單片機(jī)論文基于51單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)

《單片機(jī)論文基于51單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《單片機(jī)論文基于51單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)（5頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、基于 51 單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 姓名： 學(xué)號(hào)： 專業(yè)： 摘 要：本文設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)多功能定時(shí)系統(tǒng)，配置了外圍設(shè)備，構(gòu)成了一個(gè)可編程的計(jì)時(shí)定時(shí)系統(tǒng)，有體積小，可靠性高，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。它可避免多種控制器的混淆，利用一個(gè)控制器對(duì)多路電器進(jìn)行控制，同時(shí)又可以進(jìn)行時(shí)鐘校準(zhǔn)和定點(diǎn)打鈴。它可執(zhí)行不同的時(shí)間表的打鈴，可任意設(shè)置時(shí)間。這種智能化產(chǎn)品減輕了人的勞動(dòng)，擴(kuò)大了數(shù)字化范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供開發(fā)，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞：MCS-51單片機(jī)、數(shù)字鐘、多功能定時(shí)器 1 引言 在日常生活和工作中，我們常用到定時(shí)控制，早期的一

2、些時(shí)間控制單元定時(shí)準(zhǔn)確性和重復(fù)精度都不理想，現(xiàn)在大多都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著單片機(jī)性價(jià)比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來越廣泛。它功能強(qiáng)大，體積小，質(zhì)量輕，靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?，可以?gòu)造各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來很不方便。根據(jù)這種實(shí)際情況，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)多功能定時(shí)系統(tǒng)，它可避免多種控制器混淆，利用一個(gè)控制器對(duì)多路電器進(jìn)行控制，同時(shí)又可以進(jìn)行時(shí)鐘校準(zhǔn)和定點(diǎn)打鈴。它可執(zhí)行不同的時(shí)間表的打鈴，任意設(shè)置時(shí)間。這種智能化產(chǎn)品減輕了人的勞動(dòng)，擴(kuò)大了數(shù)字化范圍。它配置了外圍設(shè)備，構(gòu)

3、成了一個(gè)可編程的計(jì)時(shí)定時(shí)系統(tǒng)，具有體積小，可靠性高，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供開發(fā)，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 2 電路的硬件設(shè)計(jì) 復(fù)位電路：MCS-51單片機(jī)的復(fù)位由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)。復(fù)位引腳RST通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。 時(shí)鐘電路：單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本文采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。電路圖如下： 按鍵電路：

4、按鍵的開關(guān)狀態(tài)通過一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。按鍵閉合過程在相應(yīng)的I/O端口形成一個(gè)負(fù)脈沖。抖動(dòng)持續(xù)時(shí)間一般在5-10ms之間。本文采用獨(dú)立式按鍵，直接用I/O口線構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，每個(gè)按鍵占用一條I/O口線，每個(gè)按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)產(chǎn)生互相影響。電路圖如下： P1.0口表示功能移位鍵，按鍵選擇要調(diào)整的時(shí)十位、時(shí)個(gè)位、分十位或分個(gè)位。P1.1口表示數(shù)字“+“鍵，按下則對(duì)應(yīng)的數(shù)字加1。P1.2口表示數(shù)字“-”鍵，按下則對(duì)應(yīng)的數(shù)字減1。P1.3口表示時(shí)間表的切換，程序默認(rèn)為日常時(shí)間表，當(dāng)按下該開關(guān)，使輸入為低電平時(shí)，綠發(fā)光二極管表示當(dāng)前執(zhí)行的是考試時(shí)間表。再按鍵，使鍵抬起，輸入維高

