单片机自动报时系统设计

毕业设计题目自动报时系统系别专业电子信息工程班级2007级2班姓名秦沛学号20070341081指导教师张新龙日期2010年5月目录1 前言 (5)2硬件系统设计 (6)2.1总体框图设计 (6)2.2单片机选型 (6)2.2.1AT89C51的特点 (6)2.2.2单片机附属电路 (8)2.3独立式按键控制电路 (10)2.3.1 自动报时系统的按键接口及功能工作原理 (10)2.3.2 按键开关的去除抖动功能 (11)2.4LED动态显示电路 (12)2.5时钟芯片DS1302 (15)2.6电路原理 (17)3 软件设计 (19)3.1设计思路 (19)3.2主程序模块 (19)3.3显示程序模块 (21)3.4DS1302的写时钟程序模块 (23)3.5按键程序模块 (24)3.6定时器程序模块 (25)4 系统调试 (27)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录A (1)本设计是利用单片机原理设计的自动报时系统。

其中，自动报时系统以AT89C51单片机为核心，采用4个独立式按键来调整时间和设置闹铃，用共阴极动态六段LED动态显示来显示时间，计时方案采用时钟芯片DS1302。

以8路反向动态缓冲器74LS240作为LED的动态扫描的段码控制驱动信号,用P2.0—2.5外接一片集电极开路反向门电路7406(OC门)做6位LED的位选信号驱动口，6个数码管的8根段选线分别接74LS240的输出,LED共阴极端与7406的输出端相连,从左到右依次来显示时，分，秒。

正文中首先简单描述了硬件系统的工作原理，且附以硬件系统的设计框图，论述了本次毕业设计所应用的各种硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程, 并具体描述了外接电路接口的软、硬件调试。

本文撰写的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。

关键词：单片机，自动报时系统，位码，段码，显示Abstract this design is reports time automatically using the monolithic integrated circuit principle design the system.Among them, automatically reports time the system take at89C51 monolithic integrated circuit as the core, uses 4 free standing pressed key time and establishes the noisy bell, demonstrates the time with the common cathode dynamic six section of LED dynamic demonstration, the time plan uses clock chip DS1302.By 8 group reverse dynamic buffer 74LS240 took LED the dynamic scanning section code control driving signal, meets a piece of collecting electrode opening reverse gate with P2.0-2.5 outside 7406 (the OC gate) to make 6 LED the positions to choose the signal to drive to talk, 6 nixietube 8 section route selections meet 74LS240 separately the output, the LED common cathode end are connected with 7406 out-ports, from left to right demonstrates in turn time, divides, second. In the main text first was simple described the hardware system principle of work, also attached by the hardware system design diagram, elaborated each kind of hardware connection technology and each interface module function and the work process which this graduation project applied, and described specifically outside has met the electric circuit connection the software and hardware debugging. This article composes the guiding ideology is the software and hardware unifies, take the hardware as the foundation, carries on various functions module the compilation.Key word: The monolithic integrated circuit, reports time automatically the system, the position code, the section code, the demonstration1 前言随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将更强。

在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司将其MCS –51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制造厂商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、华邦等，这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了80C51的许多特性。

这样，80C51就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族，现统称为80C51系列。

80C51单片机已成为单片机发展的主流。

专家认为，虽然世界上的MCU品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51可能最终形成事实上的标准MCU芯片。

本设计采用的是ATMEL公司的AT89C51芯片，此芯片根据了充分的静止CMOS 控制器与三级节目记忆锁，共有：32 条I/O 线, 2 定时计数器， 6 个中断来源，4 K 闪存, 128 个字节在芯片RAM。

由于本设计所做的是一个自动报时系统简单，所以要用到单片机的最小应用系统模块1，还需要用独立式键盘和动态显示模块。

而我的硬件设计详见第二章，主要介绍了需要哪几部分硬件电路和硬件系统的概叙。

在2.1节介绍了主要的硬件框架；2.2节简单的介绍了单片机最小应用系统的性能和附属电路；2.3节详细介绍了键盘控制电路；2.4节介绍了动态显示电路。

2.5介绍了DS1302芯片。

在第三章中我们详细的解说了软件系统的设计。

3.1节介绍了我们做这个设计的程序设计思路；3.2节介绍了主程序模块及其框图；3.3节介绍了显示程序模块及其框图。

第四章是我对此设计的调试过程和结果显示。

第五章就是我对此设计的总体概括，体会和心得。

我所设计的这个自动报时系统简单，实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳定可靠等优点2硬件系统设计2.1总体框图设计我所设计的是一个自动报时系统，自动报时系统用到的单片机芯片是AT89C51芯片，除此之外还包括：晶振电路和复位电路构成单片机最小应用系统；还有独立式按键电路；动态显示电路等等；总体设计框图如图2.1所示2.22.2.1 AT89C51的特点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、CMOS、8位单片机。

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。

AT89C51的管脚图如图2.2所示图2.2 AT89C51管脚图主要特性：1、与MCS-51 兼容2、4K字节可编程闪烁存储器3、寿命：1000写/擦循环4、数据保留时间：10年5、全静态工作：0Hz-24Hz6、三级程序存储器锁定7、128*8位内部RAM8、32可编程I/O线9、两个16位定时器/计数器10、5个中断源11、可编程串行通道12、低功耗的闲置和掉电模式13、片内振荡器和时钟电路2.2.2单片机附属电路单片机附属电路主要有晶体振荡电路和复位电路。

一、晶体振荡电路1．晶体振荡器的作用石英晶体振荡器也称石英晶体谐振器，它用来稳定频率和选择频率，是一种可以取代LC谐振回路的晶体谐振元件。

2．本设计所用的晶体振荡电路如图2.3所示：图2.3 晶体振荡电路此晶振电路所选用的石英晶振频率为12MHZ。

时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12 us），是计算机中最基本的、最小的时间单位。

在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。

对于某种单片机，若采用了1MHZ 的时钟频率，则时钟周期为1us；若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为0.25us。

由于时钟脉冲是单片机的基本工作脉冲，它控制着单片机的工作节奏（使单片机的每一步都统一到它的步调上来）。

显然，对同一种机型的单片机，时钟频率越高，单片机的工作速度就越快。

但是，由于不同的单片机的硬件电路和器件不完全相同，所以其需要的时钟频率范围也不相同。

我们学习的51系列单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。

二、复位电路单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，例如复位后PC＝0000H，使单片机从第—个单元取指令。

无论是在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位，所以我们必须弄清楚MCS-51型单片机复位的条件、复位电路和复位后状态。

单片机复位的条件是：必须使RST/Vpd或RST引脚加上持续两个机器周期(即24个振荡周期)的高电平。

例如，若时钟频率为12MHz，每机器周期为1us，则只需2us以上时间的高电平，在RST引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复单片机常用的复位电路如图2.4（a）和图2.4（b）所示：内江师范学院本科毕业设计S1图2.4(b) 与单片机相连的复位电路图2.4(a) 复位电路，其电阻阻值的选择和电容容量的选择都是经过计算的，而最后计算的结果时间常数可以满足我们的需求。