交通与汽车工程学院单片机课程设计方案.doc

交通与汽车工程学院单片机 课程设计方案 1.1 问题的提出 随着人类科技文明的发展，人们对于时钟的要求在不断地提高。时钟已不仅仅被看成一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。高精度、多功能、小体积、低功耗，是现代时钟发展的趋势。在这种趋势下，时钟的数字化、多功能化已经成为现代时钟生产研究的主导设计方向。本文正是基于这种设计方向，以单片机为控制核心，设计制作一个多功能的数字时钟。 ? 本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C51作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个多功能数字时钟系统。该时钟系统主要由时钟模块、数码管显示模块、键盘控制模块以及信号提示模块组成。系统具有简单清晰的操作界面，可随时进行时间调整。同时，该时钟系统还具有功耗小、成本低的特点，具有很强的实用性。由于系统所用元器件较少，单片机所被占用的I/O口不多，因此系统具有一定的可扩展性。 1.2任务与分析 本次设计的系统的控制中心是89C51单片机。首先，在Protel软件环境中进行硬件电路图的设计。然后在8051软件环境中进行系统的软件编程，并进行程序源文件的编译和调试，最后生成.hex文件。此.hex文件是硬件电路运行实现的源代码来源。把.hex文件加载到AT89C51单片机芯片，然后在Proteus软件环境中运行硬件电路，时钟的日期就可以正常显示了。 本设计的系统主要由AT89C51为中央处理芯片，用于数据处理，初值设定DS1302是本例的核心模块，由他提供时钟信息并由LED显示，用汇编语言进行编程4大模块： 1、AT89C51模块：用于数据处理，和外围的时钟芯片通信，并控制时钟传输过程，采集时间信息并予以处理。 2、DS1302模块：实时显示可以通过软件编程来实现，但这种方法需要编制的程序复杂，代码多，且单片机软件开销大，时间信息也不容易长期保存。而采用时钟芯片DS1302可以避免这些问题，它可以长期保存此信息，因此本例中我们使用此芯片来实现此系统。 3、数码管显示模块：显示模块采用普通的共阳LED数码管，此模块用于实时的显示时间信息。 4、程序：包括单片机控制时钟芯片的接口程序（实现单片机和时钟芯片之间的数据传输过程）和数码管显示程序。 2 系统方案设计 2.1 系统设计方案 通过查阅相关资料，设计初期共有3个方案供我选择，分别是：（1）采用89C2051单片机组成的系统；（2）采用89C51单片机，815589C51单片机，DS130289C2051单片机组成的系统 此系统的硬件部分主要是由89C2051单片机，74LS48芯片，ULN2003芯片所组成。该系统硬件结构简单，但是单片机的I/O接口太少，不足以实现多种功能，软件设计部分，程序冗长而复杂，易产生混淆。 （2）采用89C51单片机，815589C51单片机，8155LED显示器，4*4键盘来组成系统的硬件。该系统采用的是单片机内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时，分，秒的计时。但这样的话，程序复杂化，时间信息也不容易长期保存。 （3）采用89C51单片，DS1302实时时钟芯片组成的系统 此方案在硬件部分采用了89C51单片机，DS13O2时钟芯片，74LS47芯片，LEDDS1302。在功能上进行了扩充，并且使得硬件连线显得较为简单，在软件部分，程序显得层次分明。 最后确定设计采用第3方案，即 系统是由89C51单片机，74LS164芯片， DS1302时钟芯片，LED显示器组成。 2.2 系统总体框图 图1 系统总体框图 当程序启动后，程序进入初始化阶段。单片机将从DS1302时钟芯片中读出年，月，日，时，分，秒，。并且经过显示缓存后送入LED显示器进行显示。当需要调整日期和时间时，按下“调日历”键，进入调整年、月、日。首先“年”的两位数码管闪烁显示，表示在调整“年”状态，按“加一”键调整到期望的年，再按“调日历”键确认“年”，同时进入调整“月”状态。同理，月和日的调整方法也是一样。调整时间也是同样的道理。闹钟的设置则是当按下闹钟键后，时分秒的显示不变，并且小时部分闪烁，按“加一”键调整到期望的闹钟时间后，再按“闹钟”键确认小时，同时进入调整分钟的状态。调整好后再按下“闹钟”键确认，返回正常显示，当到达设定时间时，蜂鸣器响。 3 系统硬件电路设计 3.1 89C51单片机 ? AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可