1、淮北煤炭师范学院 2014 届学士学位论文 基于单片机的多功能数字钟的设计 院别 、 专 业 物理与电子信息学院 电子信息科学与技术 研 究 方 向 单 片 机 学 生 姓 名 李山 学 号 20101342051 指导教师姓名 窦 德 召 指导教师职称 讲 师 2014 年 5 月 4 日淮北煤炭师范学院 2010 届学士学位论文 基于单片机的多功能数字钟的设计II基于单片机的多功能数字钟的设计 李山淮北煤炭师范学院物理系 235000 摘 要 近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪
2、器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域。单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本文主要内容是利用单片机的接口技术设计一个电子时钟，用数码管实现时钟的计时显示，让时钟信号通过LED 数码管显示出来，并且还可以通过独立按键修改时分秒，能够实现准确计时，以数字形式显示时分秒的时间；小时的计时要求为“24 翻一” ，分和秒的计时要求为 60 进制进位；校正时间；定时控制；仿广播电台正点报时；报整点时数；能够显示月日星期。关键词: 单片机；电子钟；数码管显示；淮北煤炭师范学院 2010 届学士学位论文 基于单片机的多功能数字钟的
3、设计IIIThe design of digital electronic clock base on SCM Liu ChengzhiHuaibei Coal Industuy Teachers College, 235000Abstract In recent years, along with the penetration of computers in the social field and large-scale integrated circuit development, and SCM applications are continually deepening, suit
4、able in relation to control of the system, more and more widely used in automatic control, intelligent instruments, instrumentation, data acquisition, military products, and home appliances and other fields. SCM is often used as a core component, in accordance with a specific hardware architecture,
5、as well as specific features of the software application objects combine for the purpose of perfecting. In this paper, the content is the use of MCU interface technical design of an electronic clock, with digital control to achieve timing clock display, so that the clock signal through the LED digit
6、al tube display, and can also be modified through independent keypad when minutes and seconds, to achieve accurate timing, digital the form of display minutes and seconds of time; hours of time called 淮北煤炭师范学院 2010 届学士学位论文 基于单片机的多功能数字钟的设计IVfor “turning a 24“, minutes and seconds into the timing requ
7、irements for 60-bit binary; correction time; timing control; fake radio punctual timekeeping; reported that the whole point of the number of hours; able to show On day weeks. Keywords: Microcontroller; Electronic Clock; Digital Cube Display淮北煤炭师范学院 2010 届学士学位论文 基于单片机的多功能数字钟的设计V目 录1 绪 论 .11.1 课题背景 .1
8、1.2 课题来源 .21.3 本章小结 .22 MCS-51 单片机的结构 .32.1 控制器 .32.2 存储器的结构 .32.3 并行 I/O 口 .42.4 时钟电路与时序 .52.5 单片机的应用领域 .52.6 本章小结 .63 电路的硬件设计 .73.1 复位电路 .73.2 时钟电路 .7淮北煤炭师范学院 2010 届学士学位论文 基于单片机的多功能数字钟的设计VI3.3 按键电路 .83.4 相关控制电路 .93.5 数码管显示电路 .103.6 电源电路设计 .113.7 本章小结 .114 电路的软件设计 .124.1 软件程序内容 .124.2 软件流程图 .124.3
9、定时程序设计 .134.4 程序说明 .144.5 单片机数字钟主要程序 .154.6 本章小结 .185 结论与展望 .195.1 结论 .195.2 单片机数字钟的发展趋势 .19参考文献 .21附录 A.22淮北煤炭师范学院 2010 届学士学位论文 基于单片机的多功能数字钟的设计VII各功能正常显示图片 .22附录 B.23基于 C 语言的单片机数字钟程序 .23致 谢 .42淮北煤炭师范学院 2010 届学士学位论文 基于单片机的多功能数字钟的设计11 绪 论1.1 课题背景单片机自 1976 年由 Intel 公司推出 MCS-48 开始，迄今已有二十多年了。由于单片机集成度高、功
