单片机原理及系统课程设计

目录

1课程设计的要求、目的和意义 (1)

1.1设计要求 (2)

1.2设计目的 (1)

1.3设计意义 (1)

2系统方案设计及确定 (2)

3系统硬件设计 (3)

3.1AT89S51最小系统设计 (3)

3.1.1时钟电路硬件设计 (3)

3.1.2复位电路硬件设计 (4)

3.2键盘电路硬件设计 (4)

3.3显示电路硬件设计 (5)

3.4蜂鸣器电路硬件设计 (5)

4系统软件设计 (6)

4.1系统主程序设计 (6)

4.2定时器设计 (8)

4.3秒表设计 (9)

4.4闹钟设计 (9)

4.5其他主要子程序设计 (10)

5系统调试 (10)

6总结 (11)

参考文献 (12)

附录 (13)

附录一程序清单 (13)

附录二系统硬件原理图 (27)

1课程设计的目的和意义

1.1设计要求

用六位数码实现数字时钟，显示时分秒。

1.2设计目的

灵活运用单片机的基础知识，依据课程设计容，能够完成从硬件电路图设计，到PCB 制版，再到软件编程及系统调试实现系统功能，完成课程设计，加深对单片机基础知识的理解，并灵活运用，将各门知识综合应用。

能够上网查询器件资料，培养对新知识新技术的独立的学习能力和应用能力。

独立完成一个小的系统设计，从硬件设计到软件设计，增强分析问题、解决问题的能力，为日后的毕业设计及科研工作奠定良好的基础。

1.3设计意义

单片机课程设计过程中，我们通过查阅资料、硬件设计、程序设计、安装调试等环节，完成了一个涉及89S51单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用。使我们不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、原理图绘制等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关软件及仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。使我们增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。使我们了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，强化单片机应用电路的设计与分析能力。提高我们在单片机应用方面的实践技能和科学作风;培育学生综合运用理论知识解决问题的能力，实现理论结合实际，学以致用的原则。

2系统方案设计及确定

本次课程设计，要求用单片机及6位LED数码管显示时、分、秒，以24<小>时计时方式运行，能整点提醒（短蜂鸣，次数代表整点时间），使用按键开关可实现时、分调整，秒表（或闹钟）/时钟功能转换，以及实现省电（关闭显示）功能。

1．时钟功能

利用单片机片定时器（如T0）产生1s计时，自行设定时钟计数单元地址，包括秒单元、分单元、时单元，最大计数值为23时59分59秒。用6位LED数码管显示时、分、秒，以24<小>时计时方式运行；

使用按键开关可实现时、分调整，可增加“熄灭符”用于时间调整时的闪烁功能；

能整点提醒（短蜂鸣，次数代表整点时间）；

可通过按键使系统进入省电状态（数码管不亮，时钟不停）。

2．秒表功能

能通过按键实现秒表/时钟功能之间的转换；

利用单片机部定时器（如T1）实现秒表的计时，自行设定秒表计数单元地址，包括10ms 单元、秒单元、分单元，通过6位LED数码管显示，最大计数值为99分59.99秒。

可通过按键实现秒表的暂停、清零、启动。

3．闹钟功能

能通过按键实现闹钟/时钟功能之间的转换；

可通过按键设定闹钟时间，在定时闹铃时精确到分，可通过6位LED数码管显示闹钟设定时间。

可通过按键实现闹铃有效、无效，以及在设定闹钟后取消闹时功能。

在闹铃时，可通过按键开关使蜂鸣停止。

4．系统设计方案框图如下：

3系统硬件设计

3.1AT89S51最小系统设计

单片机最小系统单片机,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路.

下面给出一个51单片机的最小系统电路图：

图3-1 51单片机最小系统原理图

3.1.1时钟电路硬件设计

时钟电路是计算机最核心的部分，它控制着计算机的工作。A T 89 S51单片机部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，分别是单片机的19脚和18脚。在XTAL1和XTAL2两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。石英晶振起振后要能在XTAL2线上输出一个3V左右的正弦波，使片的OCS电路按石英晶振相同频率自激震荡。通常，OCS的输出时钟频率fosc为0.5MHZ~16MHZ，典型值为12MHZ电容器C1和C2通常取30pF左右，对震荡频率有微调作用。调节它们可以达到微调震荡周期fosc的目的。

时钟电路如下：

图3-2 时钟电路电路图

3.1.2复位电路硬件设计

单片机的RST管脚为主机提供一个外部复位信号输入端口。复位信号是高电平有效，高电平有效的持续时间应为2个机器周期以上。单片机的复位方式有上电自动复位和手工复位两种。图4-2所示是51系列单片机常用的上电复位电路，只要Vcc上升时间不超过1ms，它们都能很好地工作。复位以后，单片机各部件恢复到初始状态。

电阻电容器件的参考值:R1=200Ω,R2=1KΩ,C3=22μF。RET按键可以选择专门的复位按键，也可以选择轻触开关。

复位电路如下

图3-3 复位电路电路图

3.2键盘电路硬件设计

单片机中常见的键盘有独立式键盘和矩阵式键盘，独立式键盘适用于实现功能较少的场合、矩阵式键盘适用于功能复杂的场合。本次课程设计，采用独立式键盘即可。

键盘电路如下：

图3-4 键盘电路电路图

上拉电阻保证按键释放时，输入检测线上有稳定的高电平。当某一按键按下时，对应的检测线就变成了低电平，与其他按键相连的检