984724291《通信技術創(chuàng)新課程設計》基于單片機的數字鐘設計

1、 設計類型： 課程設計 設計題目： 數字鐘 系 別： 電子信息與電氣工程 年級專業(yè)： 07通信（2）班 學 號： 學生姓名： 指導教師： 成 績： 2010 年 6 月 30 日通信技術創(chuàng)新課程設計3課程設計任務書3一.前言41單片機基礎知識：42.單片機應用領域：4二硬件設計51.80c51單片機的內部結構：52.80c51單片機的引腳功能：53. 應用系統硬件設計:9三軟件設計91.應用系統仿真軟件keil c51介紹：92.該設計要實現的功能：103.可調數字鐘軟件程序設計如下：10四系統調試131.檢查硬件連接：132.檢查軟件系統：133. 測試結果：13通信技術創(chuàng)新課程設計14課程

2、設計評語14通信技術創(chuàng)新課程設計課程設計任務書設計題目基于單片機的數字鐘設計設計類型應用型導師姓名高先和主要內容及目標通過與p1.0端口相聯的5個位鍵盤實現時、分、秒表的調節(jié)；并且通過位鍵盤實現時鐘的暫停和工作狀態(tài)。具有的設計條件應用p r o t e s軟件實現該數字鐘的仿真。計劃學生數及任務個 人 完 成。計劃設計進程在課程教學結束前兩周。參考文獻單片機實用原理與應用設計 張毅剛 彭喜緣 電子工業(yè).2008.4單片機應用系統設計技術基于c語言編程 余永權 電子工業(yè) 北京.2004.8一.前言1單片機基礎知識：單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統集成到

3、一個芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺計算機。mcs-51單片機是美國intel公司于1980年推出的產品，與mcs- 48單片機相比，它的結構更先進，功能更強，在原來的基礎上增加了更多的電路單元和指令，指令數達111條，mcs-51單片機可以算是相當成功的產品，一直到現在，mcs-51系列或其兼容的單片機仍是應用的主流產品，各高校及專業(yè)學校的培訓教材仍與msc-51單片機作為代表進行理論基礎學習。2.單片機應用領域：單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分為如下幾個范疇： 一、在智能儀器儀表的應用：單片機具有體積小、功耗低、控制

4、功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。 二、在家用電器中的應用：可以這樣說，現在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。三、在工業(yè)控制中的應用：用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據采集系統。例如工廠流水線的智能化管理

5、，電梯智能化控制、各種報警系統，與計算機聯網構成二級控制系統等。四、在計算機網絡和通信領域中的應用：現代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制，從手機、電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 五、單片機在醫(yī)用設備領域中的應用：單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統等等。 此外，單片機在工商、金融、科研、教育、國防航空等領域都有著十分廣

6、泛的用途。二硬件設計1.80c51單片機的內部結構：圖2-1為80c51單片機功能結構框圖：80c51 芯片內部集成了 cpu、ram、rom、定時/計數器和i/o口等各功能部件，并由內部總線把這些不見連接在一起。80c51單片機內部包含以下一些功能部件：(1) 一個8位cpu；(2) 一個片內振蕩器和時鐘電路；(3) 4kb rom（80c51有4kb掩膜rom，87c51有4kb eprom，80c31片內有無rom）；(4) 128b內ram；(5) 可尋址64kb的外rom和外ram控制電路；(6) 兩個16位定時/計數器；(7) 21個特許功能寄存器；(8) 4個8位并行i/o口，共

7、32條可編程i/o端線；(9) 一個可編程全雙工串行口；(10) 5個中斷源，可設置成2個優(yōu)先級。 圖212.80c51單片機的引腳功能：80c51單片機一般采用雙列直插dip封裝，共40個引腳，圖2-2a為引腳排列圖。圖2-2b為邏輯符號圖。40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和i/o引腳。1.電源 (1)vcc芯片電源，接+； (2)vss接地端。2.時鐘 xtal1、xtal2晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。使用內部振蕩電路時外接石英晶體。3.控制線 控制線共有4根，其中3根是復用線。所謂復用線是指具有兩種功能，正常使用時是一種功能，在某種條件下是另一種功能。 (1)ale/pro

