单片机课程设计

苏州市职业大学。

课程设计说明书。

名称基于单片机的电子时钟的设计

2024年12月26日至2024年12月30日共一周。

院系电子信息工程系

班级 10微电子1

姓名 1122333

系主任张红兵。

指导老师金小华。

目录。绪论 1

第一部分单片机选型 2

1.1 at89c51单片机的结构及原理 2

第二部分电子时钟设计方案 3

2.1 数字时钟方案 3

2.2 数码管显示方案 3

2.3 设定方案 4

2.3.1计时方案 4

2.3.2控制方案 4

2.3.3 具体设计分析 4

2.4 模块的建立 5

2.4.1主要特性 5

2.4.2管脚说明 5

2.4.3振荡器特性（晶振电路） 7

2.4.4 复位电路 7

第三部分电子时钟的硬件设计 9

3.1 proteus的简介 9

3.2 基本原理 9

3.3 电子时钟的原理图及分析 10

3.3.1 电子时钟的原理图 10

3.3.2电子时钟的原理图的分析 10

3.3.3 电子时钟调试的结果 11

第四部分软件的设计 13

4.1 w**e的介绍 13

4.1.1 w**e的特点 13

4.2 流程图 13

4.3 设计步骤 15

4.4 程序分析 16

4.4.1 主程序 16

4.4.2 延时子程序 17

第五部分实验心得 19

参考文献 20

附录元器件明细表清单 21

单片机诞生于20世纪70年代末，经历了scm、mcu、soc三大阶段。单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。

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**和外围电路内装化等几个方面发展。

单片机具有体积小、功能强可靠性高、**低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。

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。at89c单片机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。

数字时钟是本设计的最主要的部分。根据需要，可利用两种方案实现。

方案一：本方案采用dallas公司的专用时钟芯片ds12887a。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。

为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。

方案二：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：

在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零。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。

基于硬件电路的考虑，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。

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。

利用at89c51单片机内部的定时/计数器进行中断时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，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与提高，对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。

at89c51的p0口和p3口外接由八个led数码管(led8～led1)构成的显示器，用p0口作led的段码输出口，p3口作八个led数码管的位控输出线。

at89c51 是一种低功耗，高性能的cmos 8位微型计算机。它带有8k flash 可编程和擦除的只读存储器（eprom），该器件采用atmel的高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准的80c51和80c52的指令系统及引脚兼容，片内flash 集成在一个芯片上，可用与解决复杂的问题，且成本较低。简易电子钟的功能不复杂，采用其现有的i/o便可完成，所以本设计中采用此的设计方案。

利用单片机（at89c51）制作简易电子时钟，由8个led数码管分别显示小时十位、小时个位、分钟十位、分钟个位、秒钟十位、秒钟个位分与时之间和分和秒之间的数码管不用，用于间隔。结合本设计实验来说，要求显示的时间为时，分，秒，并且都用两位数码管来实现显示。因此，具体设计程序时，应尽可能多用一些子程序与数据暂寄存器单元。

本程序设计中，在主程序之外，可以设置时间值处理子程序，时间值显示前的处理子程序，按键情况扫描子程序。

与mcs-51 兼容

4k字节可编程闪烁存储器。

寿命：1000写/擦循环。

数据保留时间：10年。

全静态工作：0hz-24mhz

**程序存储器锁定。

128×8位内部ram

32可编程i/o线。

两个16位定时器/计数器。

5个中断源。

可编程串行通道。

低功耗的闲置和掉电模式。

片内振荡器和时钟电路。

图2.4.2（1）

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。

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。

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