《通信技术创新课程设计》基于单片机的数字钟设计

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1、 设计类型： 课程设计 设计题目： 数字钟 系 别： 电子信息与电气工程 年级专业： 07通信（2）班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 2010 年 6 月 30 日通信技术创新课程设计3课程设计任务书3一.前言41单片机基础知识：42.单片机应用领域：4二硬件设计51.80C51单片机的内部结构：52.80C51单片机的引脚功能：53. 应用系统硬件设计:9三软件设计91.应用系统仿真软件Keil C51介绍：92.该设计要实现的功能：103.可调数字钟软件程序设计如下：10四系统调试131.检查硬件连接：132.检查软件系统：133. 测试结果：13通信技术创新课程设计14课程

2、设计评语14通信技术创新课程设计课程设计任务书设计题目基于单片机的数字钟设计设计类型应用型导师姓名高先和主要内容及目标通过与P1.0端口相联的5个位键盘实现时、分、秒表的调节；并且通过位键盘实现时钟的暂停和工作状态。具有的设计条件应用P r o t e s软件实现该数字钟的仿真。计划学生数及任务个 人 完 成。计划设计进程在课程教学结束前两周。参考文献单片机实用原理与应用设计 张毅刚 彭喜缘 电子工业.2008.4单片机应用系统设计技术基于C语言编程 余永权 电子工业 北京.2004.8一.前言1单片机基础知识：单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到

3、一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与MCS- 48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。2.单片机应用领域：单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴： 一、在智能仪器仪表的应用：单片机具有体积小、功耗低、控制

4、功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。 二、在家用电器中的应用：可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。三、在工业控制中的应用：用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理

5、，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。四、在计算机网络和通信领域中的应用：现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 五、单片机在医用设备领域中的应用：单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 此外，单片机在工商、金融、科研、教育、国防航空等领域都有着十分广

6、泛的用途。二硬件设计1.80C51单片机的内部结构：图2-1为80C51单片机功能结构框图：80C51 芯片内部集成了 CPU、RAM、ROM、定时/计数器和I/O口等各功能部件，并由内部总线把这些不见连接在一起。80C51单片机内部包含以下一些功能部件：(1) 一个8位CPU；(2) 一个片内振荡器和时钟电路；(3) 4KB ROM（80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KB EPROM，80C31片内有无ROM）；(4) 128B内RAM；(5) 可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路；(6) 两个16位定时/计数器；(7) 21个特许功能寄存器；(8) 4个8位并行I/O口，共

7、32条可编程I/O端线；(9) 一个可编程全双工串行口；(10) 5个中断源，可设置成2个优先级。 图212.80C51单片机的引脚功能：80C51单片机一般采用双列直插DIP封装，共40个引脚，图2-2a为引脚排列图。图2-2b为逻辑符号图。40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。1.电源 (1)Vcc芯片电源，接+； (2)Vss接地端。2.时钟 XTAL1、XTAL2晶体振荡电路反相输入端和输出端。使用内部振荡电路时外接石英晶体。3.控制线 控制线共有4根，其中3根是复用线。所谓复用线是指具有两种功能，正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一种功能。 (1)ALE/PRO

8、G地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。 ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址。 80C51在并行扩展外存储器（包括并行扩展I/O口）时，P0口用于分时传送低8位地址和数据信号，且均为二进制数。那么如何区分是低8位地址还是8位数据信号呢？当ALE信号有效时，P0口传送的是低8位地址信号；ALE信号无效时，P0口传送的是8位数据信号。在ALE信号的下降沿，锁定P0口传送的内容，即低8位地址信号。 需要指出的是，当CPU不执行访问外RAM指令（MOVX）时，ALE以时钟振荡频率1 / 6的固定频率输出，因此ALE信号也可作为外部芯片CLK时钟或其他需要。但是，当CPU执行MOVX指令时，AL

