单片机课程设计 - 基于AT89C51的数字钟的设计

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单片机原理与接口技术 10通信1班

河北联合大学信息工程学院

一、设计名称

基于AT89C51的数字钟的设计 二、设计目的及要求

1，了解AT89C51芯片的功能，性能，及使用方法。 2，了解时钟日历芯片DS12887的性能及使用方法。

3，利用所学汇编语言编（中断、计数等）写代码实现钟表计时定时等功能。 三、设计原理说明

利用AT89C51芯片、时钟日历芯片DS12887，三极管等器件连接硬件电路，在用kell软件编写时钟程序，调试程序，最后烧入到硬件设备中进行结果检验及更改。

3.1、基于AT89C51数字钟设计的原理

数字钟的基本功能是显示时间，可以通过计数器的级联实现。以4位数码管的数字钟为例，设定前两位为小时，后两位为分钟，数码管的小数点闪烁可以表示秒。首先产生一个1Hz的方波信号，在它的触发下驱动小数点闪烁。在这个1Hz的基础上，可以产生1/60Hz的信号（对1Hz信号计数，每计数30次就将输出反相，得到1/60Hz信号），它就是分钟信号需要的时钟。在这个时钟的触发下分钟位数码管依次加1，直到60时变为0，再重新开始计数。清零的时候要产生一个进位，加到小时上面。其他时间小时位保持不变。 3.2、数字钟主要元件介绍 3.2.1、AT89C51单片机

AT89C51是一种低功耗，高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的8位COMS微控制器，使用高密度，非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。芯片上的FPEROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对存储器重复编程。单片机的主要特性如下：

1.与MCS-51 兼容

2.4K字节可编程闪烁存储器 3.全静态工作：0Hz-24MHz 4.三级程序存储器锁定 5.4KB的片内程序存储器ROM

6.128B内部数据存储器RAM和128B特殊功能寄存器SFR 7.4个8位可编程并行I/O接口

8.两个16位定时/计数器 9.5个中断源的控制控制系统 10.一个全双工串行接口 11.低功耗的闲置和掉电模式 12.片内振荡器和时钟电路。

各引脚功能说明如下：

Vcc（40脚）：接+5V电源正端。

Vss（20脚）：接+5V电源负端。

XTAL1（19脚）：晶体振荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）

XTAL2（18脚）：晶体振荡器接入的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号的输入端）

P0口（39～32脚）：P0.0～P0.7统称为P0口。一般I/O口引脚或数据/低位地址总线复用引脚；

P1口（1～8脚）：P1.0～P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O口使用。一般I/O口引脚；

P2口（21～28脚）：P2.0～P2.7统称为P2口，一般I/O口引脚或高位地址总线引脚；

P3口（10～17脚）：P3.0～P3.7统称为P3口。除作为准双向I/O口使用外，还可以将每一位用于第二功能，而且P3口的每一条引脚均可以独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。

ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许信号输入或输出引脚。

对于片内含有EPROM的机型，在编程期间，该引脚用作编程脉冲PROG的输入端。

PSEN（29脚）：外部程序存储器选通信号输出端，低电平有效。 RST/VPD引脚（9脚）：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚。 常见的复位电路有：上电复位电路和上电及按钮复位电路，如图3.3-5所示。 EA/Vpp（31脚）：内外存储器选择引脚/片内EOROM编程电压输入。 3.2.2、数码管

LED数码管以发光二极管作为发光单元，颜色有单红，黄，蓝，绿，白，七彩效果，它属于一种照明装饰、亮化灯具。分类如下：

1、从控制方式上分：分为内控方式（内部有单片机，通电自动变色）和外控方式（需要外接控制器才能变色）。

2、从变化方式上分：分为固定色彩的和七彩、全彩的；固定色彩的是用来勾轮廓的，全彩的可以勾轮廓，也可以组成管屏显示文字、视频等；

3、从尺寸上分：有D50的、D30的，这是直径；长度基本上1米的（可以定制）。

4、从内部可控性上分：有1米6段的，有1米8段的和1米12段、1米16段、1米32段的。也就是1米的管子内有几段可以独立受控； 1米段数越多，做视频的效果越好。如果密度低，或者做些追逐效果，做1米6段也就可以了。

5、从led数量上，有1米96颗灯的，有1米144颗灯的；灯越多效果越好。一般做全彩的都是用1米144颗灯的。

6、从供电上分，分为高压供电(直接220V供电)和低压供电(12v供电，220v电源需要加开关电源转换)；一般选择低压供电的，比较可靠稳定，高压供电的容易烧毁。

数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。

3.2.3、74LS164

74LS164是我们常用的led显示驱动芯片，如下图所示。

三极管：因为数据在传送过程中，对164输出端来说是透明的，这样，数据在传送过程中，数码管上有闪动现象，驱动的位数越多，闪动现象越明显。为了消除这种现象，在数据传送过程中，关闭三极管使数码管没电不显示，数据传送完后立刻使三极管导通，这样就实现锁存功能。

3.2.4、 时钟日历芯片 DS12887

1.芯片内部含有锂电池，断电情况下运行10年以上不丢失数据。 2.可计算到2100年前的秒、分、小时、星期、日期、月、年七种日历信息并带闰年补偿。

3.用二进制码或BCD码代表日历和闹钟信息。

4.有12和24小时两种制式，12小时制时有AM和PM提示。

5.内建128字节RAM。14个字节为时钟和控制寄存器，114个字节通用寄存器。

6、可编程方波输出。

7、有可编程的中断信号（IRQ）输出。