基于单片机并行口的电子钟的设计-《单片机技术》课程设计.doc
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基于单片机并行口的电子钟的设计-《单片机技术》课程设计,《单片机技术》课程设计任务本文共54页2.5万余字一、设计题目：基于单片机并行口的电子钟的设计三、指导教师： 四、任务与要求：在智能化仪器仪表中，控制核心均为微处理器，而单片机以其高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠而得到广泛应用，是设计智能化仪器仪表的首选微控制器，单片机结合简单的接口电路即可构成电子钟，它可广...
内容介绍
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《单片机技术》课程设计任务
本文共54页2.5万余字
一、设计题目：基于单片机并行口的电子钟的设计
三、指导教师：
四、任务与要求：
在智能化仪器仪表中，控制核心均为微处理器，而单片机以其高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠而得到广泛应用，是设计智能化仪器仪表的首选微控制器，单片机结合简单的接口电路即可构成电子钟，它可广泛应用于工业、农业、日常生活等领域，与传统钟表相比较，它具有高精度、高可靠性、操作方便、价格便宜、智能化等特点，是钟表的一个发展方向，具有一定的实用价值。
1、本课题任务如下：
设计一个具有特定功能的电子钟。该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”， 进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从0时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按电子钟启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按启动/调整键再次进入时钟运行状态。
2、本课题要求如下：
（1）在AT89S51的P0口和P2口外接由六个LED数码管(LED5～LED0)构成的显示器，用P0口作LED的段码输出口（P0.0～P0.7对应于LED的a～dp），P2.5～P2.0作LED的位控输出线（P2.5～P2.0对应于LED5～LED0），P1口外接四个按键A、B、C、D（对应于P1.0～P1.3）。
（2）、利用六个LED显示当前时间。
（3）、四个按键的功能：A键用于电子钟启动/调整；B键用于调时,范围0-23,0为24点,每按一次时加1；C键用于调分,范围0-59，0 为60分,每按一次分加1；D键用于调秒, 范围0-59，0为60秒,每按一次秒加1。
（4）、单片机采用AT89S51，fosc=12MHZ。
（5）、电子钟供电电源电路的设计。
（6）、电子钟时钟电路，复位电路的设计。
（7）、编写系统监控程序、键扫子程序、显示子程序及其它所需子程序、功能程序和中断服务程序。
（8）、计算机输出课程设计说明书一份。
（9）、设计时间：二周
（10）、制作电子钟实物。
五、课程设计说明书主要内容
1、课程设计说明书封面；
2、课程设计任务书封面及课程设计任务书；
3、前言；
4、课程设计说明书目录；
5、电子钟功能说明及总体方案介绍；
6、详细介绍电子钟的工作原理；
7、绘制电子钟整机电路框图、整机电路原理图、电源电路原理图及PCB图各1份；
8、列出电子钟元器件清单；
9、详细介绍电子钟单元电路工作原理（包括电源电路、时钟电路、复位电路、键盘/显示接口电路及所用主要芯片）；
10、单片机硬件资源的使用分配情况；
11、画出电子钟软件系统监控程序、各子程序、中断服务程序及各功能程序的流程框图；
12、列出电子钟软件系统程序清单；
13、写出电子钟的使用说明；
14、设计体会，谈谈本设计的重点、难点及精妙之处，是否存在不足之点及改进意见；
15、提出《单片机技术》课程教学建议；
16、参考资料。
六、课程设计说明书书写格式
参照“课程设计说明书书写格式”文件。
七、参考资料
[1]、曹巧媛，单片机原理及应用[M]，北京：电子工业出版社，1997.7。
[2]、赵秀珍，单永磊，单片微型计算机原理及其应用[M]，北京：中国水利水电出版社，2001.8。
[3]、张毅刚，修林成，胡振江，MCS-51单片机应用设计[M]，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990.8。
[4]、张洪润，兰清华，单片机应用技术教程[M]，北京：清华大学出版社，1997.11。
[5]、李华，MCS-51系列单片机实用接口技术[M]，北京：北京航空航天大学出版社，1993.8。
[6]、陈景初，单片机应用系统设计与实践[M]，北京：北京航空航天大学出版社。
[7]、马家辰，MCS-51单片机原理与接口技术[M]，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社。
