1、1.引言目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。單片機(jī)模塊中最常見的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對時(shí),分,秒。數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于比賽,車站, 碼頭辦公室等公共場所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且

2、大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。2 設(shè)計(jì)要求1、具有24s計(jì)時(shí)功能。2、設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接清零、 啟動(dòng)和暫停 /連續(xù)功能。3、計(jì)時(shí)器為24秒遞減時(shí)，計(jì)時(shí)間隔為1秒。4、計(jì)時(shí)器遞減到零時(shí)，數(shù)碼顯示器不能滅燈，同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號。5、有直接清零然后恢復(fù)到24秒，準(zhǔn)備重新開始計(jì)數(shù)。學(xué)生在教師指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成基于單片機(jī)的籃球比賽24秒計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)。要求設(shè)計(jì)一個(gè)

3、24秒計(jì)時(shí)電路，并具有時(shí)間顯示的功能。要求：1、設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)計(jì)時(shí)。2、要求計(jì)時(shí)電路遞減計(jì)時(shí)，每隔1秒鐘，計(jì)時(shí)器減1。3、當(dāng)計(jì)時(shí)器減到0時(shí)，顯示器上顯示00，同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號。3設(shè)計(jì)思路：選用AT89C51作為主控芯片，晶振是6KHz，機(jī)械周期為1ms，所以循環(huán)10次為1s。P0口作為段碼輸出，P2.0、P2.1作為位控，高電平有效。數(shù)碼管是液晶顯示，采用動(dòng)態(tài)顯示，兩個(gè)串行口作為中斷入口，高電平有效，啟動(dòng)T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，低電平有效。圖2.2.1是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路圖一。時(shí)間設(shè)置完后，啟動(dòng)定時(shí)器T0開始定時(shí)計(jì)數(shù)。計(jì)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)，比如：設(shè)置的

4、時(shí)間為24秒鐘，則在LED上顯示24兩位數(shù)。定時(shí)T0計(jì)數(shù)24秒后中斷返回，繼續(xù)定時(shí)計(jì)數(shù)下一個(gè)24秒；同時(shí)則在2位LED顯示器上顯示，表示時(shí)間已經(jīng)過去1秒鐘，即為23秒。這樣一直持續(xù)下去。知道變?yōu)椤?0”時(shí)表示賽程結(jié)束。如果比賽中裁判叫停，則只要按下鍵，即可暫停計(jì)時(shí)。3.1總體設(shè)計(jì)框圖個(gè)位顯示十位顯示譯碼驅(qū)動(dòng)譯碼驅(qū)動(dòng)控制電路秒脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器報(bào)警電路圖1 倒計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)總體框圖 4基本原理24秒計(jì)時(shí)器的總體參考方案框圖如圖1所示。它包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、報(bào)警電路和輔助時(shí)序控制電路（簡稱控制電路）等五個(gè)模塊組成。其中計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計(jì)數(shù)器完成24秒計(jì)時(shí)功能，而

5、控制電路完成計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時(shí)時(shí)間到報(bào)警等功能。    秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號是電路的時(shí)鐘脈沖和定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，但本設(shè)計(jì)對此信號要求并不太高，故電路可采用單片機(jī)定時(shí)器。 譯碼顯示電路由共陰極七段LED顯示器組成。報(bào)警電路在實(shí)驗(yàn)中用發(fā)光二極管和鳴蜂器。                主體電路： 24秒倒計(jì)時(shí)。24秒計(jì)數(shù)芯片的置數(shù)端清零端共用一個(gè)開關(guān)，比賽開始后，24秒的

6、置數(shù)端無效，24秒的倒數(shù)計(jì)時(shí)器的倒數(shù)計(jì)時(shí)器開始進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，逐秒倒計(jì)到零。選取“00”這個(gè)狀態(tài)，通過組合邏輯電路給出截?cái)嘈盘枺屧撔盘柵c時(shí)鐘脈沖在與門中將時(shí)鐘截?cái)啵褂?jì)時(shí)器在計(jì)數(shù)到零時(shí)停住。5硬件電路設(shè)計(jì)單片機(jī)STC89C51簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。管腳說明VCC：供電電壓。AT89C51GN

