报告：数字时钟设计与开发项目.docx

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1、项目概述常州工程职业技术学院计算机技术系项目工作汇报课程单片机与接口技术班级计算机1213学号姓名名称(C51)项目序号项目一项目名称数字时钟设计开发实训日期/时间2023.2-2023.5地点指导教师同组组员仪器设备（参照资料）计算机、Kei1uVision2xProteusISIS实训内容（任务安排）1-1需求分析、硬件设计方案确定1-2软件开发与实现1-3软硬件联调1-4项目验收总结以单片机STC89C52RC作为主控芯片，运用按键、数码管显示模块，结合中断、定期器功能，构成一种数字时钟，通过项目实训掌握单片机基本输入输出系统的设计与应用。一、项目规定针对每个项目，教师给出所需背景知识、

2、参照资料、师生交流平台、项目规定、有关案例、开发流程、注意事项等指导学生。根据项目开发流程构成学生开发团体，创立协作学习环境。每个团体由6-8人构成，分别担当不一样角色。这种模拟教学法的做法模拟了企业中真实开发情景，使学生在学习过程中感受到企业工作的气氛。详细规定如下：1、可以简朴分析实际项目的功能需求；2、可以进行IO接口电路设计与元器件选型；3、可以使用ProteUS绘制电路原理图并仿真：4、能用C51设计应用程序；5、可以对系统进行测试与优化；6、可以编制规范的技术文档；7、能对系统软硬故障进行检测与排除；8、培养自主学习能力、搜集分析、处理信息能力、团体协作能力；9、培养职业道德素质、

3、心理素质、沟通、组织和执行任务的能力；10、培养汇报发言时，条理清晰，体现清晰，体现出认真细致、全面的思维习惯。11、培养学生良好的工作设计习惯。12、培养实事求是、客观公正的评价自己，体目前社会交往中的承受挫折与迎接挑战的意识。二、系统设计K框图设计晶振电路时分秒按键1）单片机型号的选择89C51是最理想的电子时钟开发的低电压，高性能CMOS8位微处理工业原则的MCS-51指令集和输出AT89C51复位按键数码管2、知识点芯片。89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器器，器件采用ATME1高密度非易失存储器制造技术制造，与管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯

4、片中，ATMEU向89C51是一种高效微控制器，并且它与MCS-51兼容，且具有4K字节可编程闪烁存储器和1000写/擦循环，数据保留时间为23年等特点，是最佳的选择。2）数码管显示工作原理数码管是一种把多种1ED显示段集成在一起的显示设备。有两种类型，一种是共阳型，一种是共阴型。共阳型就是把多种1ED显示段的阳极接在一起，又称为公共端。共阴型就是把多种1ED显示段U勺阴极接在一起。阳极即为二极管的正极，又称为正极，阴极即为二极管的负极，又称为负极。般的数码管又分为8段，即8个1ED显示段，这是为工程应用以便如设计的，分别为A、B、C、D、E、F、G、DP,其中DP是小数点位段。而多位数码管，

5、除某一位的公共端会连接在一起，不一样位的数码管时相似端也会连接在一起。数码管显示措施可分为静态显示和动态显示两种。静态显示就是数码管的8段输入和其公共端电平一直有效。动态显示的原理是，各个数码管的相似段连接在一起，共同占用8位段引管线；每位数码管的阳极连在一起构成公共端。运用人眼的视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号，在此同步给出该数码管加有效的数据信号，当全段扫描速度不小于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来3）键盘电路设计该设计用到了个键盘，实现的功能比较完善，减少了硬件资源的损耗，该键盘可以实现小时和分钟的调整以和复位的控制。直接按卜.不松开，则可以通过按键实现分钟的累加，每按

6、一次分钟加一；而持续两次按卜按键不放松，则可实现小时的调整，同样每按一次小时加一。达届时间调整的目的。4）晶振振荡卷电路单片机系统里均有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全程叫晶体振荡器，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供时时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。在一般工作条件下，般的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器CCO）。晶振用一种能把电能和机械能互相转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。单片机晶振口勺作用是

7、为系统提供基本的时钟信号。一般一种系统共用一种晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不一样的晶振，而通过电子调整频率的措施保持同步。晶振一般与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。假如不一样子系统需要不一样频率的时钟信号，可以用与同一种晶振相连的不一样锁相环来提供。下面我就详细的简介一下晶振的作用以和原理，晶振一般采用如图Ia的电容三端式（考毕兹）交流等效振荡电路：实际的晶振交流等效电路如图1b,其中CV是用来调整振荡频率，一般用变容二极管加上不一样的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理：把晶体的等效电路替代晶体后如图1c。其中C。，C1,1I,RR是晶体的等效电路。分

8、析整个振荡槽路可知，运用Cv来变化频率是有限的：决定振荡频率的整个槽路电容C=Cbe,Cce,Cv三个电容串联后和CO并联再和CI串联。可以看出：CI越小，Co越大，CV变化时对整个槽路电容的作用就越小。因而能“压控”的频率范困也越小。实际上，由于CI很小UET5量级），Co不能忽视（1E-12量级，几PF）。因此，CV变大时，减少槽路频率的作用越来越小，Cv变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这首先引起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另首先，分给振荡的反馈电压（Cbe上的电压）却越来越小，最终导致停振。通过晶振的原理图你应当大体理解了晶振的作用以和工作过程了吧。采用泛音次数