[8]、刘守义，单片机应用技术[M]，西安：西安电子科技大学出版社。
前 言
电子科技日新月异，人们对现代电子设备的智能化和微型化及其精度提出了更高的要求，而单片机因其具有稳定可靠、 体积小、 价格低廉等特点，成为设计智能化仪器仪表的首选微控制器，因此本次我们没有选用传统的专用的时钟芯片，而是采用了AT89S51芯片，此款单片机可以使用软件对其进行在线编程，其灵活性和可靠性都相对提高。
通过此次实物制作,增强了我们的动手能力,把理论与实践融合在一起。同时，也进一步加深了对单片机的硬件结构的理解和巩固，编程能力也得到了提高。在此将电子钟制作过程中用到的知识进行了一些总结，并记录了遇到的问题，希望自己今后能注意。同时也希望能成为读者的参考资料，能帮助读者避免出现相同的问题，并能从中得到一些启发。
在此要感谢王老师对我的指导，感谢同组人的合作及帮助过我的同学。由于编者水平有限,书中的错漏在所难免，恳请读者批评指正。
目 录
1 多功能电子表说明及总体方案介绍 1
1.1 多功能电子表计时方案 1
1.2 多功能电子表键盘/显示方案 2
2 电子钟的工作原理 4
3 多功能电子表原理框图、原理图及PCB图 5
3.1 多功能电子表原理框图 5
3.2 多功能电子表整机原理图 5
3.3 多功能电子表电路PCB图 7
4 多功能电子表元器件清单 9
5 多功能电子表单元电路工作原理及芯片 11
5.1 电源电路工作原理 11
5.2 时钟电路工作原理 11
5.3 复位电路工作原理 12
5.4 键盘电路工作原理 12
5.5 显示器工作原理 13
5.6 AT89S51芯片 17
5.7 74LS244芯片 20
5.8 S8550PNP三极管 21
5.9 四位一体数码管 23
6 单片机硬件资源分配 25
7 程序流程图 26
8 电子钟程序清单 32
9 误差分析 40
10 电子钟使用说明 43
11 设计体会 44
12 教学意见 45
13 参考资料 46
1 多功能电子表说明及总体方案介绍
本次设计电子钟系统功能简单，用单片机的最小系统就能得以实现。而单片机的最小系统设计中实际上最重要的就是对键盘/显示器接口电路的设计，由于系统功能不同所以要求就不同，接口设计也就不同。对一个键盘/显示器接口设计应从整个系统出发，综合考虑软、硬件特点。下面是本人在设计前对各种设计方案的考虑：
1.1 多功能电子表计时方案
方案一：采用实时时钟芯片
实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取计时数据进行显示，因此计时功能的实现无需占用CPU的时间，程序简单。此外，实时时钟芯片多数带有锂电池做后备电源，具备永不停止的计时功能；具有可编程方波输出功能，可用做实时测控系统的采样信号等；有的实时时钟芯片内部还带有非易失性RAM，可用来存放需长期保存但有时也需变更的数据。由于功能完善，精度高，软件程序设计相对简单，且计时不占用CPU时间，因此，在工业实时测控系统中多采用这一类
本文共54页2.5万余字
一、设计题目：基于单片机并行口的电子钟的设计
三、指导教师：
四、任务与要求：
在智能化仪器仪表中，控制核心均为微处理器，而单片机以其高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠而得到广泛应用，是设计智能化仪器仪表的首选微控制器，单片机结合简单的接口电路即可构成电子钟，它可广泛应用于工业、农业、日常生活等领域，与传统钟表相比较，它具有高精度、高可靠性、操作方便、价格便宜、智能化等特点，是钟表的一个发展方向，具有一定的实用价值。
1、本课题任务如下：
设计一个具有特定功能的电子钟。该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”， 进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从0时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按电子钟启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按启动/调整键再次进入时钟运行状态。
2、本课题要求如下：
（1）在AT89S51的P0口和P2口外接由六个LED数码管(LED5～LED0)构成的显示器，用P0口作LED的段码输出口（P0.0～P0.7对应于LED的a～dp），P2.5～P2.0作LED的位控输出线（P2.5～P2.0对应于LED5～LED0），P1口外接四个按键A、B、C、D（对应于P1.0～P1.3）。
（2）、利用六个LED显示当前时间。
（3）、四个按键的功能：A键用于电子钟启动/调整；B键用于调时,范围0-23,0为24点,每按一次时加1；C键用于调分,范围0-59，0 为60分,每按一次分加1；D键用于调秒, 范围0-59，0为60秒,每按一次秒加1。
（4）、单片机采用AT89S51，fosc=12MHZ。
（5）、电子钟供电电源电路的设计。
（6）、电子钟时钟电路，复位电路的设计。
