基于单片机的数字时钟之C51单片机

山东大学威海分校

基于单片机的数字时钟

C51单片机

王若愚

学号200800800307

2010/7/18

概述

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4K的可编程的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。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片机芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

功能特性概述

AT89S51提供以下标准功能：4K字节闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/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。同时，AT89S51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中到内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有工作部件直到下一个硬件复位。

AT89S51硬件电路原理

复位及振荡电路

复位电路由按键复位和上电复位两部分组成，如图2所示。AT89S系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC 充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为8.2K和10uF。

按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。

MCS51 LITE使用22.1184MHz的晶体振荡器作为振荡源，由于单片机内部带有振荡电路，

所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般在15pF至50pF之间。

复位及振荡电路

RS232串口电路

RS232串口电路使用MAX232CPE 作为电平转换芯片，并通过套件提供的串口电缆连接到计算机背后的COM 口（9针D 型口），用于MCS51 LITE 与上位机通信以及和其他串口设备的数据交互。 需要注意的是这里在电路板上对TxD 和RxD 进行了交叉，对应使用的DB9接头类型为Female ，使用的线缆为延长线，也叫做直连线，线缆一头为Female 一头为Male 。如果电路板上不将RxD 和TxD 交叉，就应该采用Male 类型的接头和交叉线缆(两头均为Female)连接。

串口电平转换电路

八段数码管显示电路

MCS51 LITE 包含两个共阳8段数码管显示器，使用动态扫描方式驱动。共阳极作为位选有PNP 三极管驱动连接在P1.0和P1.1口，八位段选在通过330限流后连接在单片机的口上。由于数码管是共阳的，所以当驱动信号为时对应的数码管才点亮。

数码管显示电路

按键及LED 电路

开发板上提供了8个独立LED ，由P2口控制，同样采用共阳级接法，所以只有当P2口输

出低电平时LED才会点亮。这样做的主要原因是因为单片机的低电平驱动能力高电平强。

4个独立按键使用10K电阻上拉后连接到单片机的P3.2-P3.5口，中间串接的330电阻起到限流作用。按键没有按下时口线上因为上拉而呈现高电平，当某个按键按下时对应口线会被连接到而变成低电平。

另外由于LED的反向截止特性以及按键上拉较弱，P2口及P3.2-P3.5口亦可以兼做通用IO 口使用，用来连接外部器件。MCS51 Lite板上也提供了插针方便连接。

按键及LED显示电路

数字时钟设计

实验任务

（1．开机时，显示12：00：00的时间开始计时；

（2．P0.0/AD0控制“秒”的调整，每按一次加1秒；

（3．P0.1/AD1控制“分”的调整，每按一次加1分；

（4．P0.2/AD2控制“时”的调整，每按一次加1个小时；

系统板上硬件连线

（1．把“单片机系统”区域中的P0.0－P0.7端口用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的A－H端口上；

（2．把“单片机系统”区域中的P1.0、p1.1、p2.3、p2.6端口分别连接到数码管的段选位A1－A4上。

（3．把“单片机系统”区域中的P3.2－P3.5端口分别用导线连接到“独立式键盘”区域中的K1—K4端口上；

C51的其他功能的实现

本实验板采用的是一个4位八段数码管，如果在自主设计区域加几块点阵就可以按意愿显示一定的图案，如果加上液晶，可以扩充显示信息的容量。

开发板有转换速度可达到17us 的8位AD转换器TLC549和10位的DA转换器TLC5615。可以做成数字电压或者是数字温度计。

单片机来产生不同的频率非常方便，不同频率对应着不同的音阶，对于不同的节拍（即不同音阶之间的间隔）我们也可以用单片机的定时/计数器来完成。这样就可以用单片机做一个电子琴。

心得总结

对于开发板的焊接工作较为容易，但是仍要注意芯片的焊接方向是否正确，以及电容的正负极是否反向等。编程可以使用C语言，也可使用汇编语言，但是较为难，需要对板子的整体结构和功能有所了解，并且需要一定的基础。

通过这次实践学习，基本掌握了一些单片机的原理及使用方法，为以后的学习奠定了基础。

附录

START: MOV SECOND,#00H

MOV MINITE,#00H

MOV HOUR,#12

MOV DISPBIT,#00H

MOV T2SCNTA,#00H

MOV T2SCNTB,#00H

MOV TEMP,#0FEH

LCALL DISP

MOV TMOD,#01H

MOV TH0,#(65536-2000) / 256

MOV TL0,#(65536-2000) MOD 256

SETB TR0

SETB ET0

SETB EA

WT: JB SECONDK,NK1

LCALL DELY10MS

JB SECONDK,NK1

INC SECOND

MOV A,SECOND

CJNE A,#60,NS60

MOV SECOND,#00H

NS60: LCALL DISP

JNB SECONDK,$

NK1: JB MINITEK,NK2

LCALL DELY10MS

JB MINITEK,NK2

INC MINITE

MOV A,MINITE

CJNE A,#60,NM60

MOV MINITE,#00H

NM60: LCALL DISP

JNB MINITEK,$

NK2: JB HOURK,NK3

LCALL DELY10MS

JB HOURK,NK3

INC HOUR

MOV A,HOUR

CJNE A,#24,NH24

MOV HOUR,#00H

NH24: LCALL DISP

JNB HOURK,$

NK3: LJMP WT

DELY10MS:

MOV R6,#10

D1: MOV R7,#248

DJNZ R7,$

DJNZ R6,D1

RET

DISP:

MOV A,#DISPBUF

ADD A,#8

DEC A

MOV R1,A

MOV A,HOUR

MOV B,#10

DIV AB

MOV @R1,A

DEC R1