单片机时钟秒表课程设计报告

1、文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:欢迎下载支持. 单片机的时钟设计 小组成员: 班级： 课程老师: 6word版本可编借.欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编借欢迎下载支持. 目录 一、硬件结构3 1硬件原理3 1 89C52 3 1硬件原理3 1.2主要功能特性3 1.3管脚说明4 1.4振荡器特性5 1.5结构特点5 2、数码管6 2. 1数码管分类6 2. 2数码管结构7 2、3驱动方式8 3、排阻9 3排阻的作用9 3. 2排阻引脚说明9 4、晶振10 4. 1晶振构成10 4.2工作原理11 4. 3功能作用11 二、软件结构概述12

2、 1、显示子程序12 2、键盘扫描子程序13 3、中断程序16 4、流程图18 三、调试过程20 2word版本可编输欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:欢迎下载支持. 四、心得体会22 五、参考文献23 六、硬件电路图23 七、程序清单25 6word版本可编借.欢迎下载支持. 一、硬件结构概述 1、89C52 1硬件原理 89C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用 ATMEL公司可靠的CMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标 准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了 CMOS的高速和高密度技术及 CMOS的低功耗特征，它基

3、于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系 统，属于89C51增强型单片机版本，集成了时钟输岀和向上或向下计数 器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。89C52内置8位中 央处理单元、256字节内部数据存储器RAM. 8k片内程序存储器(ROM) 32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构， 一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，89C52还可工作于 低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结 CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保 存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。89C52有 P

4、DIP(40pin)和 PLCC(44pin)两种封装形式。 1.2主要功能特性 标准MCS-51内核和指令系统 32个双向I/O 口 3个16位可编程定时/计数器 向上或向下定时计数器 6个中断源 全双工串行通信口 空闲和掉电节省模式 片内8kROM (可扩充64kB外部存储器) 256x8bit内部RAM (可扩充64kB外部存储器) 时钟频率 3.5-12/24/33MHZ 改进型快速编程脉冲算法 5.0V工作电压 布尔处理器 4层优先级中断结构 兼容TTL和CMOS逻辑电平 PDIP(40)和 PLCC(44)封装形式 帧错误侦测 自动地址识别 1.3管脚说明 VCC：供电电压。GXD

5、：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8个TTL 门电流。当P0 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/地址的第八位。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4个TTL f电流。Pl 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，这是山于内部上拉 的缘故。在FLASH编程和校验时，P1 口作为第

6、八位地址接收。 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 |1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。这是山于内部上拉的缘故。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

7、I/O 口，可接收输出4 个TTL |1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，山于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是山 于上拉的缘故。P3 口作为AT89C51的一些特殊功能口，管脚 备选功能 P3. 0 RXD （串行输入口） P3. 1 TXD （串行输出口） P3. 2 /INTO （外部中断0） P3. 3 /INT1 （外部中断1） P3. 4 T0 （计时器0外部输入） P3. 5 T1 （计时器1外部输入） P3.6 /WR （外部数据存储器写选通） P3.7 /RD （外部数据存储器读选通） RST：复位输入。当振荡器复位

8、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，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LI的。然而要注意的是：每、|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 0o此时，ALE只有在执行MOVX, MOVC指令是ALE才起用。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。 /PSEX：外部程序存储器的选通

9、信号。在山外部程序存储器取指期间， 每个机器周期两/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） o 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。 1.4振荡器特性 外接石英晶体或者陶瓷谐振器以及电容Cl、C2接在放大器的反馈回路 （A

10、T89C52内部有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大电路，XTAL1、 XTAL2分别是该放大器的输入和输出端）中构成并联振荡电路。 为了使装置能够被外部时钟信号激活，XATL1应该有效，而XTAL2应该 被悬空。山于输入到内部的时钟信号电路通过了一个二分频的信号，外部 信号的:作周期比没有别的要求，但是最大值和最小值的大小可以在数据 表上观察出来。 当正常工作时，外部振荡器可以计算出XTAL1 的电容，最大可 达到lOOpFo这是由于振荡器电容和反馈电容之间的相互作用。当外部信号 是标准高电平或者低电平时，电容不会超过20pF. 1.5结构特点 n互补高性能金属氧化物半导体结构可擦可编程

11、只读存储器/只读存 储器/中央处理器 n 12/24/33MHz 操作 n三个16位的定时器/计数器 n可编程的时钟输出 n Up/Down定时器/计数器 n三级程序锁定系统 n 8K/16K/32K片内程序存储器 n 256字节片内RAM n改进的快速脉冲编程算法 n布尔处理器 n 32根可编程的输入/输出线 n六个中断源 n可编程的串行通道带有：一一帧错误检测一一自动地址识别 n TTL和CMOS兼容逻辑电平 n 64K片外程序存储空间 n 64K片外数据存储空间 n MCS51单片机可兼容指令集 n闲置节能和掉电模式 n ONCE （On-Circuit 仿真）模式 文档从网络中收集，已

