基于单片机的数字时钟之C51单片机

山东大学威海分校基于单片机的数字时钟C51单片机王若愚学号2008008003072010/7/18概述AT89C51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4K的可编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。

它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片机芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

功能特性概述AT89S51提供以下标准功能：4K字节闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89S51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM中到内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有工作部件直到下一个硬件复位。

AT89S51硬件电路原理复位及振荡电路复位电路由按键复位和上电复位两部分组成，如图2所示。

AT89S系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC 充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为8.2K和10uF。

按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。

MCS51 LITE使用22.1184MHz的晶体振荡器作为振荡源，由于单片机内部带有振荡电路，所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般在15pF至50pF之间。

复位及振荡电路RS232串口电路RS232串口电路使用MAX232CPE 作为电平转换芯片，并通过套件提供的串口电缆连接到计算机背后的COM 口（9针D 型口），用于MCS51 LITE 与上位机通信以及和其他串口设备的数据交互。

需要注意的是这里在电路板上对TxD 和RxD 进行了交叉，对应使用的DB9接头类型为Female ，使用的线缆为延长线，也叫做直连线，线缆一头为Female 一头为Male 。

如果电路板上不将RxD 和TxD 交叉，就应该采用Male 类型的接头和交叉线缆(两头均为Female)连接。

串口电平转换电路八段数码管显示电路MCS51 LITE 包含两个共阳8段数码管显示器，使用动态扫描方式驱动。

共阳极作为位选有PNP 三极管驱动连接在P1.0和P1.1口，八位段选在通过330限流后连接在单片机的口上。

由于数码管是共阳的，所以当驱动信号为时对应的数码管才点亮。

数码管显示电路按键及LED 电路开发板上提供了8个独立LED ，由P2口控制，同样采用共阳级接法，所以只有当P2口输出低电平时LED才会点亮。

这样做的主要原因是因为单片机的低电平驱动能力高电平强。

4个独立按键使用10K电阻上拉后连接到单片机的P3.2-P3.5口，中间串接的330电阻起到限流作用。

按键没有按下时口线上因为上拉而呈现高电平，当某个按键按下时对应口线会被连接到而变成低电平。

另外由于LED的反向截止特性以及按键上拉较弱，P2口及P3.2-P3.5口亦可以兼做通用IO 口使用，用来连接外部器件。

MCS51 Lite板上也提供了插针方便连接。

按键及LED显示电路数字时钟设计实验任务（1．开机时，显示12：00：00的时间开始计时；（2．P0.0/AD0控制“秒”的调整，每按一次加1秒；（3．P0.1/AD1控制“分”的调整，每按一次加1分；（4．P0.2/AD2控制“时”的调整，每按一次加1个小时；系统板上硬件连线（1．把“单片机系统”区域中的P0.0－P0.7端口用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的A－H端口上；（2．把“单片机系统”区域中的P1.0、p1.1、p2.3、p2.6端口分别连接到数码管的段选位A1－A4上。

（3．把“单片机系统”区域中的P3.2－P3.5端口分别用导线连接到“独立式键盘”区域中的K1—K4端口上；C51的其他功能的实现本实验板采用的是一个4位八段数码管，如果在自主设计区域加几块点阵就可以按意愿显示一定的图案，如果加上液晶，可以扩充显示信息的容量。

开发板有转换速度可达到17us 的8位AD转换器TLC549和10位的DA转换器TLC5615。

可以做成数字电压或者是数字温度计。

单片机来产生不同的频率非常方便，不同频率对应着不同的音阶，对于不同的节拍（即不同音阶之间的间隔）我们也可以用单片机的定时/计数器来完成。

这样就可以用单片机做一个电子琴。

心得总结对于开发板的焊接工作较为容易，但是仍要注意芯片的焊接方向是否正确，以及电容的正负极是否反向等。

编程可以使用C语言，也可使用汇编语言，但是较为难，需要对板子的整体结构和功能有所了解，并且需要一定的基础。

通过这次实践学习，基本掌握了一些单片机的原理及使用方法，为以后的学习奠定了基础。

附录START: MOV SECOND,#00HMOV MINITE,#00HMOV HOUR,#12MOV DISPBIT,#00HMOV T2SCNTA,#00HMOV T2SCNTB,#00HMOV TEMP,#0FEHLCALL DISPMOV TMOD,#01HMOV TH0,#(65536-2000) / 256MOV TL0,#(65536-2000) MOD 256SETB TR0SETB ET0SETB EAWT: JB SECONDK,NK1LCALL DELY10MSJB SECONDK,NK1INC SECONDMOV A,SECONDCJNE A,#60,NS60MOV SECOND,#00HNS60: LCALL DISPJNB SECONDK,$NK1: JB MINITEK,NK2LCALL DELY10MSJB MINITEK,NK2INC MINITEMOV A,MINITECJNE A,#60,NM60MOV MINITE,#00HNM60: LCALL DISPJNB MINITEK,$NK2: JB HOURK,NK3LCALL DELY10MSJB HOURK,NK3INC HOURMOV A,HOURCJNE A,#24,NH24MOV HOUR,#00HNH24: LCALL DISPJNB HOURK,$NK3: LJMP WTDELY10MS:MOV R6,#10D1: MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RETDISP:MOV A,#DISPBUFADD A,#8DEC AMOV R1,AMOV A,HOURMOV B,#10DIV ABMOV @R1,ADEC R1MOV A,BMOV @R1,ADEC R1MOV A,#10MOV@R1,ADEC R1MOV A,MINITEMOV B,#10DIV ABMOV @R1,ADEC R1MOV A,BMOV @R1,ADEC R1MOV A,#10MOV@R1,ADEC R1MOV A,SECONDMOV B,#10DIV ABMOV @R1,ADEC R1MOV A,BMOV @R1,ADEC R1RETINT_T0:MOV TH0,#(65536-2000) / 256MOV TL0,#(65536-2000) MOD 256MOV A,#DISPBUFADD A,DISPBITMOV R0,AMOV A,@R0MOV DPTR,#TABLEMOVC A,@A+DPTRMOV P1,AMOV A,DISPBITMOV DPTR,#TABMOVC A,@A+DPTRMOV P3,AINC DISPBITMOV A,DISPBITCJNE A,#08H,KNAMOV DISPBIT,#00HKNA: INC T2SCNTAMOV A,T2SCNTACJNE A,#100,DONEMOV T2SCNTA,#00HINC T2SCNTBMOV A,T2SCNTBCJNE A,#05H,DONEMOV T2SCNTB,#00HINC SECONDMOV A,SECONDCJNE A,#60,NEXTMOV SECOND,#00HINC MINITEMOV A,MINITECJNE A,#60,NEXTMOV MINITE,#00HINC HOURMOV A,HOURCJNE A,#24,NEXTMOV HOUR,#00HNEXT: LCALL DISPDONE: RETITABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H TAB: DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH END。