单片机相关毕业设计说明

第一章绪论

1.1MCS-51发展状况

单片机于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、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、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的方方面面，几乎“无所不在，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，成为普林斯顿结构。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。不仅满足所需要求而且还有很多的功能可供开发，有着广泛的应用领域

MCS-51系列单片机是美国Inter公司在1980年推出的高新能8位单片机，它包含51和52 两个子系列。

对于51子系列，主要有8031、8051、8751三种机型，它们的指令系统和芯片引脚完全兼容，仅片程序存储器有所不同，8031芯片不带ROM，8051芯片带4KB的ROM，8751芯片带4KB的EPROM。

对于52子系列，有8032、8052、8752 三种机型。52子系列与51子系列大

部分相同，不同之处在于：52子系列的片数据存储器曾至256B;8032芯片不带ROM,8052带8KB的ROM,8752芯片带8KB的EPROM；有3个16位定时器/计数器，6个中断源。

1.2 研究的主要容

目前市面上的数字时钟种类繁多，有可爱型的，有带计算型的，有数码管显示的，有液晶显示的等等。

（1）本设计为巩固所学知识，对单片机的功用和软件编程进行更深入的学习。（2）修改时间功能：

a 要求键入“A”键，停止计时（显示时间不变）。

b 然后依次从键盘上输入小时十位、小时个位、分十位、分个位、秒十位、

秒个位（键入数字时显示器上要同步显示出修改的时间值），秒个位

一旦键入完毕则立即恢复计时。

（3）设定闹钟功能：要求按“B”键一次，显示以前设定的闹钟时间，如果再按“B”键一次则跳过闹钟时间的设定，恢复计时显示。当闹钟时间到了，就响起闹铃。

（4）绘制电路原理图。

（5）绘制主要程序流程图。

1.3时钟工作原理

设计中的电子时钟的定时计数是利用了单片机部的定时/计数器，通过对定时/计数器工作方式寄存器和控制寄存器的选取，对定时/计数器的初始值进

行计算和编写，从而使其具有了简单的计时能力。在设定了计时单元后，通过中断软件的编写，对计时单元进行无数次重复利用。有计数器对中断次数进行计数和进位，再通过接口电路将其依次显示出来。MCS-51 单片机有两个16位的定时计数器T0和T1,当工作在定时方式时，计数脉冲来自单片机部，振荡器信号12分频后做计数脉冲，美国机器周期的时间使计数器加一，由于计数脉冲的频率是固定的（即每个脉冲为1个机器周期的时间），故可通过设定计数初值来实现定时功能。如果要实现定时100㎲，当晶振为6MHz时，每个机器周期为2㎲，让T0计50个数后溢出，产生中断告诉CPU定时，100㎲时间到。本实验定时器每100㎲中断一次，在中断服务程序中，对中断次数进行计数，100㎲计数1000次就是1s然后再对秒计数得到分和小时值，并送入显示缓冲区，最后用LCD液晶示出来。

第二章设计要求与方案论证

2.1 设计要求

本设计为巩固所学知识，对单片机的功用和软件编程进行更深入的学习，对本次设计的电子时钟提出了以下要求。

（1）具有修改时间功能：

a 要求键入“A”键，停止计时（显示时间不变）。

b 然后依次从键盘上输入小时十位、小时个位、分十位、分个位、

秒十位、秒个位（键入数字时显示器上要同步显示出修改的时间值），

秒个位一旦键入完毕则立即恢复计时。

（2）设定闹钟功能：要求按“B”键一次，显示以前设定的闹钟时间，

如果再按“B”键一次则跳过闹钟时间的设定，恢复计时显示。当闹钟

时间到了，就响起闹铃。

（3）合理绘制电路原理图。

（4）绘制主要程序流程图。

（5）合理编辑程序。

2.2 方案论证

设计的电子时钟是利用8051单片机部的晶振产生振荡，每秒频率为12MHZ，其精度稳定，不受外界温度和湿度的影响，但是会有如下问题出现：（1）外界复杂的电磁环境，会影响到单片机信号的输入、输出，而且单片机部运行的机械周期也会使电子时钟的精度受到影响。

方案：在电子时钟外壳装备较薄的金属薄片，屏蔽外部电磁干扰。

（2）由于芯片执行程序需要一定的时间，从而使定时计数产生误差。定时计数再未进行初始化的时候，处于原始状态，不能进行定时和计数，所以需要对定时计数器里的初始值进行计算和调整，并且选定合适的工作方式。

方案：通过与日常生活中常用的时钟比较，找出产生误差的原因，计算误差的大小，通过对程序的调整和初始值得设定，减小误差，使之达到使用精度。

（3）需随时对时间进行调整，要求设置键盘，并对键盘输入的稳定性进行调整。

方案：采用列式键盘，按键数为4，编辑去抖动程序。

（4）要求对时间进行动态显示，精确到秒。

方案：采用LCD液晶显示器进行动态显示。

（5）接线复杂，易出现错接误接。方案：采用电路板进行连接

第三章总体方案确定与实现

3.1 电子时钟电路设计框图

图3.1-1

3.2 系统硬件

该电路是由MCS8051单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；时钟电路也由MCS8051单片机提供，减少芯片的使用，节约成本，它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，时间显示部份采用液晶LM016L（LCD），此次单片机数字时钟的设计采用MCS8051为主控制芯片，并由其定时器提供时钟，利用LCD进行时间按显示。其电路原理图如下所示：