 0X96 sbit A3 0X97 sbit aj0 0 x90 sbit aj1 0 x91 sbit aj2 0 x92 sbit aj3 0 x93 void s z void aj time void Time void xian s void ji s void aj pd void D s unsigned char xx 0 unsigned char wei 0 unsigned char z t 0 unsigned char aj 0 aj 1 aj 2 aj 3 unsigned char S1 S2 F1 F2 M1 M2 unsigned char shu z 0 xc0 0 xf9 0 xa4 0 xb0 0 x99 0 x92 0 x82 0 xf8 0 x80 0 x90 void main TH0 0X00 TL0 0X00 D s S1 S2 F1 F2 M1 M2 0 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 11 P2 0XFF P0 0XFF A0 0 A1 0 A2 0 A3 0 aj 0 0 aj 1 0 aj 2 0 aj 3 0 while 1 if z t 0 ET0 1 if z t 1 ET0 0 xian s s z aj pd void Time 显示扫描时间 unsigned char a b c d for a 0 a 120 a for b 0 b 2 b void xian s 数码管动态显示 P0 shu z M1 B6 0 Time B6 1 P0 shu z M2 B5 0 Time B5 1 P0 shu z F1 B4 0 Time B4 1 P0 shu z F2 B3 0 Time B3 1 P0 shu z S1 B2 0 Time B2 1 P0 shu z S2 B1 0 Time B1 1 void ji s 时钟计算 M1 M1 1 if M1 10 M1 0 M2 M2 1 if M2 6 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 12 M2 0 F1 F1 1 if F1 10 F1 0 F2 F2 1 if F2 6 F2 0 S1 S1 1 if S1 10 S1 0 S2 S2 1 if S2 2 if S1 4 S2 0 S1 0 void D s 定时器 0 16 位工作方式 TMOD 0 x01 TR0 1 ET0 1 EA 1 timer0 interrupt 1 定时器中断 TH0 0X00 TL0 0X00 xx if xx 14 xx 0 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 13 ji s void aj time 按键消抖延时 unsigned char a b c for a 0 a 80 a for b 0 b 3 b void aj pd 按键处理 if aj0 1 if aj 0 1 aj 0 0 if aj1 1 if aj 1 1 aj 1 0 if aj2 1 if aj 2 1 aj 2 0 if aj3 1 if aj 3 1 aj 3 0 void s z 按键判断 if aj 0 0 if aj0 0 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 14 aj time if aj0 0 aj 0 1 z t z t 1 if z t 2 z t 0 if aj 1 0 if aj1 0 aj time if aj1 0 aj 1 1 F1 F1 1 if F1 10 F1 0 F2 F2 1 if F2 6 F2 0 if aj 2 0 if aj2 0 aj time if aj2 0 aj 2 1 S1 S1 1 if S1 10 S1 0 S2 S2 1 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 15 if S2 6 S2 0 if S2 2 if S1 4 S2 0 S1 0 if aj 3 0 if aj3 0 aj time if aj3 0 aj 3 1 M1 0 M2 0 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 16 第六章第六章 方案方案1 1与方案与方案2 2的比较的比较 6 1 方案方案2的简介的简介 AT89S52 简介 AT89S52 是一种低功耗 高性能 CMOS 8 位微控制器 具 有 8K 在系统可编程 Flash 存储器 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技 术制造 与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容 片上 Flash 允许程序存储器 在系统可编程 亦适于常规编程器 在单芯片上 拥有灵巧的 8 位 CPU 和在 系统可编程 Flash 使得 AT89S52 在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用 AT89S52 引脚图 图 6 1 AT89S52 引脚图 VCC AT89S52 电源正端输入 接 5V VSS 电源地端 XTAL1 单芯片系统时钟的反相放大器输入端 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 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 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 17 