5、電平時(shí)，用紅發(fā)光二級(jí)管表示當(dāng)前執(zhí)行的是日常作息時(shí)間表。 打鈴電路：P1.5口控制繼電器進(jìn)而控制電鈴工作。當(dāng)時(shí)鐘當(dāng)前的時(shí)間和當(dāng)前所執(zhí)行的時(shí)間表的時(shí)間一致時(shí)，相應(yīng)得標(biāo)志位為1，P1.5口輸出高電平，控制繼電器閉合，從而合上開關(guān)，啟動(dòng)電鈴進(jìn)行打鈴。打鈴一定時(shí)間，標(biāo)志位置0，P1.5輸出低電平，繼電器打開，電鈴?fù)Ｖ构ぷ?。電路圖如下： 該電路可執(zhí)行兩個(gè)時(shí)間表,為了能夠從外觀上看出當(dāng)前正在執(zhí)行的是那種時(shí)間表，在電路中加上了紅、綠兩個(gè)不同的發(fā)光二極管，當(dāng)紅發(fā)光二極管接通時(shí)，表示當(dāng)前正在執(zhí)行日常作息時(shí)間表；當(dāng)綠發(fā)光二極管接通時(shí)則表示當(dāng)前正在執(zhí)行的是考試時(shí)間表。電路圖如下： 電源電

6、路設(shè)計(jì)：電源電路包括變壓器、橋式整流器、電容和穩(wěn)壓器。通過變壓器變壓，使得220V電壓變?yōu)? V，在通過橋式整流，電容的濾波作用，穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓作用，可輸出5V的穩(wěn)定電壓。 3 電路的軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的軟件程序包括主程序、中斷子程序、打鈴子程序、時(shí)鐘顯示子程序、查詢時(shí)間表切換程序和延時(shí)子程序等等。另外由于電路中有四個(gè)按鍵，還設(shè)計(jì)了防抖動(dòng)程序來防止干擾。軟件程序整個(gè)流程圖如下： 開始 初始化 是 是否按時(shí)間表切換鍵 切換時(shí)間表 否 查詢功能移位鍵 調(diào)整時(shí)間 是 調(diào)用打鈴子程序 是否與時(shí)間表時(shí)

7、間匹配 否 定時(shí)程序設(shè)計(jì)：單片機(jī)的定時(shí)功能也是通過計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，此時(shí)的計(jì)數(shù)脈沖來自單片機(jī)的內(nèi)部，即每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，也就是每經(jīng)過1個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間，計(jì)數(shù)器加1。如果MCS-51采用的12MHz晶體，則計(jì)數(shù)頻率為1MHz，即每過1us的時(shí)間計(jì)數(shù)器加1。這樣可以根據(jù)計(jì)數(shù)值計(jì)算出定時(shí)時(shí)間，也可以根據(jù)定時(shí)時(shí)間的要求計(jì)算出計(jì)數(shù)器的初值。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器具有4種工作方式，其控制字均在相應(yīng)的特殊功能寄存器中，通過對(duì)特殊功能寄存器的編程，可以方便的選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器兩種工作模式和4種工作方式。 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在方式0，為13位

8、的計(jì)數(shù)器，由TLX(X=0、1)的低5位和THX的高8位所構(gòu)成。TLX低5位溢出則向THX進(jìn)位，THX計(jì)數(shù)溢出則置位TCON中的溢出標(biāo)志位TFX. 當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于方式1，為16位的計(jì)數(shù)器。本設(shè)計(jì)師單片機(jī)多功能定時(shí)器，所以MCS-51內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器被選定為定時(shí)器工作模式，計(jì)數(shù)輸入信號(hào)是內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)脈沖使計(jì)數(shù)器增1。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)的基本方法：時(shí)鐘的最小計(jì)時(shí)單位是秒，我們可把定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間定為50ms。計(jì)數(shù)溢出20次即可得到時(shí)鐘的最小計(jì)時(shí)單位：秒。而計(jì)數(shù)20次可以用軟件實(shí)現(xiàn)。 秒計(jì)時(shí)是采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)的累積，計(jì)滿20次，即得到秒計(jì)時(shí)。從秒到

9、分，從分到時(shí)是通過軟件累加并進(jìn)行比較的方法來實(shí)現(xiàn)的。要求每滿1秒，則“秒”單元中的內(nèi)容加1；“秒”單元滿60，則“分”單元中的內(nèi)容加1；“分”單元滿60，則“時(shí)”單元中的內(nèi)容加1；“時(shí)”單元滿24，則將時(shí)、分、秒的內(nèi)容全部清零。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)步驟： （1）選擇工作方式，計(jì)算初值； （2）采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)累計(jì)； （3）從秒—分—時(shí)的計(jì)時(shí)是通過累加和數(shù)值比較實(shí)現(xiàn)的； （4）時(shí)鐘顯示緩沖區(qū)：時(shí)鐘時(shí)間在方位數(shù)碼管上進(jìn)行顯示，為此在內(nèi)部RAM中要設(shè)置顯示緩沖區(qū)，共6個(gè)地址單元。顯示緩沖區(qū)從左到右依次存放時(shí)、分、秒數(shù)值； （5）主程序：主要進(jìn)行定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化編程，然后反