7、D：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須接上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位

8、雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸

9、入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（計(jì)時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（計(jì)時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部

10、存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次

11、有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分

12、頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。圖 2 AT89S52單片機(jī)引腳圖6硬件電路圖6.1時(shí)鐘電路模塊時(shí)鐘電路在單片機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘是保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢。為達(dá)到振蕩周期是12MHZ的要求，這里要采用12MHZ的晶振，另外有兩個(gè)22P的電容，兩晶振引腳分別連到XTAL1和XTAL2振蕩脈沖輸入引腳。具體連接圖如圖3所示： 圖 3 晶振電路6.2 復(fù)位電路模塊復(fù)位是單片微機(jī)的初始化操作，其主要功能是把PC初

13、始化為0000H，使單片微機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，可以按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)，也可以通過監(jiān)視定時(shí)器來強(qiáng)迫復(fù)位。RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位電路在這里采用的是上電+按鈕復(fù)位電路形式，具體連接電路如圖4 圖 4 復(fù)位電路6.3 報(bào)警模塊蜂鳴器通過一NPN三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如圖觸發(fā)信號有基極引入。（圖7） 圖五 報(bào)警電路7源程序# include<reg52.h># include<intrins.h># define uint unsigned int# define ucha

14、r unsigned charsbit w1=P20; sbit w2=P21; sbit key1=P32; sbit key2=P33;sbit key3=P34;sbit BEEP=P11; uint num,num1,shi,ge;uchar code table =0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,;void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-) ;/*void delay1(uchar x) /x*0.14MS uchar i;

15、 while(x-) for(i=0;i<13;i+) void beep(void) uchar i; for (i=0;i<50;i+) delay1(4); BEEP=!BEEP; /*按鍵掃描函數(shù)*/ void keyscan() if(key1=0) delay(5); if(key1=0) while(!key1); TR0=1; if(key2=0) delay(5); if(key2=0) while(!key2); TR0=0; while(!key3); num1=24; TR0=1; BEEP=1; void init() num1=24;TMOD=0x01;

16、TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; void display(uchar shi,uchar ge) P0=tableshi; w1=1; w2=0; delay(2); P0=tablege; w1=0; w2=1; delay(2); if(num1=0) TR0=0; BEEP=0; void main() init(); while(1) keyscan( ); if(num=20) num=0; num1-; ge=num1%10; shi=num1/10; display(shi,ge)

17、; void time1( ) interrupt 1 TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; num+; 8仿真結(jié)果9心得體會(huì)通過了三個(gè)星期的動(dòng)手操作，我已經(jīng)非常熟悉了計(jì)時(shí)器的工作原理。雖然我沒能在電路仿真中實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果，但是我依舊掌握了許多AT89C51的知識(shí)。在這三個(gè)想起多的時(shí)間里，我花了好長時(shí)間去盡自己的最大努力去完成，期間問了許多同學(xué)和學(xué)長，但我最后還是很遺憾，沒有做出24秒計(jì)時(shí)器。但是我確實(shí)花了很多時(shí)間去認(rèn)真的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，我已經(jīng)盡了自己最大的努力了。本次課設(shè)是本人到目前為止覺得最有意義也是收獲最大的一次實(shí)習(xí)。身為通信的學(xué)生，設(shè)計(jì)是我們將來必需的技能。而這次課設(shè)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的平臺(tái)。從通過理論設(shè)計(jì)，到仿真軟件仿真，再到確定具體方案。整個(gè)過程都需要我充分利用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行思考、借鑒。可以說，本次課設(shè)是針對前面所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行的一次比較綜合的檢驗(yàn)。總的來說，這次課設(shè)雖然累，但非常充實(shí)。在這次實(shí)習(xí)中，正確的思路是很重要的，只有你的設(shè)計(jì)思路是正確的，那你的設(shè)計(jì)才有可能成功。因此我們在設(shè)計(jì)前必須做好充分的準(zhǔn)備，認(rèn)真查找詳細(xì)的資料，為我們設(shè)計(jì)的成功打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。前面