单片机课程设计---电子万年历设计

《单片机原理及接口技术》

课程设计

论文题目电子万年历设计

电子万年历设计

摘要论文详细介绍了用单片机制作电子万年历的设计过程。其中包括秒表、日期等。利用单片机控制LED数码管并显示出来当前日历和秒表出来。在论文里简要介绍了单片机AT89C51的引脚封装及引脚功能。本设计中有keil4软件的C语言来编写程序，仿真电路图用proteus来仿真电路图。

关键词单片机，电子万年历，LED数码管

ABSTRACT

The paper introduces in detail the design of the electronic perpetual calendar chip production process. Including the stopwatch, date etc.. SCM control LED digital tube and display the current calendar and stopwatch. In the thesis briefly introduces the AT89C51 MCU pins on the package and pin function. The design of keil4software in C language to write procedures, simulation circuit using Proteus to simulate the circuit diagram.

Key Words MCU, electronic perpetual calendar chip, LED digital tube

目录

1.单片机原理及应用简介 (4)

2.系统硬件设计 (4)

2.1 80C51简介 (4)

2.1.1 AT80C51的显着特点 (5)

2.1.2 80C5140个引脚功能 (5)

2.2外部时钟电路 (7)

2.3 74HC138 (8)

2.4 7段数码管 (8)

3仿真电路 (10)

4.设计总结 (11)

参考文献 (12)

附录 (12)

1.单片机原理及应用简介

随着国内超大规模集成电路的出现，微处理器及其外围芯片有了迅速的发展。集成技术的最新发展之一是将CPU和外围芯片，如程序存储器、数据存储器、并行、串行I/O口、定时/计数器、中断控制器及其他控制部件集成在一个芯片之中，制成单片计算机（Single-Chip Microcomputer）。而近年来推出的一些高档单片机还包括有许多特殊功能单元，如A/D、D/A转换器、调制解调器、通信控制器、锁相环、DMA、浮点运算单元等。因此，只要外加一些扩展电路及必要的通道接口就可以构成各种计算机应用系统，如工业控制系统、数据采集系统、自动测试系统、万年历电子表等。

2.系统硬件设计

2.1 80C51简介

80C51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照----单片机引脚图图1：

图1 80C51

2.1.1 AT80C51的显着特点

AT80C51应用普遍，价格便宜有如下显著特点：

CPU系统：8为CPU，含布尔处理器，时钟电路，总线控制。

存储器系统：4K字节的程序存储器（ROM/EPROM/Flash,可扩展至64K）；128字节的数据存储器（RAM，可扩展至64K）；特殊功能寄存器SFR。

I/O口和其他功能单元：4个并行I/O口（P0,P1,P2,P3）；2个16位定时、计数器；1个全双攻异步串行口（UART）；中断系统（5个中断源，2个优先级）。

2.1.2 80C5140个引脚功能

VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL 门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

口管脚备选功能

P3.0 RXD（串行输入口）

P3.1 TXD（串行输出口）

P3.2 /INT0（外部中断0）

P3.3 /INT1（外部中断1）

P3.4 T0（记时器0外部输入）

P3.5 T1（记时器1外部输入）

P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）

P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

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。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE 只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。

编辑本段振荡器特性

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

编辑本段芯片擦除

整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。

此外，AT80C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。

2.2外部时钟电路

80C51单片机的时钟信号通常有两种方式完成：内部时钟和外部时钟方式。本设计中用内部时钟完成，在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接晶振即可，电容器C1和C2的作用是稳定频率和快速起振。内部时钟方式如下图所示。

图2 内部时钟方式电路

单片机内部晶振频率为11.0592Mhz.电容C1，C2为22pf,C3为10uf。

2.3 74HC138

74HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。在本设计中主要起到地址所存的作用。74HC138原件图如下图所示。

图3 74HC138原件图

74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A0, A1和A2），并当使能时，提供8个互斥的低有效输出（Y0至Y7）。74HC138特有3个使能输入端：两个低有效（E1和E2）和一个高有效（E3）。除非E1和E2置低且E3置高，否则74HC138将保持所有输出为高。利用这种复合使能特性，仅需4片74HC138芯片和1个反相器，即可轻松实现并行扩展，组合成为一个1-32（5线到32线）译码器。任选一个低有效使能输入端作为数据输入，而把其余的使能输入端作为选通端，则74HC138亦可充当一个8输出多路分配器，未使用的使能输入端必须保持绑定在各自合适的高有效或低有效状态。

2.4 7段数码管

本设计中用的7段数码管为7SEG-MPX8-CC-BLUE，本设计中该元器件主要显示日期和秒表，元器件图所下图所示。

图4 数码管

7SEG-MPX8-CC-BLUE为共阴极数码管，ABCDEFG为段选信号，给高电平相应的段就会亮。12345678引脚选中就会使相应的数码管起作用，为开关作用信号，如下图k1-k8的作用。