9、E将跳过一个ALE脉冲。 ALE端可驱动8个LSTTL门电路。 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 (2)PSEN外ROM读选通信号。 80C51读外ROM时，没个机器周期内PSEN两次有效输出。PSEN可作为外ROM芯片输出允许OE的选通信号。在读内ROM或读外RAM时，PSEN无效。 PSEN可驱动8个LSTTL门电路。 (3) RST/Vpd复位/备用电源。 正常工作时，RST（Reset）端为复位信号输入端，只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上高电平，80C51芯片即实现复位操作，复位后一切从头开始，CPU从0000H开始执行指令。 Vp

10、d功能：在Vcc掉电情况下，该引脚可接上备用电源，由Vpd向片内供电，以保持片内RAM中的数据不丢失。 (4) EA/Vpp 内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：正常工作时，EA为内外ROM选择端。80C51单片机ROM寻址范围为64KB，其中4KB在片内，60KB在片外（80C31芯片无内ROM，全部在片外）。当EA保持高电平时，先访问内ROM，但当PC（程序计数器）值超过4KB（0FFFH）时，将自动转向执行外ROM中的程序。当EA保持低电平时，则只访问外ROM，不管芯片内有否内ROM。对80C31芯片，片内无ROM，因此EA必须接地。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，

11、在EPROM编程期间，此引脚用于施加编程电源Vpp。 对4个控制引脚，应熟记起第一功能，了解其第二功能。 严格来讲，80C51的控制线还应该包括P3口的第二功能。4. I/O引脚 80C51共有4个8位并行I/O端口,共32个引脚 (1)P0口8位双向I/O口。 在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P0口可用作双向I/O口。 在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P0口可用于分时传送低8位地址(地址总线)和8位数据信号(数据总线)。位结构如图2-4所示。P0口能驱动8个LSTTL门。 VCC地址/数据控制锁存器P0.XDCPQQMUXV1V2P0.X引脚读锁存器写锁存器

12、内部总线读引脚&1图2-4 P0口位结构(2) P1口8位准双向I/O口(“准双向”是指该口内部有固定的上拉电阻)。位结构如图2-5所示。 P1口能驱动为4个LSTTL门。VCC锁存器P1.XDCPQQP1.X引脚读锁存器写锁存器内部总线读引脚内部上拉电阻图 2-5 P1口位结构 (3) P2口8位准双向I/O口。在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P2口可用作双向I/O口。在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P2口可用于传送高8位地址(属地址总线) 。P2口能驱动4个LSTTL门。P2口的位结构如图2-6所示，引脚上拉电阻同P1口。在结构上，P2口比P1口多一个输出

13、控制部分。锁存器P2.XDCPQQ读锁存器写锁存器内部总线读引脚VCCP2.X引脚内部上拉电阻1地址控制MUX图 2-6 P2口位结构 (4) P3口8位准双向I/O口。可作一般I/O口用,同时P3口每一引脚还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)。P3口驱动能力为4个LSTTL门。 图 2-7 P3口位结构P3口第二功能如下: P3.0RXD:串行口输入端; P3.1TXD:串行口输出端; P3.2INT0:外部中断0请求输入端; P3.3INT1:外部中断1请求输入端 P3.4T0:定时/计数器0外部信号输入端; P3.5T1:定时/计数器1外部信号输入端; P3.6W

14、R:外RAM写选通信号输出端; P3.7RD:外RAM读选通信号输出端。 上述4个I/O口,各有各的用途。 在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, 4个I/O口都可作为双向I/O口用。在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P0口专用于分时传送低8位地址信号和8位数据信号,P2口专用于传送高8位地址信号。P3口根据需要常用于第二功能,真正可提供给用户使用的I/O口是P1口和一部分未用作第二功能的P3口端线。3. 应用系统硬件设计:在这其中用到：5个位键盘,一个C51单片机，一个共阳极的6位的数码管。相应的仿真图如下：三软件设计1.应用系统仿真软件Keil C51介绍：Keil

