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基于AT89C51控制的簡易的單片機數字鐘的設計

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基于AT89C51控制的簡易的單片機數字鐘的設計
目前,單片機正朝著高性能和多品種方向發展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方面發展。下面是單片機的主要發展趨勢。
    CMOS化 近年,由于CHMOS技術的進小,大大地促進了單片機的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外,還具有功耗的可控性,使單片機可以工作在功耗精細管理狀態。這也是今后以80C51取代8051為標準MCU芯片的原因。因為單片機芯片多數是采用CMOS(金屬柵氧化物)半導體工藝生產。CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。采用雙極型半導體工藝的TTL電路速度快,但功耗和芯片面積較大。隨著技術和工藝水平的提高,又出現了HMOS(高密度、高速度MOS)和CHMOS工藝。CHMOS和HMOS工藝的結合。目前生產的CHMOS電路已達到LSTTL的速度,傳輸延遲時間小于2ns,它的綜合優勢已在于TTL電路。因而,在單片機領域CMOS正在逐漸取代TTL電路。
    低功耗化 單片機的功耗已從Ma級,甚至1uA以下;使用電壓在3~6V之間,完全適應電池工作。低功耗化的效應不僅是功耗低,而且帶來了產品的高可靠性、高抗干擾能力以及產品的便攜化。
    低電壓化 幾乎所有的單片機都有WAIT、STOP等省電運行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬,一般在3~6V范圍內工作。低電壓供電的單片機電源下限已可達1~2V。目前0.8V供電的單片機已經問世。
    低噪聲與高可靠性 為提高單片機的抗電磁干擾能力,使產品能適應惡劣的工作環境,滿足電磁兼容性方面更高標準的要求,各單片廠家在單片機內部電路中都采用了新的技術措施。
    大容量化 以往單片機內的ROM為1KB~4KB,RAM為64~128B。但在需要復雜控制的場合,該存儲容量是不夠的,必須進行外接擴充。為了適應這種領域的要求,須運用新的工藝,使片內存儲器大容量化。目前,單片機內ROM最大可達64KB,RAM最大為2KB。
    高性能化 主要是指進一步改進CPU的性能,加快指令運算的速度和提高系統控制的可靠性。采用精簡指令集(RISC)結構和流水線技術,可以大幅度提高運行速度。現指令速度最高者已達100MIPS(Million Instruction Per Seconds,即兆指令每秒),并加強了位處理功能、中斷和定時控制功能。這類單片機的運算速度比標準的單片機高出10倍以上。由于這類單片機有極高的指令速度,就可以用軟件模擬其I/O功能,由此引入了虛擬外設的新概念。
    小容量、低價格化 與上述相反,以4位、8位機為中心的小容量、低價格化也是發展動向之一。這類單片機的用途是把以往用數字邏輯集成電路組成的控制電路單片化,可廣泛用于家電產品。
    外圍電路內裝化 這也是單片機發展的主要方向。隨著集成度的不斷提高,有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內。除了一般必須具有的CPU、ROM、RAM、定時器/計數器等以外,片內集成的部件還有模/數轉換器、DMA控制器、聲音發生器、監視定時器、液晶顯示驅動器、彩色電視機和錄像機用的鎖相電路等。
    串行擴展技術 在很長一段時間里,通用型單片機通過三總線結構擴展外圍器件成為單片機應用的主流結構。隨著低價位OTP(One Time Programble)及各種類型片內程序存儲器的發展,加之處圍接口不斷進入片內,推動了單片機“單片”應用結構的發展。特別是 I C、SPI等串行總線的引入,可以使單片機的引腳設計得更少,單片機系統結構更加簡化及規范化。
    隨著半導體集成工藝的不斷發展,單片機的集成度將更高、體積將更小、功能將列強。在單片機家族中,80C51系列是其中的佼佼者,加之Intel公司將其MCS –51系列中的80C51內核使用權以專利互換或出售形式轉讓給全世界許多著名IC制造廠商,如Philips、 NEC、Atmel、AMD、華邦等,這些公司都在保持與80C51單片機兼容的基礎上改善了80C51的許多特性。這樣,80C51就變成有眾多制造廠商支持的、發展出上百品種的大家族,現統稱為80C51系列。80C51單片機已成為單片機發展的主流。專家認為,雖然世界上的MCU品種繁多,功能各異,開發裝置也互不兼容,但是客觀發展表明,80C51可能最終形成事實上的標準MCU芯片。

目錄
第一章 概述 22
    1.1 畢業設計要求 22
    1.2 畢業設計目的 22
第二章  單片機發展歷史 23
2.1 三大階段 23
2.2 單片機的發展歷史 23
2.3 單片機的發展趨勢 24
第三章  單片機的組成及特點 26
3.1 單片機的組成 26
3.2 單片機的特點 26
3.3 單片機的分類 26
第四章  單片機的應用 28
4.1單片機的應用分類 28
第五章  硬件電路設計 29
5.1 方案選擇與相關技術 29
5.2 數字鐘的構成 29
5.3 實驗中所需的器材 30
5.4 AT89C51的單片機簡介 30
5.4.1  主要特性 32
5.4.2  管腳說明 32
5.4.3  振蕩器特性 34
5.5 CC4511 集成簡介 35
5.5.1 4511集成分析 36
5.5.2 4511的邏輯圖 36
5.5.3 譯碼器CC4511的引腳連接 37
5.6 LED數碼顯示器簡介 38
5.6.1 LED數碼顯示器的結構 38
5.6.2 LED數碼顯示器有兩種連接方法 38
5.7時鐘電路 39
5.7.1 晶體振蕩器與AT89C51的接法 39
5.7.2 單片機AT89C51的引腳的連接 39
第六章  調試過程: 40
6.1檢測AT89C51運行否 40
6.2七段數碼管 40
第七章  總  結 41
 致  謝 42
 參考文獻 43
 附錄一 系統硬件電路圖 44

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參考文獻
1. 張毅坤 陳善久 裘雪紅. 單片微型計算機原理及應用. 西安電子科技大學出版社. 1998年9月第1版.
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