8、g地址鎖存允許/片內eprom編程脈沖。 ale功能：用來鎖存p0口送出的低8位地址。 80c51在并行擴展外存儲器（包括并行擴展i/o口）時，p0口用于分時傳送低8位地址和數據信號，且均為二進制數。那么如何區(qū)分是低8位地址還是8位數據信號呢？當ale信號有效時，p0口傳送的是低8位地址信號；ale信號無效時，p0口傳送的是8位數據信號。在ale信號的下降沿，鎖定p0口傳送的內容，即低8位地址信號。 需要指出的是，當cpu不執(zhí)行訪問外ram指令（movx）時，ale以時鐘振蕩頻率1 / 6的固定頻率輸出，因此ale信號也可作為外部芯片clk時鐘或其他需要。但是，當cpu執(zhí)行movx指令時，al

9、e將跳過一個ale脈沖。 ale端可驅動8個lsttl門電路。 prog功能：片內有eprom的芯片，在eprom編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 (2)psen外rom讀選通信號。 80c51讀外rom時，沒個機器周期內psen兩次有效輸出。psen可作為外rom芯片輸出允許oe的選通信號。在讀內rom或讀外ram時，psen無效。 psen可驅動8個lsttl門電路。 (3) rst/vpd復位/備用電源。 正常工作時，rst（reset）端為復位信號輸入端，只要在該引腳上連續(xù)保持兩個機器周期以上高電平，80c51芯片即實現復位操作，復位后一切從頭開始，cpu從0000h開始執(zhí)行指令。 vp

10、d功能：在vcc掉電情況下，該引腳可接上備用電源，由vpd向片內供電，以保持片內ram中的數據不丟失。 (4) ea/vpp 內外rom選擇/片內eprom編程電源。 ea功能：正常工作時，ea為內外rom選擇端。80c51單片機rom尋址范圍為64kb，其中4kb在片內，60kb在片外（80c31芯片無內rom，全部在片外）。當ea保持高電平時，先訪問內rom，但當pc（程序計數器）值超過4kb（0fffh）時，將自動轉向執(zhí)行外rom中的程序。當ea保持低電平時，則只訪問外rom，不管芯片內有否內rom。對80c31芯片，片內無rom，因此ea必須接地。 vpp功能：片內有eprom的芯片，

11、在eprom編程期間，此引腳用于施加編程電源vpp。 對4個控制引腳，應熟記起第一功能，了解其第二功能。 嚴格來講，80c51的控制線還應該包括p3口的第二功能。4. i/o引腳 80c51共有4個8位并行i/o端口,共32個引腳 (1)p0口8位雙向i/o口。 在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展i/o口)時, p0口可用作雙向i/o口。 在并行擴展外存儲器(包括并行擴展i/o口)時, p0口可用于分時傳送低8位地址(地址總線)和8位數據信號(數據總線)。位結構如圖2-4所示。p0口能驅動8個lsttl門。 vcc地址/數據控制鎖存器p0.xdcpqqmuxv1v2p0.x引腳讀鎖存器寫鎖存器

12、內部總線讀引腳&1圖2-4 p0口位結構(2) p1口8位準雙向i/o口(“準雙向”是指該口內部有固定的上拉電阻)。位結構如圖2-5所示。 p1口能驅動為4個lsttl門。vcc鎖存器p1.xdcpqqp1.x引腳讀鎖存器寫鎖存器內部總線讀引腳內部上拉電阻圖 2-5 p1口位結構 (3) p2口8位準雙向i/o口。在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展i/o口)時, p2口可用作雙向i/o口。在并行擴展外存儲器(包括并行擴展i/o口)時, p2口可用于傳送高8位地址(屬地址總線) 。p2口能驅動4個lsttl門。p2口的位結構如圖2-6所示，引腳上拉電阻同p1口。在結構上，p2口比p1口多一個輸出

