基于单片机并行口的电子钟的设计_毕业设计论文.doc

毕业设计论文 基于单片机并行口的电子钟的设计 摘要：电子钟是一种用电子电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 电子钟从原理上讲是一种典型的电子电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，电子钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。 从有利于学习的角度考虑，这里主要介绍以中小规模集成电路设计电子钟的方法。 经过了电子电路设计这门课程的系统学习，特别经过了关于组合逻辑电路与时序逻辑电路部分的学习，我们已经具备了设计小规模集成电路的能力，借由本次设计的机会，充分将所学的知识运用到实际中去。 本次课程设计要求设计一个电子钟，基本要求为电子钟的时间周期为24小时，电子钟显示时、分、秒，数字钟的时间基准一秒对应现实生活中的时钟的一秒。供扩展的方面涉及到定时自动报警、按时自动打铃、定时广播、定时启闭路灯等。因此，研究电子钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 关键字：单片机, LED显示器，电子钟，汇编语言。 目 录 1 多功能电子表说明及总体方案介绍 1 1.1多功能电子表计时方案 1 1.2多功能电子表键盘/显示方案 2 2 电子钟的工作原理 4 3 多功能电子表原理框图、原理图及PCB图 5 3.1多功能电子表原理框图 5 4 多功能电子表元器件清单 9 5 单片机硬件资源分配 25 6 程序流程图 26 7 电子钟程序清单 32 8 误差分析 40 9 电子钟使用说明 43 10 设计体会 44 11 教学意见 45 12 参考资料 46 1 多功能电子表说明及总体方案介绍 本次设计电子钟系统功能简单，用单片机的最小系统就能得以实现。而单片机的最小系统设计中实际上最重要的就是对键盘/显示器接口电路的设计，由于系统功能不同所以要求就不同，接口设计也就不同。对一个键盘/显示器接口设计应从整个系统出发，综合考虑软、硬件特点。下面是本人在设计前对各种设计方案的考虑 1.1 多功能电子表计时方案 方案一：采用实时时钟芯片 实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取计时数据进行显示，因此计时功能的实现无需占用CPU的时间，程序简单。此外，实时时钟芯片多数带有锂电池做后备电源，具备永不停止的计时功能；具有可编程方波输出功能，可用做实时测控系统的采样信号等；有的实时时钟芯片内部还带有非易失性RAM，可用来存放需长期保存但有时也需变更的数据。由于功能完善，精度高，软件程序设计相对简单，且计时不占用CPU时间，因此，在工业实时测控系统中多采用这一类专用芯片来实现实时时钟功能。 方案二: 软件控制。 利用单片机内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时及秒表计时。该方案节省硬件成本，且能使设计者对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而掌握单片机应用技术MCS-51汇编语言程序设计方法，因此，本系统设计采用此种软件控制方法来实现计时。而由于ATMEL公司的AT89S51单片机是低功耗的具有4KB在线可编程Flash存器的单片机。它与通用80C51系列单片机的指令系和引脚兼容。片内的Flash可允许在线重新编程，也可使用通用非易失性存储器编程。它将通用CPU和在线可编程Flash集成在一个芯片上，形成了功能强大、使用灵活和具有较高性能价格比的微控制器。它的功能强大，而且也较容易购买，故本设计中所选的单片机为AT89S51单片机。 1.2 多功能电子表键盘/显示方案 方案一: 8279扩展。 该方案方框图如图1.2.1所示，8279是一种可编程的键盘/显示接口专用芯片，它含有键盘输入和显示输出两种功能，键扫描程序和动态显示程序全由8279硬件自动完成，此种方案能以比较简单的硬件 电路和较少的软件开销实现单片机与键盘、LED显示器的接口。 方案二: 8155扩展，LED动态显示。 该方案方框图如图1.2.2所示，8155是一块可编程的接口芯片，与单片机的接口非常简单，它的键盘、显示共用一个接口电路，可节省I/O口。但动态扫描方式需占用CPU较多的时间，在单片机没有太多实时测控任务的情况下可以采用。 方案三: 串口扩展，LED静态显示。 该方案方框图如图1.2.3所示，独立式键盘配置灵活，软件结构简单，按键较多时不宜采用。静态显示占用口资源少，采用串口传输实现静态显示， LED数码管与单片机之间通过6个移位寄存器相连，显示亮度有保证，但此方案的硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢，比较适用于并行口资源较少的场合。 方案四: 独