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彭浩课程设计任务书

19
2020年4月19日
文档仅供参考

单片机原理与应用课程设计任务书
LED数字显示电子时钟

姓 名： 彭 浩
专 业： 电子信息工程
班 级： 09级01班
学 号： 01002713
日 期： 年 12 月 24 日

一、设计题目：LED数字显示电子时钟
二、设计目的
1、巩固和加深对单片机原理知识的理解和运用。
2、进一步提高学生综合运用所学知识的能力。
3、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
三、设计要求
1、方案论证，确定总体电路原理图。
2、元器件选择，设计PCB图（或用万能电路实验板搭线）。
3、绘制程序流程图，编写汇编语言源程序（或C语言源程序）。
4、安装调试，实现数字时钟的基本功能，即能正确显示时、分、秒；可调整时间；秒闪功能。
四、可提供的主要电子元器件
1、AT89S51/52；7407； （均为DIP封装）
2、LED（双位共阴）；按键；电阻排；发光二极管；
3、石英晶振6M；30pF；0.1uF；10uF电容；电阻若干。
五、实践步骤
1、收集相关资料，完成电路原理图和应用程序流程图。
2、编写汇编语言（或C语言）源程序。
3、根据所设计的原理图，完成电路板的制作安装（可用万能板）。
4、硬件软件综合调试，并完善其设计功能。
六、实践标准
完成电路制作安装，完成程序设计并调试经过，实现其设计要求和功能，装配工艺美观，电路运行稳定、可靠。
七、设计报告总结
1、写出设计方案（包括方案对比，方案确定），给出完整的电路原理图和设计程序流程图。
2、对所设计方案的实现进行全面分析。
3、编程调试方法和程序清单。
4、安装调试过程，出现的各种现象，总结经验和体会。
*5、进一步完善的设想。

目 录

第一章 设计任务分析 1
第二章 系统设计 1
2.1总体设计 1
2.1.1系统说明 1
2.1.2系统框图 1
2.2模块设计 2
2.2.1电源部分 2
2.2.2复位电路 2
2.2.3程序下载接口 3
2.2.4位选部分 3
2.2.5数码管的连接电路 6
2.2.6控制部分 6
第三章 原理图 8
第四章 软件设计 9
4.1程序流程图 9
4.2源程序 11
第五章 总结 18
5.1设计总结 19
参考文献（References）： 20
第一章
主要目的是为了让大家了解一下数字电子时钟的应用及要求
，还有熟炼掌握哪些器件的作用。
第二章系统设计
2.1总体设计
2.1.1系统说明
利用单片机（AT89S51）制作简易电子时钟，由六个LED数码管分别显示小时十位、小时个位、分钟十位、分钟个位、秒钟十位、秒钟个位。6个PNP管（9012）分别控制六个数码管的亮灭，一个按键用于时间调整。
2.1.2系统框图

图2-1
2.2模块设计
2.2.1电源部分

图2-2
如图2-2所示，从外部引入4.5V的直流电，为单片机、复位电路提供电源。
2.2.2复位电路

图2-3
2.2.3位选部分

图2-4
图2-4为位选电路，三极管的集电极接数码管的公共端，当P2口对应的引脚输出高电平时三极管导通，对应的数码管显示数据。这样，在同一时刻，6位LED中只有选通的那1位显示出字符，而其它5位则是熄灭的。同样，在下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，而其它个位的位选线处于关闭状态，在段码线上输出将要显示字符的段码，则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符，而其它各位则是熄灭的。如此循环下去，就能够使各位显示出将要显示的字符。虽然这些字符是在不同时刻出现的，而在同一时刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于LED的余辉和人眼的视觉暂留作用，只要每位显示间隔足够短，则能够造成多位同时亮的假象，达到同时显示的效果。
2.2.5数码管的连接电路