13、控制部分。鎖存器p2.xdcpqq讀鎖存器寫鎖存器內部總線讀引腳vccp2.x引腳內部上拉電阻1地址控制mux圖 2-6 p2口位結構 (4) p3口8位準雙向i/o口?？勺饕话鉯/o口用,同時p3口每一引腳還具有第二功能,用于特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制總線)。p3口驅動能力為4個lsttl門。 圖 2-7 p3口位結構p3口第二功能如下: p3.0rxd:串行口輸入端; p3.1txd:串行口輸出端; p3.2int0:外部中斷0請求輸入端; p3.3int1:外部中斷1請求輸入端 p3.4t0:定時/計數器0外部信號輸入端; p3.5t1:定時/計數器1外部信號輸入端; p3.6w

14、r:外ram寫選通信號輸出端; p3.7rd:外ram讀選通信號輸出端。 上述4個i/o口,各有各的用途。 在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展i/o口)時, 4個i/o口都可作為雙向i/o口用。在并行擴展外存儲器(包括并行擴展i/o口)時, p0口專用于分時傳送低8位地址信號和8位數據信號,p2口專用于傳送高8位地址信號。p3口根據需要常用于第二功能,真正可提供給用戶使用的i/o口是p1口和一部分未用作第二功能的p3口端線。3. 應用系統硬件設計:在這其中用到：5個位鍵盤,一個c51單片機，一個共陽極的6位的數碼管。相應的仿真圖如下：三軟件設計1.應用系統仿真軟件keil c51介紹：keil

15、c51 mvision2集成開發(fā)環(huán)境是keisoftwre，lnc/keilelektronikgmbh開發(fā)的基于80c51內核的微處理器軟件開發(fā)平臺，內以多種符合當前工業(yè)標準的開發(fā)工具，可以完成從工和建立、管理，編譯，連接，目標代碼的生成，軟件訪真，硬件訪真等完整的開發(fā)流和。尤其c編譯工具在產生代碼的準確性和效率性達到了較高的水平，而可以附加靈活的控制選項。keilc51集成開發(fā)環(huán)境的主要環(huán)境的主要功能是以下幾點： （1）mvision2 for windowstm：是一個集成開發(fā)環(huán)境，它將項目管理，源代碼編輯和程序調試等組合在一個功能強大的z1環(huán)境中。 （2）c51國際標準優(yōu)化c交叉編譯器

16、：從c源代碼產生可重定位的口標模塊。 （3）a51宏匯編器：從80c51匯編冤代碼產生可重定位的口標模塊。 （4）bl51連接/定位器：組合由c51和a51產生的可重定位的目標模塊，生成絕對目標模塊。 （5）lib51庫管理器：從口際模塊生成連接器可以使用的庫文件。 （6）oh51目標文件至hex格式的轉換器：從絕對目標模塊生成intelhex文件。 （7） rtx-51實時操作系統：簡化了復雜的實時應用軟件項口的設計。 這個工具套件足為專業(yè)軟件開發(fā)人員設計的，但任何層次的編程人員都可以使用，并獲得80c51微控制器的部分應用。2.該設計要實現的功能：由上述硬件仿真圖可知：與p1.0端口相聯的

17、5個位鍵盤分別實現的功能如下（分別稱為key1、key2、key3、key4、key5）：1.當按下key1鍵時，數字鐘進入暫停狀態(tài)，就可以完成下述的調節(jié)功能；2. key2、key3、key4分別是調節(jié)時、分、秒表的精度；3. 按下key5鍵時，系統進入工作狀態(tài)，完成了基本功能。3.可調數字鐘軟件程序設計如下：#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;* 延時程序*voiddelay(unsignedint delaytime)while(delaytime-);* 數碼管顯示程序*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);* 定時中斷程序*voidt0init(void)tmod=0x10;th1=(65536-50000)/256;tl1=(65536-50000)%256;tr1=1;et1=1;ea=1;voidt0int(void)interrupt3th1=(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