《單片機(jī)技術(shù)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)

本文共54頁2.5萬余字

一、設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)并行口的電子鐘的設(shè)計(jì)
三、指導(dǎo)教師：
四、任務(wù)與要求：
在智能化儀器儀表中，控制核心均為微處理器，而單片機(jī)以其高性能、高速度、體積小、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠而得到廣泛應(yīng)用，是設(shè)計(jì)智能化儀器儀表的首選微控制器，單片機(jī)結(jié)合簡單的接口電路即可構(gòu)成電子鐘，它可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活等領(lǐng)域，與傳統(tǒng)鐘表相比較，它具有高精度、高可靠性、操作方便、價(jià)格便宜、智能化等特點(diǎn)，是鐘表的一個(gè)發(fā)展方向，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
1、本課題任務(wù)如下：
設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的電子鐘。該電子鐘上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進(jìn)入時(shí)鐘準(zhǔn)備狀態(tài)；第一次按電子鐘啟動(dòng)/調(diào)整鍵，電子鐘從0時(shí)0分0秒開始運(yùn)行，進(jìn)入時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)；再次按電子鐘啟動(dòng)/調(diào)整鍵，則電子鐘進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整狀態(tài)，此時(shí)可利用各調(diào)整鍵調(diào)整時(shí)間，調(diào)整結(jié)束后可按啟動(dòng)/調(diào)整鍵再次進(jìn)入時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)。
2、本課題要求如下：
（1）在AT89S51的P0口和P2口外接由六個(gè)LED數(shù)碼管(LED5～LED0)構(gòu)成的顯示器，用P0口作LED的段碼輸出口（P0.0～P0.7對應(yīng)于LED的a～dp），P2.5～P2.0作LED的位控輸出線（P2.5～P2.0對應(yīng)于LED5～LED0），P1口外接四個(gè)按鍵A、B、C、D（對應(yīng)于P1.0～P1.3）。
（2）、利用六個(gè)LED顯示當(dāng)前時(shí)間。
（3）、四個(gè)按鍵的功能：A鍵用于電子鐘啟動(dòng)/調(diào)整；B鍵用于調(diào)時(shí),范圍0-23,0為24點(diǎn),每按一次時(shí)加1；C鍵用于調(diào)分,范圍0-59，0 為60分,每按一次分加1；D鍵用于調(diào)秒, 范圍0-59，0為60秒,每按一次秒加1。
（4）、單片機(jī)采用AT89S51，fosc=12MHZ。
（5）、電子鐘供電電源電路的設(shè)計(jì)。
（6）、電子鐘時(shí)鐘電路，復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。
（7）、編寫系統(tǒng)監(jiān)控程序、鍵掃子程序、顯示子程序及其它所需子程序、功能程序和中斷服務(wù)程序。
（8）、計(jì)算機(jī)輸出課程設(shè)計(jì)說明書一份。
（9）、設(shè)計(jì)時(shí)間：二周
（10）、制作電子鐘實(shí)物。
五、課程設(shè)計(jì)說明書主要內(nèi)容
1、課程設(shè)計(jì)說明書封面；
2、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書封面及課程設(shè)計(jì)任務(wù)書；
3、前言；
4、課程設(shè)計(jì)說明書目錄；
5、電子鐘功能說明及總體方案介紹；
6、詳細(xì)介紹電子鐘的工作原理；
7、繪制電子鐘整機(jī)電路框圖、整機(jī)電路原理圖、電源電路原理圖及PCB圖各1份；
8、列出電子鐘元器件清單；
9、詳細(xì)介紹電子鐘單元電路工作原理（包括電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、鍵盤/顯示接口電路及所用主要芯片）；
10、單片機(jī)硬件資源的使用分配情況；
11、畫出電子鐘軟件系統(tǒng)監(jiān)控程序、各子程序、中斷服務(wù)程序及各功能程序的流程框圖；
12、列出電子鐘軟件系統(tǒng)程序清單；
13、寫出電子鐘的使用說明；
14、設(shè)計(jì)體會，談?wù)劚驹O(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)及精妙之處，是否存在不足之點(diǎn)及改進(jìn)意見；
15、提出《單片機(jī)技術(shù)》課程教學(xué)建議；
16、參考資料。
六、課程設(shè)計(jì)說明書書寫格式
參照“課程設(shè)計(jì)說明書書寫格式”文件。
七、參考資料
[1]、曹巧媛，單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]，北京：電子工業(yè)出版社，1997.7。
[2]、趙秀珍，單永磊，單片微型計(jì)算機(jī)原理及其應(yīng)用[M]，北京：中國水利水電出版社，2001.8。
[3]、張毅剛，修林成，胡振江，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，1990.8。
[4]、張洪潤，蘭清華，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程[M]，北京：清華大學(xué)出版社，1997.11。
[5]、李華，MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.8。
[6]、陳景初，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社。
[7]、馬家辰，MCS-51單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M]，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。
[8]、劉守義，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M]，西安：西安電子科技大學(xué)出版社。