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状态 并且至地址 0000H 处开始读入程序代码而执行程序 EA Vpp EA 为英文 External Access 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 ALE PROG ALE 是英文 Address Latch Enable 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 A0 A7 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 PSEN 此为 Program Store Enable 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 PORT0 P0 0 P0 7 端口 0 是一个 8 位宽的开路汲极 Open Drain 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 A0 A7 及数据总线 D0 D7 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 A0 A7 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 18 再配合端口 2 所送出的 A8 A15 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 PORT2 P2 0 P2 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端口来使 用 P2 除了当做一般 I O 端口使用外 若是在 AT89S52 扩充外接程序存储器或 数据存储器时 也提供地址总线的高字节 A8 A15 这个时候 P2 便不能当做 I O 来使用了 PORT1 P1 0 P1 7 端口 1 也是具有内部提升电路的双向 I O 端口 其输出缓冲器可以推动 4 个 LS TTL 负载 同样地若将端口 1 的输出设为高电平 便是由此端口来输入数 据 如果是使用 8052 或是 8032 的话 P1 0 又当做定时器 2 的外部脉冲输入脚 而 P1 1 可以有 T2EX 功能 可以做外部中断输入的触发脚位 PORT3 P3 0 P3 7 端口 3 也具有内部提升电路的双向 I O 端口 其输出缓冲器可以推动 4 个 TTL 负载 同时还多工具有其他的额外特殊功能 包括串行通信 外部中断控制 计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能 其引脚分配如下 P3 0 RXD 串行通信输入 P3 1 TXD 串行通信输出 P3 2 INT0 外部中断 0 输入 P3 3 INT1 外部中断 1 输入 P3 4 T0 计时计数器 0 输入 P3 5 T1 计时计数器 1 输入 P3 6 WR 外部数据存储器的写入信号 P3 7 RD 外部数据存储器的读取信号 RST 复位输入 当振荡器复位器件时 要保持RST 脚两个机器周期 的高电平时间 ALE PROG 当访问外部存储器时 地址锁存允许的输出电平用于锁存地 址的地位字节 在FLASH 编程期间 此引脚用于输入编程脉冲 在平时 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 19 ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号 此频率为振荡器频率的 1 6 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的 然而要注意的是 每当用作外部数据存储器时 将跳过一个ALE 脉冲 如想禁止 ALE 的输 出可在 SFR8EH 地址上置 0 此时 ALE 只有在执行 MOVX MOVC 指令是 ALE 才起作用 另外 该引脚被略微拉高 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止 置位无效 PSEN 外部程序存储器的选通信号 在由外部程序存储器取指期间 每个机器周期两次 PSEN 有效 但在访问外部数据存储器时 这两次有效 的 PSEN 信号将不出现 EA VPP 当 EA 保持低电平时 则在此期间外部程序存储器 0000H FFFFH 不管是否有内部程序存储器 注意加密方式1 时 EA 将内部锁定为 RESET 当 EA 端保持高电平时 此间内部程序存储器 在 FLASH 编程期间 此引脚也用于施加12V 编程电源 VPP XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 XTAL2 来自反向振荡器的输出 LCD 简介 LCD 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称 LCD 的构 造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体 两片玻璃中间有许多垂直和水平 的细小电线 透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向 将光线折射出来产 生画面 LCD 液晶投影仪是液晶和投影技术相结合的产物 它利用了液晶的 电光效应 通过电路控制液晶单元的透射率及反射率 从而产生不同灰度层 次及多达 1670 万种色彩的靓丽图像 LCD 投影机的主要成像器件是液晶板 LCD 投影机的体积取决于液晶板的大小 液晶板越小 投影机的体积也就越 小 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 20 方案 2 的电路图 图 6 2 方案 2 的电路图 方案 2 的部分程序 