（7）、编写系统监控程序、键扫子程序、显示子程序及其它所需子程序、功能程序和中断服务程序。
（8）、计算机输出课程设计说明书一份。
（9）、设计时间：二周
（10）、制作电子钟实物。
五、课程设计说明书主要内容
1、课程设计说明书封面；
2、课程设计任务书封面及课程设计任务书；
3、前言；
4、课程设计说明书目录；
5、电子钟功能说明及总体方案介绍；
6、详细介绍电子钟的工作原理；
7、绘制电子钟整机电路框图、整机电路原理图、电源电路原理图及PCB图各1份；
8、列出电子钟元器件清单；
9、详细介绍电子钟单元电路工作原理（包括电源电路、时钟电路、复位电路、键盘/显示接口电路及所用主要芯片）；
10、单片机硬件资源的使用分配情况；
11、画出电子钟软件系统监控程序、各子程序、中断服务程序及各功能程序的流程框图；
12、列出电子钟软件系统程序清单；
13、写出电子钟的使用说明；
14、设计体会，谈谈本设计的重点、难点及精妙之处，是否存在不足之点及改进意见；
15、提出《单片机技术》课程教学建议；
16、参考资料。
六、课程设计说明书书写格式
参照“课程设计说明书书写格式”文件。
七、参考资料
[1]、曹巧媛，单片机原理及应用[M]，北京：电子工业出版社，1997.7。
[2]、赵秀珍，单永磊，单片微型计算机原理及其应用[M]，北京：中国水利水电出版社，2001.8。
[3]、张毅刚，修林成，胡振江，MCS-51单片机应用设计[M]，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990.8。
[4]、张洪润，兰清华，单片机应用技术教程[M]，北京：清华大学出版社，1997.11。
[5]、李华，MCS-51系列单片机实用接口技术[M]，北京：北京航空航天大学出版社，1993.8。
[6]、陈景初，单片机应用系统设计与实践[M]，北京：北京航空航天大学出版社。
[7]、马家辰，MCS-51单片机原理与接口技术[M]，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社。
[8]、刘守义，单片机应用技术[M]，西安：西安电子科技大学出版社。
前 言
电子科技日新月异，人们对现代电子设备的智能化和微型化及其精度提出了更高的要求，而单片机因其具有稳定可靠、 体积小、 价格低廉等特点，成为设计智能化仪器仪表的首选微控制器，因此本次我们没有选用传统的专用的时钟芯片，而是采用了AT89S51芯片，此款单片机可以使用软件对其进行在线编程，其灵活性和可靠性都相对提高。
通过此次实物制作,增强了我们的动手能力,把理论与实践融合在一起。同时，也进一步加深了对单片机的硬件结构的理解和巩固，编程能力也得到了提高。在此将电子钟制作过程中用到的知识进行了一些总结，并记录了遇到的问题，希望自己今后能注意。同时也希望能成为读者的参考资料，能帮助读者避免出现相同的问题，并能从中得到一些启发。
在此要感谢王老师对我的指导，感谢同组人的合作及帮助过我的同学。由于编者水平有限,书中的错漏在所难免，恳请读者批评指正。
目 录
1 多功能电子表说明及总体方案介绍 1
1.1 多功能电子表计时方案 1
1.2 多功能电子表键盘/显示方案 2
2 电子钟的工作原理 4
3 多功能电子表原理框图、原理图及PCB图 5
3.1 多功能电子表原理框图 5
3.2 多功能电子表整机原理图 5
3.3 多功能电子表电路PCB图 7
4 多功能电子表元器件清单 9
5 多功能电子表单元电路工作原理及芯片 11
5.1 电源电路工作原理 11
5.2 时钟电路工作原理 11
5.3 复位电路工作原理 12
5.4 键盘电路工作原理 12
5.5 显示器工作原理 13
5.6 AT89S51芯片 17
5.7 74LS244芯片 20
5.8 S8550PNP三极管 21
5.9 四位一体数码管 23
6 单片机硬件资源分配 25
7 程序流程图 26
8 电子钟程序清单 32
9 误差分析 40
10 电子钟使用说明 43
11 设计体会 44
12 教学意见 45
13 参考资料 46
1 多功能电子表说明及总体方案介绍
本次设计电子钟系统功能简单，用单片机的最小系统就能得以实现。而单片机的最小系统设计中实际上最重要的就是对键盘/显示器接口电路的设计，由于系统功能不同所以要求就不同，接口设计也就不同。对一个键盘/显示器接口设计应从整个系统出发，综合考虑软、硬件特点。下面是本人在设计前对各种设计方案的考虑：
1.1 多功能电子表计时方案
方案一：采用实时时钟芯片
实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取计时数据进行显示，因此计时功能的实现无需占用CPU的时间，程序简单。此外，实时时钟芯片多数带有锂电池做后备电源，具备永不停止的计时功能；具有可编程方波输出功能，可用做实时测控系统的采样信号等；有的实时时钟芯片内部还带有非易失性RAM，可用来存放需长期保存但有时也需变更的数据。由于功能完善，精度高，软件程序设计相对简单，且计时不占用CPU时间，因此，在工业实时测控系统中多采用这一类