9、越高的晶振，其等效电容C1就越小：因此频率的变化范围也就越小。微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC（电阻、电容）振荡器。种是皮尔斯振荡器配置，合用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简朴的分立RC振荡器。用万用表测量晶体振荡器与否工作的措施：测量两个引脚电压与否是芯片工作电压的二分之一，例如工作电压是51单片机的+5V则与否是2.5V左右。此外假如用镣子碰晶体此外一种脚，这个电压有明显变化，证明是起振了的。晶振的类型有SMD和D1P型，即贴片和插脚型O5）单片机的复位电路在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上

10、电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。无论顾客使用哪种类型口勺单片机,总要涉和到单片机复位电路的设计。而单片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多顾客在设计完单片机系统,并在试验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这重要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。基本的复位方式单片机在启动时都需要复位，以使CPU和系统各部件处在确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处在正常工作状态时，且振荡器稳定后，假如RST引脚上有一种高电平并维持2个机器

11、周期（24个振荡周期）以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位6）中断中断就是一种资源面对多项任务的处理方式，由于资源有限，面对多项任务同步要处理时，就会出现资源竞争的现象。中断技术就是为了处理资源竞争的一种可行的措施，采用中断技术可使多项任务共享一-种资源。CPU正在执行原程序，忽然，被意外事情打断，转去执行新程序。CPU执行新程序结束后，又回到原程序中继续执行。这样的过程就叫中断。首先来理解程序的格式：void函数名（）interruptmusingn关键字interruptmusingn表达这是一种中断函数m为中断源H勺编号，有五个中断源，取值

12、为0,1,2,3,4,中断编号会告诉编译器中断程序的入口地址，执行该程序时，这个地址会传个程序计数器PC,于是CPU开始从这里一条一条的执行程序指令。n为单片机工作寄存器组（又称通用寄存器组）编号，共四组，取值为0,1,2,3中断号中断源0外部中断01定期器02外部中断13定期器1中断4串行口中断这5个中断源的中断入口地址为：（在上一篇文章中讲到的ROM前43个存储单元就是他们，这40个地址用来寄存中断处理程序的地址单元，每一种类中断的存储单元只有8B,显然不是中断处理的程序，而是寄存着中断处理程序的真正地址）INTO：0003H0TO：OOOBH1INTI：0013H2T1:OO1BH3串口

13、：0023H4中断向量（中断入rI地址）=中断号x8+3前面m意思很清晰，不一样的m值表达这个函数是针对不一样的中断源，例如m为I是表达它是定期器0的中断函数，如Voidtime（）interrupt1那么背面的USingn又是什么意思呢？在正在执行一种特定任务时，有更紧急的事情需要CPU来处理，涉和到中断优先权。高优先权中断低优先权正在处理的程序，因此最佳给每个优先程序分派不一样的寄存器组。CPU正在处理某个事件，忽然此外种事件需要处理，于是进入中断后,而你不想将目前执行的程序的各寄存器状态入栈，那么可以把这个中断程序放入另一种寄存器组，如切换到1组，然后退出中断时，再切回到O组（本来的程序

14、在O组）。为了更好的理解这里意思，你可以看看工作寄存器组的作用是什么。下面的注意事项（I）中断函数不能进行参数传递（2）中断函数没有返回值（3）在任何状况下都不能直接调用中断函数（4）中断函数使用浮点运算要保留浮点寄存器的状态。（5）假如在中断函数中调用了其他函数，则被调用函数所使用的寄存器必须与中断函数相似，被调函数最佳设置为可重入的。（6） C51编译器对中断函数编译时会自动在程序开始和结束处加上对应的内容，详细如下：在程序开始处对ACC、B、DPH、DP1和PSW入栈，结束时出栈。中断函数未加usingn修饰符的，开始时还要将RO、R1入栈，结束时出栈。如中断函数加USingn修饰符，则

15、在开始将PSW入栈后还要修改PSW中的工作寄存器组选择位。（7） C51编译器从绝对地址8m+3处产生一种中断向量，其中m为中断号，也即interrupt背面的数字。该向量包括一种到中断函数入II地址的绝对跳转。（8）中断函数最佳写在文献的尾部，并且严禁使用extem存储类型阐明。防止其他程序调用。（9）在设计中断时，要注意的是哪些功能应当放在中断程序中，哪些功能应当放在主程序中。一般来说中断服务程序应当做至少许的工作，这样做有诸多好处。首先系统对中断H勺反应面更宽了，有些系统假如丢失中断或对中断反应太慢将产生十分严重的后果，这时有充足的时间等待中断是十分重要的。另一方面它可使中断服务程序的构造简朴，不轻易出错。中断程序中放入的东西越多，他们之间越轻易起冲突。简化中断服务程序意味着软件中将有更多的代码段，但可把这些都放入主程序中。中断服务程序的设计对系统的成败有至关重要的作用，要仔细考虑各中断之间的关系和每个中断执行的时间，尤其要注意那些对同一种数据进行操作的ISR.7）定期器实质是计数器，脉冲每一次下降沿，计数寄存器数值将加1计数口勺脉冲假如来源于单片机内部的晶振，由于其周期极为精确，这时称为定期器。计数的脉冲假如来源于单片机外部的引脚，由