图5 LED灯

图6 8位数码管显示

3仿真电路

本设计中在proteus里的仿真电路图如下图所示。左边数码管显示日期，右边数码管显示秒表。

图7 仿真电路图

本设计的目标显示12-06-27，秒表及时。仿真结果若下图所示。

图8 仿真结果

4.设计总结

通过这一周的课程设计，我学到了不少的知识。把以前没有学好的模拟电路的知识进行了补充和加强。这使我受益很大。加深了我对于单片机和数字电路的认识，相信在以后的学习和工作中碰到这些基础的元器件我会更加得心应手。通过查阅大量的资料，我获得了以前在课堂上学不到的东西，我想这对于以后的毕业设计，或者工作也好，都是很有帮助的。我很认真地对待这个过程中的每一个细节，希望自己能做得更好。希望今后还有这样的机会，能够让我学到更多的知识。在此次的数字钟设计过程中,更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。

在连接六进制,十进制,六十进制的进位及十二进制的接法中,要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能,那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了。

在设计电路中,往往是先仿真后连接实物图,但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的,例如仿真的连接示意图中,往往没有接高电平的16脚或14脚以及接低电平的7脚或8脚,因此在实际的电路连接中往往容易遗漏。在设计电路的连接图中出错的主要原因都是接线和芯片的接触不良以及接线的错误所引起的。

此次的电子万年历设计重在于仿真和接线,虽然能把电路图接出来,并能正常显示,但对于电路本身的原理并不是十分熟悉.总的来说,通过这次的设计实验更进一步地增强了实验的动手能力。

参考文献

【1】李全利《单片机原理及接口技术》高等教育出版社

【2】李朝青《新概念单片机教程》电子工业出版社

【3】陈广东《单片机微型计算机原理》天津大学出版社

附录:

本设计中程序在keil4软件里编写，用C语言编写程序代码。

代码如下：

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit A=P2^2;

sbit D=P2^3;

sbit C=P2^4;

sbit A1=P2^5;

sbit D1=P2^6;

sbit C1=P2^7;

uchar code c[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; int

shi1=2,shi2=3,fen1=5,fen2=9,miao1=4,miao2=0,nian1=1,nian2=2,yue1=0,yu e2=6,ri1=2,ri2=6;

int t=0;

void delay(uint z)

{

uint x;

uchar y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=20;y>0;y--);

}

void disp1() //年月日

{

A=0;

D=0;

C=0;

P1=c[nian1]; //显示该位数字delay(10); //延时

P1=0x00; //消去阴影

A=1;

D=0;

C=0;

P1=c[nian2];

delay(10);

P1=0x00;

A=0;

D=1;

C=0;

P1=0x40;

delay(10);

P1=0x00;

A=1;

D=1;

C=0;

P1=c[yue1];

delay(10);

P1=0x00;

A=0;

D=0;

C=1;

P1=c[yue2];

delay(10);

P1=0x00;

A=1;

D=0;

C=1;

P1=0x40;

delay(10);

P1=0x00;

A=0;

D=1;

C=1;

P1=c[ri1];

delay(10);

P1=0x00;

A=1;

D=1;

C=1;

P1=c[ri2];

delay(10);

P1=0x00;

}

void disp2() //时分秒{

A1=0;

D1=0;

C1=0;

P0=c[shi1];

delay(10);

P0=0x00;

A1=1;

D1=0;

C1=0;

P0=c[shi2]; delay(10); P0=0x00;

A1=0;

D1=1;

C1=0;

P0=0x40; delay(10); P0=0x00;

A1=1;

D1=1;

C1=0;

P0=c[fen1]; delay(10); P0=0x00;

A1=0;

D1=0;

C1=1;

P0=c[fen2]; delay(10); P0=0x00;

A1=1;

D1=0;

C1=1;

P0=0x40;

delay(10);

P0=0x00;

A1=0;

D1=1;

C1=1;

P0=c[miao1];

delay(10);

P0=0x00;

A1=1;

D1=1;

C1=1;

P0=c[miao2];

delay(10);

P0=0x00;

}

void jishi()

{

miao2++;

if(miao2==10)

{

miao2=0;

miao1++;

if(miao1==6)

{

miao1=0;

fen2++;

if(fen2==10)

{

fen2=0;

fen1++;

if(fen1==6)

{

fen1=0;

shi2++;

if(shi1==2)

{

if(shi2==4)

{

shi2=0;

shi1=0;

ri2++;

if(ri2==10)

{

ri2=0;

ri1++;

if(ri1==4)

{

ri1=0;

yue2++;

if(yue1==1)

{

if(yue2==3)

{

yue2=0;

yue1=0;

nian2++;

if(nian2==10)

{

nian2=0;

nian1++;

if(nian1==10)

nian1==0;

}

}

}

else

{

if(yue2==10)

{

yue2=0;

yue1++;

}

}

}

}

}

}

else

{

if(shi2==10)

shi2=0;

shi1++;

}

}

}

}

}

}

void main() {

while(1)

{

disp1();

disp2();

jishi();

}

}