12、重新整理排版.word版本可编辑欢迎下载支持. n四级中断优先级 n扩展温度范用(-40C到+ 85C) 2 I 7 7 7 7 5 7 P10.T Pl 1.7 P12 P13 P14 P15 P16 PL7 0001020304050607 ppp ppp 12 IM1 15 14 31 INTO T1 TO EAT 01234567 22222222 PPPPPPPP 38 37 39 36 Q 1 7 16 18 19 XI X2 GXD VCC 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 40 RESET RD WK KXD TXD ALE0 PSEN 2

13、0 89C52 2、数码管 2. 1数码管分类 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段 数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示)；按能显示多少 个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管； 按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码 管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳 极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COH接到+5V, 当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某 一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所 有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数 码管在应用时应将公

14、共极COM接到地线GND,当某一字段发光二 极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低 电平时，相应字段就不亮。 2. 2数码管结构 led数码管(LED Segment Displays )是由多个发光二极管 封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引 出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一般为7段有 的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位， 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10位等等.,led数码管根据LED的接法 不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要 的，因为不同类型的数码管，除了它们的

15、硕件电路有差异外，编程 方法也是不同的。图2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的 发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿， 蓝，黃等儿种。led数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场 合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。 2. 3驱动方式 静态显示驱动 静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段 码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十 进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮 度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需 要5X8二40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的 I

16、/O端口才32个呢：)，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱 动，增加了硬件电路的复杂性。 动态显示驱动 数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示 方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划 b, c, d, e, f, g, dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的 公共极COM增加位选通控制电路，位选通111各自独立的I/O线 控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字 形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位 选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的 选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会 亮。通过分时轮流控制各个数码

17、管的的COM端，就使各个数码 管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位 数码管的点亮时间为12ms,由于人的视觉暂留现象及发光二 极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点壳，但只 要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据， 不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节 省大量的I/O端口，而且功耗更低。 9word版本可编输欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:欢迎下载支持. 3、排阻 3.1排阻的作用 内存芯片下方均匀分布的“芝麻粒”，实际上是位于内存颗粒和金 手指之间的“排阻”。排阻，是一排电阻的简称。我们知道，内存

18、在处理、 传输数据时会产生大小不一的工作电流。而在内存颗粒走线的必经之处安 装一排电阻，则能够帮助内存起到稳压作用，让内存工作更稳定。从而提 升内存的稳定性，增强内存使用寿命。内存右边角上的“小绿豆”，我们 一般称之为SPD。SPD是一存储体，它存储了厂商对内存的详细配置信息： 如内存的工作电压，位宽，操作时序等。每次开机后自检时，系统都会首 先读取内存SPD中的相关信息，来自动配置硬件资源，以避免出错。上拉、 限流。和普通电阻一样，相比而言简化了 PCB的设计、安装，减小空间， 保证焊接质量。 3. 2排阻引脚说明 1与 for(i=0;i LED1、LED2、LED3、LED4, LED5

19、对应得显示秒的个位十 位，分的个位十位，小时的个位十位。 1. 3秒表的显示处理函数disp_miao () void disp_miao() a=C%10; b二C/10; c=B%10; d二B/10; e=A%10; f=A/10; LEDO=duana; LEDl=duanb; LED2=duanc; LED3=duand; LED4=duane; LED5=duanf; 其中C为秒表的百秒、千秒，B为秒表的十秒、秒,A为秒表的1/10秒、1/100 秒。 LED0 LED1、LED2、LED3、LED4、LED5对应得显示秒表的百秒、 千秒，十秒、秒，1/10秒、1/100秒。 2、

20、键盘扫描子程序key_scan () 2. 1 K1键的扫描 if(kl=0) delay_ms (10); if (kl=0) while(!kl); TRO二0; set_flag=l; kl_flag+; 15 word版本可编辑欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑欢迎下载支持. 辻(kl_flag=4)kl_flag=l; 当K0有键按下是为0,则进入IF函数里，首先程序延时10MS防止抖动造 成误操作，当K1按下时为调时工作，即选择小时，分钟，秒，调时中设置一个 调时标志位K1.FLAG,以便调时可以循环的选择。 2. 2 K2键的扫描 if(k2=0