图2-6

图2-6为数码管的引脚图，每位的段码线
（a,b,c,d,e,f,g,dp）分别与1个8位的锁存器输出相连，由AT89S51控制组合0－9十个数据，如令其显示1则b,c引脚（即2，3引脚）送高电平，此时数码管显示1。由于各位的段码线并联，8位I/O口输出段码对各个显示位来说都一样。
AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可系统编程的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。AT89S51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32I/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。
如图2-7所示，AT89S51有40引脚，双列直插（DIP）封装，所用引脚功能如下：
1. VCC ——运行时加＋4.5V
2. GND ——接地
3. XTAL1 ——振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端
4. XTAL2 ——振荡器反相放大器的输出端
5. RST ——复位输入，高电平有效，在晶振工作时，在RST引脚上作用2个机器周期以上的高电平，将使单片机复位。WDT溢出将使该引脚输出高电平，设置SFT AUXR的DISRTO位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。
6. EA/VPP ——片外程序存储器访问允许信号。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地），如果EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。
7. P1口,P2口——P1，P2是一组带内部上拉电阻的8位双向I/O口。运行时经过P1口控制驱动电路的工作，将数据送到数码管，显示相应的段码，为了达到减少功耗或满足端口对最大电流的限制，应加上一限流电阻。P2.0——P2.5口控制数码管的位选，使六个数码管轮流显示数据，等于1时位选三极管导通，等于0 时位选三极管截止。
8. 无自锁开关——（S2－P3.7）开关接相应引脚P3.7，当开关按下时，相应引脚为低电平0，断开时引脚为高电平1。

第三章 原理图

第四章软件设计
4.1程序流程图

4.2源程序
表4-1 P1口对应段码及数值：
显示数字
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0
16进制代码
dp
g
f
e
d
c
b
a
0
0
0
1
1
1
1
1
1
3FH
1
0
0
0
0
0
1
1
0
06H
2
0
1
0
1
1
0
1
1
5BH
3
0
1
0
0
1
1
1
1
4FH
4
0
1
1
0
0
1
1
0
66H
5
0
1
1
0
1
1
0
1
6DH
6
0
1
1
1
1
1
0
1
7DH
7
0
0
0
0
0
1
1
1
07H
8
0
1
1
1
1
1
1
1
7FH
9
0
1
1
0
1
1
1
1
6FH
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

5设计总结
本设计能够很准确的走时，并能够经过硬件对时钟进行时间调整。
u 功能介绍：
1. 显示XX：XX：XX时间
2. 时间可调：调整键（S2）按下时间小于1秒（t<1s），关闭显示（省电）。调整键（S2）按下（t>0.5s）分钟位闪亮，此时按下S2键（t<0.5s）该个位数值加1，当加到9时，再按下S2键则该个位显示0，分钟十位加1。继续按下调整键（S2）（t>0.5s）时钟位闪亮，此时按下S2键（t<0.5s）该个位数值加1，当加到9时再按下加S2键则该个位显示0，时钟十位加1。继续按下调整键（S2）（t>0.5s），返回到正常显示状态。
3. 下载线和电源线插接说明：1.下载线插接说明：两排十针下载口，板图上都有一个小方框，为1号引角；下载线的凸口为正方向，凸口的右侧边的第一个插孔为1号引角，这一点一定要切记，不然的话程序下载不进去。2.电源线插接说明：电池盒的红线为正，黑线为负。板子所留出来的电源插口用VCC（表示电源正）和GND（表示电源负）标明。
u 调试要点：首先确保各器件的完好性，其次检测各芯片的电源线和地线是否接触良好，然后焊接器件，接好电源用万用表检测各电源端、地端的状态是否正常。检查无误后插上AT89S51并烧写一简易的程序，观察电路是否能协同工作。最后烧写工作程序，根据显示现象调试程序直至成功。上电运行时，数码管开始显示00：00：00，时钟开始走时。
u 制作心得：在这次课程设计的调试过程中，我遇到很多问题，如：由于跳转指令出错，导致整个程序在运行时进入死循环，修改时没有根据流程盲目查找原因浪费许多时间，又由于考虑不周，时钟显示29：89。该电路缺少整点报时及闹钟功能，由于能力和时间问题只能到此为止，很是遗憾，但在查找资料的过程中学到了许多，同时在协作过程中增进同学间的友谊。
参考文献（References）：
[1] 于海生．微型计算机控制技术[M] ．清华大学出版社．1999-6
[2] 孙涵芳．MCS-51系列单片机原理及应用[M] ．北京航空航天大学出版社．1996-4
[3] 黄正谨．综合电子设计与实践[M] ．东南大学出版社． -3
[4] 杨欣等．电子设计从零开始[M] ．清华大学出版社． -10
[5] 谢嘉奎．电子线路[M] ．高等教育出版社． -2
[6] 夏路易，石宗义．电路原理图与电路设计教程Protel 99SE[M] ．北京希望电子出版社．
[7] 王毓银．数字电路逻辑设计[M] ．高等教育出版社． -2
[8] 邱关源．电路[M] ．高等教育出版社