基于单片机的电子时钟的设计..doc

PAGE PAGE 30 绪论 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次课程计通过对它的学习、应用，以AT80C51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由5V直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间，调整时间，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。 1876年，英国外科医生索加取得一项定时装置的专利，用来控制煤气街灯的开关。它利用机械钟带动开关来控制煤气阀们。起初每周上一次发条，1918年使用电钟计时后，就不用上发条了。 数字频率计是数字电路中的一个典型应用，实际的硬件设计用到的器件较多，而且会产生比较大的延时，造成测量误差、可靠性差。传统的数字频率计一般是由分离元件搭接而成，随着单片机的大规模的应用，单片机在频率测量方面也越来越多的被使用。在本课题中使用的AT89C51 这种低功耗,高性能CMOS 8位单片机系列的单片机的出现，具有更好的稳定性，更快和更准确的运算精度，推动了工业生产，影响着人们的工作和学习。而本次设计就是要通过以AT89C51单片机为控制核心，实现对信号频率进行准确计数的设计。 中国使用单片机的历史只有短短的30年，在初始的短短五年时间里 发展极为迅速。1986 年在上海召开了全国首届单片机开 发与应用交流会，很多地区还成立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮。单片机，亦称单片微电脑 或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口 （I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。具有功能强、体积小、价格低、稳定可靠、研制周期短等优点，具有广阔的应用前景。正因为如此他才改变了我的生活。 第1章 单片机概述 1.1单片机的组成及特点 1.1.1单片机的组成. 外部中断输入输出设备图1-1为单片机的典型组成框图。由图可见，单片机的核心部分是中央处理器CPU，它是单片机的大脑，由它统一指挥和协调各部分的工作。时钟电路用于给单片机提供工作时所需要的时钟信号。程序存储器和数据存储器分别用于存放单片机工作的用户软件和临时数据。中断系统用于处理系统工作时出现的突发事件。定时／计数器用于对时间定时或对外部事件计数。它通过内部总线把计算机的各主要部件连接为一体，其内部总线包括地址总线、数据总线和控制总线。其中，地址总线的作用是为数据交换时提供地址，CPU通过它们将地址输出到存储器或I／O接口；数据总线用于在CPU与存储器或I／O接口之间，或I／O接口与外设之间交换数据；控制总线包括CPU发出的控制信号线和外部送入CPU的应答信号线等。输入输出接口（I／O接口）是计算机与输入输出设备之间的接口。输入输出设备（I／O设备）是计算机与人或其他设备交换信息的装置，如显示器、键盘和打印机等。 外部中断 输入输出设备 时钟 时钟电路 中央处理器CPU 各种I/O 定时器/计数器CTC 程序存储器 ROM 数据存储器 RAM 中断系统 内部总线 内部中断 图1-1.单片机结构框图 1.1.2 单片机的特点 正是单片机的这种结构形式及它所才去的半导体工艺，使其具有很多显著的优点和特点，因而能在各个领域得到广泛的应用。 单片机主要特点如下： 控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令，I/O口的逻辑操作以及位处理功能。 集成度高，体积小，有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上， 内部采用总线结构，减少了芯片内部之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采用屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。 有优异的性能价格比。 低功耗，低电压，便于生产便携式产品。 增加了I C（Inter-Integrated Circuit）串行总线方式，SPI（Serial Peripheral Interface）串行接口等，进一步减小了体积，简化了结构。 单片机的系统扩展，系统配置较典型，规范，容易构成各种规模的应用系统。 1.2 C51单片机结构及特点 1.2.1 C51单片机的结构 MCS-51单片机内部的总体硬件结构 8051单片机的内部基本结构，如图1-2所示。 图1-2.C51单片机的内部基本结构 MCS-51单片机的引脚 8051单片机是HMOS工艺制造，外形为40条引脚，如图1-3所示。因