void main void Speaker 1 关闭蜂鸣器 LED 0 打开 LED 低电平有效 外接 9012 驱动 Delay400Ms 启动等待 等 LCM 进入工作状态 LCMInit LCM 初始化 TMOD 0 x01 16 位定时 TH0 0 x3c 50ms TL0 0 xb0 EA 1 TR0 1 ET0 1 while 1 if TimerDown 0 左移键按下后背光灯打开 Delay5Ms if TimerDown 0 KeySound 蜂鸣声 LED 0 打开背光灯 LedTime R1302 0 xc1 16 10 R1302 0 xc1 16 取出背光灯时间并转换为十 进 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 21 制数 b 1 模式键是否动作标志 为 1 时不动作 为 0 时动作 Modset 调用模式键处理程序判断案件是否按下 if b 0 KeySound 蜂鸣声 LED 0 打开背光灯 systemsetup 进入系统设置模式 LedTime R1302 0 xc1 16 10 R1302 0 xc1 16 取出背光灯时间并转换为十 进 制数 if LED 0 关闭背光灯 if R1302 0 xc3 1 闹铃是否打开 0 xc3 为读闹铃寄存器地址 if R1302 0 x85 R13020 xc5 发出闹铃蜂鸣声 无按键动作蜂鸣一分钟 model0 输出显示屏幕 void KeySound 按键音 Speaker 0 开蜂鸣声 Delay5Ms Speaker 1 关蜂鸣声 void ClockSound 闹铃蜂鸣声 if a 0 Speaker 0 开蜂鸣声 Delay5Ms Delay5Ms Delay5Ms Speaker 1 void Modset 模式键处理 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 22 if system 0 Delay5Ms if system 0 while system 0 KeySound 蜂鸣声 a 0 msec 0 b 0 a msec 为闪烁标志 按键有动作时清零 不闪烁 b 为模式键确认动作 其他程判断 b 是否为零时来确定模式键是否动作 void systemsetup void 系统设置 model 1 while model 0 Out LCM if TimerUp 0 设置项目左移 Delay5Ms if TimerUp 0 a 0 msec 0 KeySound 蜂鸣声 if model 1 6 种系统设置项目 model 6 while TimerUp 0 if TimerDown 0 设置项目右移 Delay5Ms if TimerDown 0 a 0 msec 0 KeySound 蜂鸣声 if model 6 model 1 while TimerDown 0 b 1 模式键是否动作标志 为 1 时不动作 为 0 时动作 Modset 调用模式键处理程序判断按键是否按下 if b 0 KeySound 蜂鸣声 switch model 进入逐个项目设置 case 1 timesetup break 时间设置 case 2 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 23 datesetup break 日期设置 case 3 alarmclockset break 闹铃设置 case 4 lampsetup break 背光灯设置 case 5 timereset break 时间清零 case 6 model 0 break 退出系统设置 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 24 6 2 方案间的对比方案间的对比 区别点方案 1方案 2 所选单片机 方案 1 的单片机是 AT89C51 AT89C51 是 一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储 器 FPEROM Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory 的低电压 高 性能 CMOS8 位微处理器 俗称单片机 AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程 可擦除只读存储器的单片机 单片机的可 擦除只读存储器可以反复擦除 100 次 该 器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制 造技术制造 与工业标准的 MCS 51 指令 集和输出管脚相兼容 由于将多 功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中 ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器 AT89C2051 是它的一种精简版本 AT89C51 为很多嵌入式控制系统提供了一 种灵活性高且价廉的方案 方案 2 选择的是 AT89S52 AT89S52 是一种低功耗 高性能 CMOS8 位微控制器 具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器 AT89S52 使用 Atmel 公司高密度 非易失性存储器技术制造 与工 业 80C51 产品指令和引脚完全兼 容 片上 Flash 允许程序存储器 在系统可编程 亦适于常规编程 器 在单芯片上 AT89S52 拥有 灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash 使得 AT89S52 为众多嵌入 式控制应用系统提供高灵活 超 有效的解决方案 AT89S52 同时 兼容 