21、) delay_ms (10); if (k2=0 k2_flag+; 辻(k2_flag二二2)k2_flag=0; TRl=k2_flag; if (k2=0 switch (kl_flag) case 1: hour+; if (hour=24) hour二0; break; case 2:minute+; if (minute=60) minute二0;break; case 3: second+; if (second=60) second二0; break; K2键在秒表时为计数的开始与停止，在时钟里作为加一功能键，在区分是 秒表还是时钟方面，选择了一个标志位choose.flag

22、来区分当其大于1时就表示 为秒表模式，当其为0时表示为时钟模式，choose.flag的值是根据切换键来决 定的。 当进入秒表时，K2每按一下都会改变k2_flag的状态，k2_flag也决定着时 钟是停是走，当进入时钟时由kl.flag的状态决定哪一环节被加，而实现加的就 是K2影响k2_flag的结果。 2.3 K3键的扫描 if(k3=0) delay_ms(10); 19word版本可编借.欢迎下载支持. 辻(k3=0 H二0;L二0;M二0; TR1=O; 辻(k3=0 switch (kl_flag) case 1:if (hour=0)hour=24;hour-;break; c

23、ase 2:if(minute=0)minute=60;minute-;break; case 3:if(second=0)second=60;second-:break; K3键的作用于K2键是相对应的。 K3键在秒表时为计数的清零，在时钟里作为减一功能键，在区分是秒表还是 时钟方面，选择了一个标志位choose.flag来区分当其大于1时就表示为秒表模 式，当其为0时表示为时钟模式，choose.flag的值是根据切换键来决定的。 当进入秒表时，K3按一下会使得秒表的汁数值被清零，当进入时钟时山 kl.flag的状态决定哪一环节被加，而实现加的就是K2影响k2_flag的结果。 2.4 K

24、4键的扫描 辻(k4=0) delay_ms (10); if (set_flag=0 start_flag+; if(start_flag=2) TR1=1; start_flag=0; choose_flag+; if (choose_flag=3) TRO二1; 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编输欢迎下载支持. choose_flag=0; if (k4=0 set_flag=0; kl_flag=0; TRO二1; K4键的作用时时钟、秒表间的切换，当K4被按一下则进入到秒表，进入 秒表模式是数码管的全部内容被清空，等待着启动，K4再被按一下则启动秒表, k4被按第三

25、下时秒表乂回到时钟，如上是在没有处在调节时间的条件下，当时 钟正处在时间调节下时那K4的作用就是将其退到时钟状态 3、中断程序 3. 1时钟中断程序 void timerO() interrupt 1 THO二(65536-50000)/256; TLO=(65536-50000)%256; t+; if(t=20) t 二0; second+; if (second=60) minute+; second二0; if (minute60) hour+; minute二0; if (hour=24) hour二0; 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编借欢迎下载支持. 该中断用的

26、是定时器TO,没50ms中断一次，没中断20次秒加一，秒加到60 后向分进位，即秒清零，分加一，当分加到60后向小时进位，即秒分都清零小 时加一。 3.2秒表中断程序 void timerl() interrupt 3 TH1=(65536-10000)/256; TL1=(65536-10000)%256; n+; if (n=l) n=0; C+; 辻(C=100) c二 0; B+; if(B=100) B二 0; A+; if (A=100) A二 0; 该中断用到左时器Tl, T1每计数10ms则产生一次中断，秒表里是逢百进位，进位方式 与前面相似。 #word版本可编借欢迎下载支持

27、. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:欢迎下载支持. 23 word版本可编辑欢迎下载支持. 图1主程序流程图 图2左时骼中断程序流程图 三、调试过程 3. 1时钟 MTS n ESP 工命 flDil XAni Eta Uil oo |*北 Olte E W mi 3. 2时钟调时 和| X/d |Mi | WHM 必必曲必或31 必 3. 3秒表 I Mrs * 工陌0 m x*ni OO ! E 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:欢迎下载支持. 3. 4秒表计时 xffiK- ftOn XAni.J oo |牙期 E M E C |如諾;乂山11心

28、丄| .4?血7 Mi. | Hn 汕bi* 口品X |如| 四、心得体会 经过一周的课程设计，我收获颇多，有深刻的心得体会。实践让我们受益 匪浅。首先是关于单片机方面的，为了顺利完成程序的构成，我们学了一些关于 单片机系统开发的C语言知识，最开始从已学过的C语言知识到最后的老师在课 堂上补充的关于汇编的C语言，使我们得到了充分的锻炼。其次，它让我体会到 了什么才是teamwork spirit如：两个人的分丄、合作的经验、团队意识的 提升和协调能力等等，这些都会让我们终身受益。通过此次课程设计，使我更 加扎实的掌握了有关电子线路单片机方面的知识，因为这次我们不仅写出了程 序，而且还为写出的程