10、能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为” 。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC 机外围以及网络通讯等广大领域。单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，一般需要较大的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。本文讨论的单片机多功能定时器的核心是目前应用极为广泛的
11、 51 系列单片机，配置了外围设备，构成了一个可编程的计时定时系统，具有体积小，可靠性高，功能强等特点。不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供开发，有着广泛的应用领域。20 世纪 80 年代中期以后，Intel 公司以专利转让的形式把 8051 内核技术转让给许多半导体芯片生产厂家，如ATMEL、PHILIPS、ANALOG、DEVICES、DALLAS 等。这些厂家生产的芯片是 MCS-51 系列的兼容产品，准确地说是与 MCS-51 指令系统兼容的单片机。这些兼容机与 8051 的系统结构（主要是指令系统）相同，采用 CMOS 工艺，因而，常用80C51 系列来称呼所有具有 8051 指令
12、系统的单片机，它们对 8051 单片机一般都作了一些扩充，更有特点。其功能和市场竞争力更强，不该把它们直接称呼为 MCS-51 系列单片机，因为 MCS 只是 Intel 公司专用的单片机系列型号。MCS-51 系列及 80C51 单片机有多种品种。它们的引脚及指令系统相互兼容，主要在内部结构上有些区别。目前使用的 MCS-51 系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：基本型、增强型、低功耗型、专用型、超 8 位型、片内闪烁存储器型。淮北煤炭师范学院 2010 届学士学位论文 基于单片机的多功能数字钟的设计21.2 课题来源在日常生活和工作中，我们常常用到定时控制，如扩印过程中的曝光定时等。早
13、期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的，其定时准确性和重复精度都不是很理想，现在基本上都是基于数字技术的新一代产品，随着单片机性能价格比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛，大可构成复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能。小则可以用于家电控制，甚至可以用于儿童电子玩具。它功能强大，体积小，质量轻，灵活好用，配以适当的接口芯片，可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。随着电子技术的飞速发展，家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备都有自己的控制器，使用起来很不方便。根据这种实际情况，设计了一个单片机多功能定时系统，它可以避免多种控制器的混淆，利用一个控制器对多路电器进行控制，
14、同时又可以进行时钟校准和定点打铃。它可以执行不同的时间表（考试时间和日常作息时间）的打铃，可以任意设置时间。这种具有人们所需要的智能化特性的产品减轻了人的劳动，扩大了数字化的范围，为家庭数字化提供了可能。1.3 本章小结本文介绍的设计是针对教学所用的多功能定时器，可以完成教学所需的功能。该定时器操作简单，功能齐全，是单片机智能化的一种应用。淮北煤炭师范学院 2010 届学士学位论文 基于单片机的多功能数字钟的设计32 MCS-51 单片机的结构MCS-51 单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU）
15、 、数据存储器（RAM） 、程序存储器（ROM/EPROM） 、并行 I/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR） 。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是 CPU 加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR）的集中控制方式。2.1 控制器控制器是单片机的指挥控制部件，控制器的主要任务是识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。单片机执行指令是在控制器的控制下进行的。首先从程序存储器中读出指令，送指令寄存器保存，然后送至指令译码器进行译码，译码结果送定时控制逻辑电路，由定时控
16、制逻辑产生各种定时信号和控制信号，再送到单片机的各个部件去进行相应的操作。这就是执行一条指令的全过程，执行程序就是不断重复这一过程。控制器主要包括程序计数器、程序地址寄存器、指令寄存器IR、指令译码器、条件转移逻辑电路及时序控制逻辑电路。2.2 存储器的结构MCS-51 单片机存储器采用的是哈佛结构,即程序存储器空间和数据存储器空间截然分开,程序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式,寻址空间和控制系统。这种结构对于单片机面向控制的实际应用极为方便,有利.在 8051/8751 弹片击中,不仅在片内集成了一定容量的程序存储器和数据存储器及众多的特殊功能寄存器,而且还具有极强的外存储器的扩展能力,寻址能力分别可达 64KB,寻址和操作简单方便.MCS-51 的存储器空间可划分为如下几类:1. 程序存储器