AT89C51 具有更强大的功 能 所选显示 方案 1 的是 LED 发光二极管 是一种能 够将电能转化为可见光的固态的半导体器 件 它具有成本低 节能 环保 地方小 亮度高等特点 方案 2 选择的是 LCD 液晶显示 器的构造是在两片平行的玻璃当 中放置液态的晶体 两片玻璃中 间有许多垂直和水平的细小电线 透过通电与否来控制杆状水晶分 子改变方向 将光线折射出来产 生画面 它具有成本比较高 亮 度比较柔和 亮度可调范围大等 特点 所写程序 方案 1 所写程序简单易懂 比较适合初学 者 方案 2 所写程序使用了多种 C 语 言语法 适合熟练者提升编程水 平 所达到的功能 功能简单 仅仅显示时间和时间的设定 功能全面 包含了年 月 日 时 分 秒的显示 还包含闹钟 表 6 1 方案间的对比 优劣比较 成本方面 89C51 和 89S52 的成本在市场上都差不多 但是方案 1 选用 LED 作作为显示器材 这样大大的节约了成本 和能源 实现的功能 方案 2 包含了闹钟 年月日时分秒 星期 功能齐全 在功 能方面方案 1 不如方案 2 实现的难易程度 正因为方案 1 功能简单 所以方案 1 在实现的程度上来 说 很好容易实现 体积 方案 1 所用元器件少 所用的空间也小于方案 2 方案 1 的功能简单 便于编程和设计电路 所选单片机 AT89C51 是 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 25 AT89C2051 的精简版 便于初学者使用 同时 选择 LED 作为显示器材 降低了 成本 也达到了节能 环保的目的 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 26 结论结论 本设计利用 protel 仿真软件实现 基本实现了要求的功能 为了校准时钟 增加了按键 便于调节 在本次设计中对单片机内部结构有一定了解 熟悉了 各个引脚的功能 同时熟知了 LED 数码管的使用及各种电路的功能 通过此次设计 无论是从软件方面还是硬件方面 都进一步学习和巩固了 程序的总体设计 在软件方面 进一步熟悉了各条指令的功能及用法 定时 中断的用法 更深一步学习了用 C 语言编写实现数字时钟功能 在硬件方面 了解并学习使用 keil 软件和 protel 软件 在 keil 中编程 调试 运行 在 Protel 中进行硬件设计 仿真 在整一个设计过程中 从设计到实现 从编程 到调试 每一步都是自己亲力亲为 虽然从中遇到各种问题 有时叫人很烦 但在发现问题后去解决 并成功了 此时会有一种快乐和成就感 只有自己亲 自去操作 才能将学习的知识变成自己的 通过对 LED 和 LCD 的比较 使我对 LED 和 LCD 有了更深的认识 LCD 可能在 柔和度和亮度可调范围上比 LED 好 但是 LED 具有节能 环保 体积小 亮度 高 时尚 成本低等特点 在生产中明显优于 LCD 我之所以要选择方案 1 是因为方案 1 在实现难易程度上 体积上 节能上 和成本上都明显优于方案 2 因此 我认为 在现实的生产中 方案 1 设计的数 字时钟可大规模或批量化生产 我对程序设计课程的学习的目标是在若干年以后能够独立设计一个复杂的 系统 包括硬件电路和软件部分 所以 这次设计我付出了比别人跟多的努力 同样也学习到了更多的知识 在我能够独立设计更复杂的实用系统的时候 回 想现在我连设计一个简单的数字钟系统都没有很好的把握时 我一定会为自己 的成长感到喜悦 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 27 参考文献参考文献 1 张迎新 单片微型计算机原理 应用接口技术 北京 国防工业出版社 2004 1 2 何利民 单片机高级教程 北京 航空航天大学出版社 2000 8 3 谢维成 单片机原理及应用与 51 程序设计 北京 清华大学出版社 2006 8 4 余永权 单片机在控制系统中的应用 北京 电子工业出版社 2003 10 5 李朝青 单片机原理及接口技术 北京 航空航天大学出版社 1999 3 6 夏继强 单片机实验与实践教程 北京 航空航天大学出版社 2001 11 7 蔡希彪 曹洪奎 单片机电子时钟系统的设计与仿真 J 中国科技信息 2007 年 04 期 8 方怡冰 单片机课程的教学与实验改革 J 电气电子教学学报 2006 第 3 期 9 刘文秀 单片机应用系统仿真的研究 J 现代电子技术 2005 第 286 期 10 张友德 单片微型机原理 应用与实验 M 上海 复旦大学出版社 2003 225 256 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 28 致致 谢谢 在论文完成之际 我首先向关心帮助和指导我的指导老师王军表示衷心的 感谢并致以崇高的敬意 在我即将完成学业之际 我深深地感谢我的家人给予我的全力支持 最后 衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家 教授 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 29 附录附录1 1 主要元器件清单主要元器件清单 名称数量备注 AT89C511 按扭 4 4 插脚 晶振 111 0592MHZ LED 数码管 6 共阴 电容 310uF 三极管 6 9012 或 5401 PNP 电阻 510K 电阻 141K 线路板不定 64 77mm 重庆邮电大学移通学院毕业设计 论文 30 附录2 外文原文 Single chip SCM is also known as micro controller Microcontroller Unit commonly used letters of the acronym MCU that it was first used in industrial control Only a sing