單片機(jī)數(shù)字鐘設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)報(bào)告

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1、51單片機(jī)數(shù)字鐘設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)報(bào)告13目錄一．設(shè)計(jì)方案：3二．設(shè)計(jì)內(nèi)容：3三．相關(guān)總線及芯片介紹：31.SPI總線：32.74LS595芯片：53.實(shí)驗(yàn)箱電路圖：6四．系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)：6五．設(shè)計(jì)程序：8六．程序調(diào)試及顯示：11七．實(shí)習(xí)心得：12八．參考文獻(xiàn)：1313一．設(shè)計(jì)方案：通過單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)/定時(shí)器，采用軟件編程來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)，一般稱為軟時(shí)鐘，這種方法的硬件線路簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的功能一般與軟件設(shè)計(jì)相關(guān)，通常用在對(duì)時(shí)間精度要求不高的場(chǎng)合。二．設(shè)計(jì)內(nèi)容：這里采用應(yīng)用廣泛的C51作為時(shí)鐘控制芯片，利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0實(shí)現(xiàn)軟時(shí)鐘的目的。首先將T0

2、設(shè)定工作于定時(shí)方式，對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)形成基準(zhǔn)時(shí)間（50ms），然后用另一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1對(duì)基準(zhǔn)時(shí)間計(jì)數(shù)形成秒，秒計(jì)60次形成分，分計(jì)60形成小時(shí)，小時(shí)計(jì)到12或者24。通過外部中斷實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制與24進(jìn)制的切換。最后通過數(shù)碼管把它們的內(nèi)容在相應(yīng)的位置顯示出來，達(dá)到時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的功能。三．相關(guān)總線及芯片介紹：1.SPI總線：SPI（SerialPeripheralInterface--串行外設(shè)接口）總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。外圍設(shè)置FLASHRAM、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動(dòng)器、A/D轉(zhuǎn)

3、換器和MCU等。SPI總線系統(tǒng)可直接與各個(gè)廠家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口，該接口一般使用4條線：串行時(shí)鐘線（SCK）、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線SS（有的SPI接口芯片帶有中斷信號(hào)線INT或INT、有的SPI接口芯片沒有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI）。由于SPI系統(tǒng)總線一共只需3～4位數(shù)據(jù)線和控制即可實(shí)現(xiàn)與具有SPI總線接口功能的各種I/O器件進(jìn)行接口，而擴(kuò)展并行總線則需要8根數(shù)據(jù)線、8～16位地址線、2～3位控制線，因此，采用SPI總線接口可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，節(jié)省很多常規(guī)電路中

4、的接口器件和I/O口線，提高設(shè)計(jì)的可靠性。由此可見，在MCS51系列等不具有SPI接口的單片機(jī)組成的智能儀器和工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中，當(dāng)傳輸速度要求不是太高時(shí)，使用SPI總線可以增加應(yīng)用系統(tǒng)接口器件的種類，提高應(yīng)用系統(tǒng)的性能。?????13利用SPI總線可在軟件的控制下構(gòu)成各種系統(tǒng)。如1個(gè)主MCU和幾個(gè)從MCU、幾個(gè)從MCU相互連接構(gòu)成多主機(jī)系統(tǒng)（分布式系統(tǒng)）、1個(gè)主MCU和1個(gè)或幾個(gè)從I/O設(shè)備所構(gòu)成的各種系統(tǒng)等。在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，可使用1個(gè)MCU作為控機(jī)來控制數(shù)據(jù)，并向1個(gè)或幾個(gè)從外圍器件傳送該數(shù)據(jù)。從器件只有在主機(jī)發(fā)命令時(shí)才能接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)的

5、傳輸格式是高位（MSB）在前，低位（LSB）在后。當(dāng)一個(gè)主控機(jī)通過SPI與幾種不同的串行I/O芯片相連時(shí)，必須使用每片的允許控制端，這可通過MCU的I/O端口輸出線來實(shí)現(xiàn)。但應(yīng)特別注意這些串行I/O芯片的輸入輸出特性：首先是輸入芯片的串行數(shù)據(jù)輸出是否有三態(tài)控制端。平時(shí)未選中芯片時(shí)，輸出端應(yīng)處于高阻態(tài)。若沒有三態(tài)控制端，則應(yīng)外加三態(tài)門。否則MCU的MISO端只能連接1個(gè)輸入芯片。其次是輸出芯片的串行數(shù)據(jù)輸入是否有允許控制端。因此只有在此芯片允許時(shí)，SCK脈沖才把串行數(shù)據(jù)移入該芯片；在禁止時(shí)，SCK對(duì)芯片無影響。若沒有允許控制端，則應(yīng)在外圍用門電路對(duì)S

6、CK進(jìn)行控制，然后再加到芯片的時(shí)鐘輸入端；當(dāng)然，也可以只在SPI總線上連接1個(gè)芯片，而不再連接其它輸入或輸出芯片。對(duì)于不帶SPI串行總線接口的MCS-51系列單片機(jī)來說，可以使用軟件來模擬SPI的操作，包括串行時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出。對(duì)于不同的串行接口外圍芯片，它們的時(shí)鐘時(shí)序是不同的。對(duì)于在SCK的上升沿輸入（接收）數(shù)據(jù)和在下降沿輸出（發(fā)送）數(shù)據(jù)的器件，一般應(yīng)將其串行時(shí)鐘輸出口P1.1的初始狀態(tài)設(shè)置為1，而在允許接收后再置P1.1為0。這樣，MCU在輸出1位SCK時(shí)鐘的同時(shí)，將使接口芯片串行左移，從而輸出1位數(shù)據(jù)至MCS-51單片機(jī)的P1.3口（

7、模擬MCU的MISO線），此后再置P1.1為1，使MCS-51系列單片機(jī)從P1.0（模擬MCU的MOSI線）輸出1位數(shù)據(jù)（先為高位）至串行接口芯片。至此，模擬1位數(shù)據(jù)輸入輸出便宣告完成。此后再置P1.1為0，模擬下1位數(shù)據(jù)的輸入輸出……，依此循環(huán)8次，即可完成1次通過SPI總線傳輸8位數(shù)據(jù)的操作。對(duì)于在SCK的下降沿輸入數(shù)據(jù)和上升沿輸出數(shù)據(jù)的器件，則應(yīng)取串行時(shí)鐘輸出的初始狀態(tài)為0，即在接口芯片允許時(shí)，先置P1.1為1，以便外圍接口芯片輸出1位數(shù)據(jù)（MCU接收1位數(shù)據(jù)），之后再置時(shí)鐘為0，使外圍接口芯片接收1位數(shù)據(jù)(MCU發(fā)送1位數(shù)據(jù))，從而完成1位

8、數(shù)據(jù)的傳送。2.74LS595芯片：74595的數(shù)據(jù)端：QA--QH:八位并行輸出端，可以直接控制數(shù)碼管的8個(gè)段。QH':