[工学]基于8051单片机的数字钟.doc

摘 要 用单片机做一个数字钟是单片机应用中的一个典型例子.本设计充分利用8051单片机的4个I/O口，外加两片74LS07作数码管驱动电路，12位数码管的片选信号由74LS138译码器提供，采用动态显示。为增加驱动能力，又在数码管的阴极端加9013驱动管。 我们设计出的电子钟采用24小时制计时，其中添加了整点报时，半点报时和闹铃提示功能。另外为了需要，我们还添加了秒表功能。 关键词：单片机最小系统 动态显示 译码器 电子钟 引 言 当今，计算机技术带来了科研和生产的许多重大飞跃，微型计算机的应用已渗透到生产、生活的各个方面。其中单片微型计算机虽然问世不久，然而体积小、价廉、功能强，其销售额以每年近80%的速率增长。他的性能不断提高，适用范围愈来愈宽，在计算机应用领域已占有日益重要的地位。 单片微型计算机简称单片机，又成为控制器。他是在一块半导体上，集成了CPU、ROM、RAM、I/O接口、定时器/计数器、中断系统等功能部件，构成了一台完整的数字计算机。单片机在生产生活中的许多方面得到广泛的应用，例如，生活中五彩变幻的霓虹灯，手机通信，温度检测，流量控制等都涉及到单片机。 单片机的应用结束了计算机专业人员“垄断”计算机系统开发与应用的时代，他既给各种专业人员、特别是许多工程技术人员带来了学习和掌握计算机技术的紧迫性，同时也带来了可能性，因为组成计算机应用系统变得容易、“平凡”，增强了人们进入这一领域的信心 单片机的历史非常短暂，然而发展十分迅猛。自1971年美国Intel公司首先研制出4位单片机4004以来，他的发展可粗略划分为四个阶段： 第一阶段1971～1976年，属萌芽阶段。发展了各种4位单片机，多用于家用电器、计算器、高级玩具。 第二阶段 1976～1980年，为初级8位机阶段，发展了各种中、低档8位单片机，典型的如MCS-48系列单片机，片内含多个8位并行I/O接口、一个8位定时器/计数器，不带串行接口，其功能可以满足一般工业控制和智能化仪器仪表等的需要。 第三阶段 1982～1983年，高级8位机阶段，发展了高性能的8位单片机，例如MCS-51系列单片机，它带有串行I/O接口和多个16位定时器/计数器，具有多级中断功能。这一阶段进一步拓宽了单片机的应用范围，使之能用于智能终端、局部网络接口，并挤入了个人计算机领域。 第四阶段 1983年以后，16位单片机阶段。发展了MCS-96系列等16位单片机。功能很强，价格却迅速下降。片内有A/D转换器；可快速输入、输出；可用于电机控制；网络通信能力有显著提高。 单片机的特点 单片机的集成度很高，他将微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，具有下列特点： 体积小、重量轻、价格便宜、耗电少； 根据工程环境要求设计，且许多功能部件集成在芯片内部，其信号通道受外界影响小，故可靠性高，抗干扰性能优于采用一般的CPU 控制功能强，运行速度快。其结构组成与指令系统都着重满足工控要求，又极丰富的条件分支指令，有很强的位处理功能和I/O口逻辑操作功能。 片内存储器的容量不可能很大；引脚也嫌少，I/O引脚常不够用，且兼第二功能，第三功能但存储器和I/O口都易于扩展 用单片及制作数字钟是单片机的一个典型应用。通过设计制作一个多功能数字钟，我们可以充分了解单片机的工作原理，学会如何用单片机实现数据的处理，设备的控制等。制作一个数字中虽然简单，但你它涉及到的内容却很广泛，在本设计中，我们用到了键盘控制，需要加接键盘；用到了定时中断功能和电平触发外部中断功能；用到了显示模块，显示时间;另外还涉及单个口的操作。另外单片机工作还需要软件支持，所以程序的编写，调试也是制作数字钟的一个重要的方面 出于实验室条件和经济条件的影响，作者没有在数字钟上加上过多的功能，不过也实现了数字时钟的基本功能，如计时功能、整点报时功能，闹铃功能，调时功能和秒表功能等 第一章 单片机制作数字钟的原理 以8051为主芯片制作多功能数字钟的方案中，时钟信号主要由8051单片机的定时器/计数器来提供，对时间进行设置和进行闹铃设置主要用到单片机的外部中断。外部控制电路及显示电路都用到了他的I/O口，在本章我们主要介绍一下关于8051单片机定时器/计数器、中断源及中断系统以及8051的I/O口的特性及应用 1.1 主芯片8051的硬件资源 1.1.1单片机的概念 单片机（microcontroller，又称微控制器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。图1-1是8051单片机的基本结构图 8051单片机的结构特点有以下几点： 8位CPU； 片内振荡器及时钟电路； 32根I/O线； 外部存储器ROM和RAM，寻址范围各64K