单片机课程设计报告

目录。绪论 21.1数字电子钟的背景 2

1.2数字电子钟的意义 3

1.3数字电子钟的应用 3

基本原理 3

2.1设计基本原理简介 3

2.1.1 占空比概念在设计中的运用 3

2.1.2 cpu的分时复用 3

2.1.3 单片机位寻址区的使用 3

2.1.4 检测开关时需要注意的问题 4

2.1.5 系统资源分配与使用 4

整体设计方案 4

3.1 单片机的选择 4

3.2 单片机的基本结构 4

电路的硬件设计 5

4.1 复位电路 5

4.2 时钟电路 5

4.3 按键电路 6

4.3总电路原理图 7

电路的软件设计 7

5.1 软件程序内容 7

5.2 软件流程图 7

5.2.1 系统软件设计流程图 7

5.3 定时程序设计 9

5.3.1实时时钟实现的基本方法 9

5.3.2 实时时钟程序设计步骤 10

5.4程序说明 10

调试与功能说明 10

6.1 硬盘调试 10

6.2 系统性能测试与功能说明 10

6.3 系统时钟误差分析 10

6.4 软件调试问题及解决 11

心得体会 11

参考文献 11

1.1数字电子钟的背景

20世纪末，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。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。

但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。

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。下面是单片机的主要发展趋势。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，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

1.2数字电子钟的意义。

数字钟是采用数字电路实现对。时，分，秒。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。

1.3数字电子钟的应用

数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时自动报时及自动控制的领域。

2.1设计基本原理简介。

数字钟的设计首先要保证其走时尽可能准确，其次再根据人们日常的使用习惯来设定其附加功能。在设计中利用单片机定时计数器来完成走时并用两组输出口控制数码管来显示；利用输入端口外接各种开关来完成对走时及显示的控制（如预置时间等）。

2.1.1 占空比概念在设计中的运用。

在用单片机控制对多个数码管的扫描显示中，数码管接收到的电压可以看成是一串方波序列，占空比控制了数码管的亮度。实际上对显示延时2时间的调节就是调节数码管电压的占空比，当占空比大于一定数值的时候数码管可以显示，实验证明占空比在0.1时仍可以使数码管清晰显示。

利用这个概念可以比较直观地理解显示延时的调节。

2.1.2 cpu的分时复用。

单片机只有一个cpu，因此在一个时间内只能执行一条语句，要使单片机同时控制多个外部元件（比如数码管）就必须对单片机的cpu进行分时复用，让单片机在一小段时间内连续交替执行控制多个器件的语句，从表面上看，单片机便用一个cpu控制了多个元件。

2.1.3 单片机位寻址区的使用。

单片机内部数据存储器由20h到2fh共有16个字节的位寻址区可以被作为程序执行过程中的状态参数，许多程序模块至于两个状态，用位寻址区中的某一位来记录程序执行状态，在需要对状态进行判断的时候十分方便并且节约空间，一个字节便可以判断八个状态，而非位寻址区的地址记录程序状态时可能需要先进行变换，增加了执行成本且容易出错。

2.1.4 检测开关时需要注意的问题。

对于用各种开关控制程序执行状态的程序设计中，需要注意实时地进行开关的检测，以确保一旦有开关动作，程序状态立即随之改变。此外，在用多个开关控制不同执行状态时，应注意设置开关检测的优先级以防止多个开关同时按下时出现错误。

2.1.5 系统资源分配与使用。

单片机有许多资源是有限的不能滥用，比如定时计数器t,外部中断等，在设计一个多模块程序时，要注意先做一个整体规划，把稀缺资源用在最需要用的地方。此外在有多个模块时，要注意模块间的数据传递，比如累加器a和进位标志c,在使用时要注意不能让前一个模块的数据对下一个模块产生不希望有的影响。在模块间的数据传递比较多时最好用固定的内部数据存储器，以避免冲突发生错误。

3.1 单片机的选择

单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：**处理器、存储器和i/o接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

单片机经过代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低**、大存储容量、强i/o功能及较好的结构兼容性方向发展。其发展趋势不外乎以下几个方面：

1、多功能 2、高效率和高性 3、低电压和低功耗 4、低**。

3.2 单片机的基本结构。

mcs-52单片机内部结构。

8052单片机包含**处理器、程序存储器(rom)、数据存储器(ram)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，

图3-1 单片机8052的内部结构。

下图是mcs-52系列单片机的内部结构示意图。

图3-2 mcs-52系列单片机的内部结构。

4.1 复位电路。

mcs-51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚rst通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的s5p2，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。

上电复位：上电复位电路是—种简单的复位电路，只要在rst复位引脚接一个电容到vcc，接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到rst复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着vcc对电容的充电过程而回落，所以rst引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。

为了保证系统安全可靠的复位，rst引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。

电路图如下：

上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。

4.2 时钟电路。

时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：

一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。本文用的是内部时钟方式。

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