15、C51 mVision2集成开发环境是KeiSoftwre，lnc/KeilElektronikGmbH开发的基于80C51内核的微处理器软件开发平台，内以多种符合当前工业标准的开发工具，可以完成从工和建立、管理，编译，连接，目标代码的生成，软件访真，硬件访真等完整的开发流和。尤其C编译工具在产生代码的准确性和效率性达到了较高的水平，而可以附加灵活的控制选项。KeilC51集成开发环境的主要环境的主要功能是以下几点： （1）mVision2 for WindowsTM：是一个集成开发环境，它将项目管理，源代码编辑和程序调试等组合在一个功能强大的Z1环境中。 （2）C51国际标准优化C交叉编译器

16、：从C源代码产生可重定位的口标模块。 （3）A51宏汇编器：从80C51汇编冤代码产生可重定位的口标模块。 （4）BL51连接/定位器：组合由C51和A51产生的可重定位的目标模块，生成绝对目标模块。 （5）LIB51库管理器：从口际模块生成连接器可以使用的库文件。 （6）OH51目标文件至HEX格式的转换器：从绝对目标模块生成IntelHEX文件。 （7） RTX-51实时操作系统：简化了复杂的实时应用软件项口的设计。 这个工具套件足为专业软件开发人员设计的，但任何层次的编程人员都可以使用，并获得80C51微控制器的部分应用。2.该设计要实现的功能：由上述硬件仿真图可知：与P1.0端口相联的

17、5个位键盘分别实现的功能如下（分别称为key1、key2、key3、key4、key5）：1.当按下key1键时，数字钟进入暂停状态，就可以完成下述的调节功能；2. key2、key3、key4分别是调节时、分、秒表的精度；3. 按下key5键时，系统进入工作状态，完成了基本功能。3.可调数字钟软件程序设计如下：#includesbitkey1=P10;sbitkey2=P11;sbitkey3=P12;sbitkey4=P13;sbitkey5=P14;unsignedcharcount=0;unsignedcharhour=12,minute=24,second=0;unsignedcha

18、rnum11=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x7f;* 延时程序*voiddelay(unsignedint delaytime)while(delaytime-);* 数码管显示程序*void display()P3=0x01;delay(5);P2=numhour/10;delay(200);P3=0x02;delay(5);P2=numhour%10;delay(200);P3=0x02;delay(5);P2=num10;delay(200);P3=0x04;delay(5);P2=numminute/10;del

19、ay(200);P3=0x08;delay(5);P2=numminute%10;delay(200);P3=0x08;delay(5);P2=num10;delay(200);P3=0x10;delay(5);P2=numsecond/10;delay(200);P3=0x20;delay(5);P2=numsecond%10;delay(200);* 定时中断程序*voidT0Init(void)TMOD=0x10;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;TR1=1;ET1=1;EA=1;voidT0int(void)interrupt3TH

20、1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;count+;if(count=20)count=0;second+;if(second=60)second=0;minute=minute+1;if(minute=60)minute=0;hour=hour+1;if(hour=24)hour=0 ;* 主程序*void main()T0Init();key1=1;key2=1;while(1)display();if(key1=0)delay(20000);EA=0;if(key2=0)delay(20000);hour-;if(hour=0) hour=2

21、4;if(key3=0)delay(20000);minute-;if(minute=0) minute=60;if(key4=0)delay(20000);second-;if(second=0) second=60;if(key5=0)delay(20000);EA=1;四系统调试1.检查硬件连接： 包括各元器件的正确使用，例如：地线、电源线的接口。检查电路板，各线路是否正确连接，各元器件是否安全焊上，是否牢固等等。2.检查软件系统： 1、根据系统的原理结构检查各流程图是否正确，再根据流程图来检查程序是否也正确。 2、分别写出各指令的正确含义，包括中断定时延时时间和初始化时方式字和控制口地址。 3、将所有程序组织起来，在软件环境下运行，检查程序是否正确。通过对硬件和软件系统的认真检查，反复测试，结果系统检测成功，可以进一步运行调试。 4、运行调试：在电脑输入程序后，各硬件连接正确无误时，接上电源，输入命令开始运行调试。3. 测试结果： 本系统基本上能符合设计者的要求，因条件所限还未有实际的运行。通信技术创新课程设计课程设计评语指导教师评语设计成绩备注15