单片机课程设计基于单片机的多功能电子钟的设计.doc

１　电子时钟1.1 电子时钟简介 1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电子时钟开始迅速发展起来现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零从而达到计时的功能，是人民日常生活补课缺少的工具1.2电子时钟的基本特点　　现在高精度的计时工具大多娄都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的核对，片选的灵活性好1.3 电子时钟的原理 该电子时钟由89C2051，BUTTON，六段数码管等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。

而电路中唯一的一个控制键却拥有多种不同的功能，按下又松开，可以实现屏蔽数码管显示的功能，达到省电的目的；直接按下不松开，则可以通过按键实现分钟的累加，每按一次分钟加一；而连续两次按下按键不放松，则可实现小时的调节，同样每按一次小时加一2 单片机 2.1 单片机简介 单片机全称为单片机微型计算机（Single Chip Microsoftcomputer)从应用领域来看，单片机主要用来控制，所以又称为微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机2.2 单片机的发展史1 . 4位单片机 1975年，美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS-1000；此后，各个计算机公司竞相推出四位单片机日本松下公司的MN1400系列，美国洛克威尔公司的PPS/1系列等四位单片机的主要应用领域有：PC机的输入装置，电池充电器，运动器材，带液晶显示的音/视频产品控制器，一般家用电器的控制及遥控器，电子玩具，钟表，计算器，多功能等。

2 . 8位单片机 1972年，美国Intel公司首先推出8位微处理器8008，并于1976年9月率先推出MCS-48系列单片机在这以后，8位单片机纷纷面市例如，莫斯特克和仙童公司合作生产的3870系列，摩托罗拉公司生产的6801系列等随着集成电路工艺水平的提高，一些高性能的8位单片机相继问世例如，1978年摩托罗拉公司的MC6801系列及齐洛格公司的Z8系列，1979年NEC公司的UPD78XX系列这类单片机的寻址能力达64KB，片内ROM容量达4--8KB，片内除带有并行I\O口外，还有串行I\O口，甚至还有A\D转化器功能8位单片机由于功能强，被广泛用于自动化装置、智能仪器仪表、智能接口、过程控制、通信、家用电器等各个领域3 . 16位单片机 1983年以后，集成电路的集成度可达几十万只管/片，各系列16位单片机纷纷面市。

这一阶段的代表产品有1983年Intel公司推出的MCS-96系列，1987年Intel推出了80C96，美国国家半导体公司推出的HPC16040，NEC公司推出的783XX系列等16位单片机主要用于工业控制，智能仪器仪表，便携式设备等场合4 . 32位单片机 随着高新技术只智能机器人，光盘驱动器，激光打印机，图像与数据实时处理，复杂实时控制，网络服务器等领域的应用与发展，20世纪80年代末推出了32位单片机，如Motorlora公司的MC683XX系列，Intel的80960系列，以及近年来流行的ARM系列单片机32位单片机是单片机的发展趋势，随着技术的发展及开发成本和产品价格的下降，将会与8位单片机并驾齐驱5 . 64位单片机 近年来，64位单片机在引擎控制，智能机器人，磁盘控制，语音图像通信，算法密集的实时控制场合已有应用，如英国Inmos公司的Transputer T800是高性能的64位单片机。

2.3 单片机的特点 1 . 单片机的存储器ROM和RAM时严格区分的ROM称为程序存储器，只存放程序，固定常数，及数据表格RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据 2 . 采用面向控制的指令系统为满足控制需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是单片机具有很强的位处理能力 3 . 单片机的I/O口通常时多功能的由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分 4 . 单片机的外部扩展能力很强在内部的各种功能部件不能满足应用的需求时，均可在外部进行扩展，与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来了很大的方便2.4 89C2051单片机介绍 89C2051是由ATMEL公司推出的一种小型单片机。

95年出现在中国市场其主要特点为采用FLASH存贮技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，可以很快被中国广大用户接受，其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2.4.1 构成：89C2051共有20条引脚，详见下图从图中可见，2051继承了8031最重要引脚：1.引脚：P1口共8脚，准双向端口，P3共7脚，也是准双向端口，并且保留了全部的P3的第二功能，如P3.0、P3.1的串行通讯功能，P3.2、P3.3的中断输入功能，P3.4、P3.5的定时器功能在引脚的驱动能力上面，89C2051具有很强的下拉能力，P1、P3口的下拉能力均可达到20mA，相比之下，89C51/87C51的端口的下拉能力每脚最大为15mA但是限定9脚电流之和小于71mA这样，引脚的平均电流只有9mA89C2051驱动能力的增强，使得它可以直接驱动LED数码管为了增加对模拟量的输入功能，2051在其内部构造了一个模拟信号比较器，其输入端办连到P1.0和P1.1口比较结果存入P3.6对应寄存器，（P3.6在2051外部无引脚）对于一些不大复杂的控制电路我们就可以增加少量元件来实现，例如，对温度的控制，过压的控制等。

RST：复位输入当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间2.电源：89C2051有很宽的工作电源电压，可为2.7到6V，当工作在3V时，电流相当于6V工作时的1/489C2051工作于12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲时为1mA，掉电态仅为20nA这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统3.存储器：89C2051片内含有2k字节的Flash程序存储器，128字节的片内RAM，与80C31内部完全类似由于2051内部设计全静态工作，所以允许工作的时钟为0--20MHz，也就是说，允许在低速工作时，不破坏RAM内容相比之下，一般8031对最低工作时钟限制为3.5MHz，因为其内部的RAM是动态刷新的89C2051不允许构造外部总线来扩充程序/数据存储器，所以它也不需要ALEPSEN、RD、WR一类的引脚4.内部I/O控制：89C2051在内部I/O控制上继承了MCS51的特性：5路2级优待中断，串等口，2路定时器/计数器　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2.4.2 实物：89C2051实物图　　AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机数据存储器（RAM），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MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。

程序保密89C2051设计有2个程序保密位，保密位1被编程之后，程序存储器不能再被编程除非做一次擦除，保密位2被编程之后，程序不能被读出软硬件的开发89C2051可以采用下面2种方法开发应用系统1） 由于89C2051内部程序存贮器为Flash，所以修改它内部的程序十分方便快捷，只要配备一个可以编程89C2051的编程器即可调试人员可以采用程序编辑-编译-固化-插到电路板中试验这样反复循环的方法，对于熟练的MCS-51程序员来说，这种调试方法并不十分困难当做这种调试不能够了解片内RAM的内容和程序的走向等有关信息2） 将普通8031/80C31仿真器的仿真插头中P1.0～P1.7和P3.0～P3.6引出来仿真2051,这种方法可以运用单步、断点的调试方法，但是仿真不够真实，比如，2051的内部模拟比较器功能，P1口、P3口的增强下拉能力等等2.4.3 主要性能：①　 和MCS-51产品兼容；②　 2KB可重编程FLASH存储器（1000次）；③　 2.7-6V电压范围；④　 全静态工作：0Hz-24KHz⑤　 2级程序存储器保密锁定⑥　 128*8位内部RAM⑦　 15条可编程I/O线⑧　 两个16位定时器/计数器⑨　 6个中断源⑩　 可编程串行通道⑪　 高精度电压比较器（P1.0，P1.1，P3.6）⑫　 直接驱动LED的输出端口3 控制系统的硬件设计3.1 单片机型号的选择 通过对多种单片机性能的分析，最终认为89C2051是最理想的电子时钟开发芯片。

采用ATMEL的AT89C2051的微处理器是基于以下因素：1． 89C2051为51内核，仿真调试软硬件资源丰富；2． 性价比高，货源充足；3．。