基于51单片机的电子表设计

目录

目录 (1)

第1章概述 (1)

1.1实验原理 (1)

第2章设计思路及框图 (1)

2.1设计思路 (1)

2.2设计框图 (2)

第3章系统的硬件设计 (2)

3.1主控制部件 (2)

3.2显示模块 (3)

3.3晶振模块 (3)

3.4按键模块 (3)

3.5驱动模块 (4)

第4章电路设计原理图 (4)

4.1电路原理图 (4)

第5章程序设计 (5)

5.1程序流程图 (5)

5.2源程序 (6)

第6章系统的验证及调试 (26)

6.1日期设置显示测试 (26)

6.2秒表测试 (26)

6.3倒计时测试 (27)

第7章总结 (28)

第8章参考文献 (28)

第1章概述

1.1实验原理

单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。

单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，一般需要较大的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。本课题讨论的方波发生器的核心是目前应用极为广泛的 51系列单片机。

利用AT89C51单片机定时器完成计时功能，定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数，设定定时1秒的中断计数初值为0，每中断一次中断计数初值加1，当加到100时，则表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，再判断是否1h到了。

为了将时间在6位LED数码管上显示，可采用静态显示法和动态显示法，由于静态显示法需要译码器，数据锁存器等较多硬件，可采用动态显示法实现LED显示，通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮，同时向该数码管送对应的字码，使其显示数字。由于数码管扫描周期很短，由于人眼的视觉暂留效应，使数码管看起来总是亮的，从而实现了各种显示。

第2章设计思路及框图

2.1设计思路

针对要实现的功能，采用AT89S51单片机进行设计，AT89S51 单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，第一，熟悉AT89S51单片机，在编程之前必须了解硬件结构尤其是各引脚的用法，以及内部寄存器、存储单元的用法，否则，编程无从下手，电路也无法设计。这是前期准备工作。第二，设计硬件部分：依据想要的功能分块设计设计，比如输入需要开关电路，输出需要显示驱动电路和数码管电路等。第三，画图部分：设计好电路后进行画图。第四，软件部分：先学习理解汇编语言的编程方法再根据设计的硬件电路进行分块的编程调试，最终完成程序设计。第五部分是软件仿真部分：软硬件设计好后将软件载入芯片中进行仿真，仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成功。第六部分是硬件实现部分：连接电路并导入程序检查电路，实现想要的功能。

2.2设计框图

此次设计主要是应用单片机来设计电子时钟，硬件部分主要分以下电路模块：显示电路用8个共阴极数码显示管、按键模块、晶振模块。显示管分别显示：小时、分钟和秒，通过动态扫描进行显示。

电路的总体设计框架如下：

图1

→

→ →

→

第3章系统的硬件设计

3.1主控制部件

89C51是一个8位单片机，片内ROM 全部采用FLASH ROM 技术，晶振时钟为12MHz 。89C51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，有4个八位的并行双向I/O 端口，分别记作P0、P1、P2、P3。第31引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储器；第40脚为电源端VCC ，接+5V 电源，第20引脚为接地端VSS ，通常在VCC 和VSS 引脚之间接0.1μF 高频滤波电容。

硬件原理图如图2所示：

图2

3.2显示模块

方案一：静态显示。静态显示，即当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或截至。该方式每一位都需要一个8位输出口控制。静态显示时较小电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但因当所需显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口数较大，造成资源的浪费。

方案二：动态显示。动态显示，即各位数码管轮流点亮，对于显示器各位数码管，每隔一段延时时间循环点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，人的视觉暂留功能才可以察觉不到字符闪烁。显示器的亮度与导通电流、点亮时间及间隔时间的比例有关。调整参数可实现较高稳定度的显示。动态显示节省了

I/O口，降低了能耗。

从节省单片机I/O口和降低能耗角度出发，本电子表显示选择采用方案二。

3.3晶振模块

单片机芯片可使用内部时钟电路和外部时钟电路两种方式产生电路所需的时钟脉冲，内部时钟电路实现可用石英晶体和微调电容外接即可达到，外部时钟电路实现需要一个外部脉冲源引入脉冲信号以保证个单片机之间时钟信号的同步。从硬件实现难易角度考虑，内部时钟电路的实现比外部时钟电路的实现更简易。既本数字电子钟设计所需的时钟源采用内部时钟电路实现。

3.4按键模块

本数字电子钟设计所需按键用于进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘。单片机芯片4个I/O口可与按键直接相连，通过编程，单片机芯片即可控制按键接口电平的高低，

即按键的开与关，以达到用按键进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘的设计要求，本电路采用P1口与按键相连。

3.5驱动模块

从实物制作简易程度与驱动数码管段码能力角度出发，本数字电子钟设计采用数码管段码与AT89C51P0口相连，单片机AT89C51的P2口控制数码管的片选信号，通过编程，单片机芯片即可控制段码电平的高低的方式实现数码管段码控制。

第4章电路设计原理图

4.1电路原理图

图3