29、序作出了实物，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经 过一次乂一次的思考，一遍乂一遍的检查我终于找出了问题所在，也暴露出了前 期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践才能出真知，实践才是检验真理的唯 一标准，唯有通过亲自动手制作，才能令我们掌握的知识不再是一些纸上谈兵的 东西。在这次的课程设讣中，我们遇到了很多困难，过程很艰难，但是我们都 克服了，这是对我们自己的肯定。我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不 断获取。我们也曾灰心，也曾茫然，也曾不知所措，从一开始的自信满满，到最 后的紧张繁杂，所有的这些都令我们回味无穷，这已经成为了我们人生的一个宝 藏。我想今后的学习和工作也是这样的，汗水见证着

30、成功，我想十年过后，但我 们都已经走入了社会，在某个阳光明媚的夏日，午后醒来，突然想起大学经历的 时候，最先映入脑海里的就是这门课程吧，就是这些为了一个共同的LI标，相互 合作，共同奋斗的日子吧。 在这次程序设计中我们有许多值得思考的问题，首先、当老师建议作出实物 时我和另一个组员犹豫是否作出这个东西，因为想着仿真多简单啊，但是看到身 边同学毫不犹豫的选择作出实物来时，我们为我们退而求其次的想法惭愧:其次、 在画板子时我们明显的发现自己不知从何处下手，在实验室里呆了一天并且包了 夜才渐渐的摸到门路，这时我们才发现这些看似很简单的东西都是需要许多功夫 和辛劳的；最后、在程序方面虽然我们这学期学习

31、的是汇编语言，但是发现自己 用汇编实现老师要求的能力远远不过，于是转向用C语言来解决，但是从这个方 面来做我们组还是依赖了实验室的同学很多，我们先是学习他们的程序，消化吸 收才有了我们的程序，在这里觉得我们的水平还是太差，也非常感谢那些帮助过 我们的同学。 五、参考文献 （1）胡汉才 单片机原理及其接口技术（第二版）.北京：清华大学出版社, 2004.2 （2）徐安等单片机原理及应用.北京：北京希望电子出版社，2003. 2 （3）丁元杰单片微机原理及应用（第二版）.北京：机械工业出版社， 1999. 10 25word版本可编借.欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本

32、可编辑:欢迎下载支持. （4）李建忠 单片机原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社，2002. 2 （5）徐惠民单片微型计算机原理、接口及应用（第二版）.北京：北京邮电 大学出版社，2000. 10 （6）闫玉德MCS-51单片机原理及应用（C语言版）.北京：机械工业出版社 （7）何桥等 单片机原理及应用.北京：中国铁道出版社，2004. 3 （8）李群芳单片机原理、接口及应用一嵌入式系统技术基础.北京：清华 大学出版社，2005. 3 六、硬件电路图 33 word版本可编辑欢迎下载支持. X陋馳茲一 /. 氏;.:勿儿 .;-Z. : ;、b.v7v.l 2细舷 nn ntxr:.i r

33、zojic FU FH w t i sg ： 4 ：； Sa4 H4 肌g K* F26AD5 5-S： p：.g S_XM C 心 ST! 15 : ；1E 4 11 XU2i H4 AtO Wx: aS Vtt UCAi xm sbit k4 P3; unsigned char LED8 = 0 x00 ;/数码管显示缓冲区 unsigned int t; /定时器0单位时间标识值 int n; /计数器1单位时间标志值 unsigned char a=0, b=0, c=0, d=0, e=0, f二0; 待显示位置的形参 unsigned char hour=23; /定义小时变量并赋

34、初值 unsigned char minute=54; /定义分钟变量并赋初值 unsigned char second=50; /定义秒变量并赋初值 unsigned char A二0 unsigned char B=0 unsigned char C=0 /白秒、千秒形参 /十秒、秒形参 /1/10秒、1/100秒形参 unsigned char start_flag=0; /秒表开始计时标志位,为2开始 unsigned char kl_flag=0;/ 调时对象选择标识： hour, minute, second,循环调节 unsigned char k2_flag=l: /秒表暂停标

35、识，为0：暂停，为1：继续 unsigned char set_flag=0; /时间设置标志位,为0：正常走时,为1：停止走 时并进入调时状态 unsigned char choose.flag=0; /显示模式选择标识。为0：时钟模式,为:秒表模式 unsigned char wei 8 = 0 xf7, Oxfb, Oxfd, Oxfe, 0 x7f, Oxbf, Oxdf, Oxef); unsignedchar duan = 0 x3f, 0 x06, 0 x5b, 0 x4f, 0 x66, 0 x6d, 0 x7d, 0 x07, 0 x7f, 0 x6f, 0 x40 7Z=1) while (!k2); k2_fldg+