10、復(fù)調(diào)用顯示子程序的方法等待中斷的到來。 （6）中斷服務(wù)程序：進(jìn)行計(jì)時(shí)操作 （7）加1子程序：用于完成對(duì)時(shí)、分、秒的加操作，中斷服務(wù)程序在秒、分、時(shí)加1時(shí)共有三種條調(diào)用加1子程序，包括三項(xiàng)內(nèi)容：合字、加1并進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整、分字。 程序說明：在整個(gè)系統(tǒng)中，單片機(jī)的30H、31H和32H中存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)間的時(shí)、分鐘和秒。由于要用數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時(shí)間，必須用到分字和合字，因此在33H、34H、35H、36H、37H和38H中存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)間的時(shí)十位、時(shí)個(gè)位、分十位、分個(gè)位、秒十位和秒個(gè)位，方便顯示。本設(shè)計(jì)有由四個(gè)輕觸按鍵組成的小鍵盤，這些按鍵可以任意改變當(dāng)前的狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)采用查表方式，在程序

11、里預(yù)先存儲(chǔ)日常作息時(shí)間表和考試時(shí)間表，可通過按鍵來選擇所要執(zhí)行的時(shí)間表。并可區(qū)別當(dāng)前所執(zhí)行的時(shí)間表。系統(tǒng)開機(jī)后，按功能移位鍵就可調(diào)整當(dāng)前的時(shí)間，整個(gè)系統(tǒng)操作簡單，功能明確。顯示數(shù)據(jù)時(shí)，先把要顯示的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)SBUF中，再從SBUF中顯示。串行口緩沖寄存器SBUF器是可直接尋址的專用寄存器。對(duì)于發(fā)送器，一般不需要雙緩沖。 4 結(jié)論 單片機(jī)多功能定時(shí)系統(tǒng)理論上能很好的達(dá)到了學(xué)要求，發(fā)揮了單片機(jī)在智能化方面的應(yīng)用。該設(shè)計(jì)很好的滿足當(dāng)前需要，是一個(gè)理想的智能化的設(shè)計(jì)。它具有一個(gè)走時(shí)精確的實(shí)時(shí)鐘，可以任意設(shè)置時(shí)間，可以控制時(shí)間表的轉(zhuǎn)換，時(shí)鐘的顯示功能等。可以通過按鍵操作和數(shù)字顯示。該設(shè)計(jì)規(guī)模

12、小，但是功能多，操作簡單，造價(jià)低，應(yīng)用非常廣泛。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為向家庭數(shù)字化方向發(fā)展又前進(jìn)了一步。同時(shí)又?jǐn)U大了單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。 參考文獻(xiàn) [1] 張景元.基于單片機(jī)的多用途定時(shí)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).電子工程師2000年第8期 [2] 李洪濤.一種單片機(jī)控制的定時(shí)打鈴器.電子世界.1990年第2期 [3] 何業(yè)軍 李超.基于單片機(jī)控制的高精度定時(shí)打鈴器的設(shè)計(jì).電子技術(shù).2001年第7期 [4] 關(guān)宗安 仲叢久.基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的多路定時(shí)控制器的設(shè)計(jì).沈陽航空工業(yè)學(xué)院報(bào).2004年6月.第21卷第3期 [5] ATMEL.Microcontroller Data book.2002 [6] 張友德.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)踐.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社.1992 [7]李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)，北京：北京航空航天大學(xué)出版社.1993 [8]何希慶,高偉.MCS-51單片機(jī)原理、實(shí)驗(yàn)、實(shí)例[M].山東:山東大學(xué)出版社.1989 [9]張毅剛,潭曉昀.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.1997 [10]房小翠，王金鳳.單片微型計(jì)算機(jī)與機(jī)電接口技術(shù)[M].北京國防工業(yè)出版社.2002