前 言
電子科技日新月異，人們對現(xiàn)代電子設(shè)備的智能化和微型化及其精度提出了更高的要求，而單片機(jī)因其具有穩(wěn)定可靠、 體積小、 價(jià)格低廉等特點(diǎn)，成為設(shè)計(jì)智能化儀器儀表的首選微控制器，因此本次我們沒有選用傳統(tǒng)的專用的時(shí)鐘芯片，而是采用了AT89S51芯片，此款單片機(jī)可以使用軟件對其進(jìn)行在線編程，其靈活性和可靠性都相對提高。
通過此次實(shí)物制作,增強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力,把理論與實(shí)踐融合在一起。同時(shí)，也進(jìn)一步加深了對單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)的理解和鞏固，編程能力也得到了提高。在此將電子鐘制作過程中用到的知識進(jìn)行了一些總結(jié)，并記錄了遇到的問題，希望自己今后能注意。同時(shí)也希望能成為讀者的參考資料，能幫助讀者避免出現(xiàn)相同的問題，并能從中得到一些啟發(fā)。
在此要感謝王老師對我的指導(dǎo)，感謝同組人的合作及幫助過我的同學(xué)。由于編者水平有限,書中的錯(cuò)漏在所難免，懇請讀者批評指正。

目 錄
1 多功能電子表說明及總體方案介紹 1
1.1 多功能電子表計(jì)時(shí)方案 1
1.2 多功能電子表鍵盤/顯示方案 2
2 電子鐘的工作原理 4
3 多功能電子表原理框圖、原理圖及PCB圖 5
3.1 多功能電子表原理框圖 5
3.2 多功能電子表整機(jī)原理圖 5
3.3 多功能電子表電路PCB圖 7
4 多功能電子表元器件清單 9
5 多功能電子表單元電路工作原理及芯片 11
5.1 電源電路工作原理 11
5.2 時(shí)鐘電路工作原理 11
5.3 復(fù)位電路工作原理 12
5.4 鍵盤電路工作原理 12
5.5 顯示器工作原理 13
5.6 AT89S51芯片 17
5.7 74LS244芯片 20
5.8 S8550PNP三極管 21
5.9 四位一體數(shù)碼管 23
6 單片機(jī)硬件資源分配 25
7 程序流程圖 26
8 電子鐘程序清單 32
9 誤差分析 40
10 電子鐘使用說明 43
11 設(shè)計(jì)體會 44
12 教學(xué)意見 45
13 參考資料 46



1 多功能電子表說明及總體方案介紹
本次設(shè)計(jì)電子鐘系統(tǒng)功能簡單，用單片機(jī)的最小系統(tǒng)就能得以實(shí)現(xiàn)。而單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)中實(shí)際上最重要的就是對鍵盤/顯示器接口電路的設(shè)計(jì)，由于系統(tǒng)功能不同所以要求就不同，接口設(shè)計(jì)也就不同。對一個(gè)鍵盤/顯示器接口設(shè)計(jì)應(yīng)從整個(gè)系統(tǒng)出發(fā)，綜合考慮軟、硬件特點(diǎn)。下面是本人在設(shè)計(jì)前對各種設(shè)計(jì)方案的考慮：
1.1 多功能電子表計(jì)時(shí)方案
方案一：采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片
實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片具備年、月、日、時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能和多點(diǎn)定時(shí)功能，計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)的更新每秒自動(dòng)進(jìn)行一次，不需程序干預(yù)。計(jì)算機(jī)可通過中斷或查詢方式讀取計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，因此計(jì)時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)無需占用CPU的時(shí)間，程序簡單。此外，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片多數(shù)帶有鋰電池做后備電源，具備永不停止的計(jì)時(shí)功能；具有可編程方波輸出功能，可用做實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)的采樣信號等；有的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片內(nèi)部還帶有非易失性RAM，可用來存放需長期保存但有時(shí)也需變更的數(shù)據(jù)。由于功能完善，精度高，軟件程序設(shè)計(jì)相對簡單，且計(jì)時(shí)不占用CPU時(shí)間，因此，在工業(yè)實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)中多采用這一類