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1、基于單片機的電子時鐘基于單片機的電子時鐘畢業(yè)論文（設計）開題報告學生姓名班級指導教師學號1畢業(yè)論文（設計）題目基于單片機的電子時鐘選題的意義選題的意義數(shù)字鐘是對時、分、秒、年、月、日數(shù)字顯示及到時提醒的一個裝置由于數(shù)字集體電路的發(fā)展及石英晶體振蕩的廣泛應用，使得數(shù)字鐘的顯示遠遠超過老式鐘中標的數(shù)字化給人們帶來極大的方便。最常見的數(shù)字鐘是單片機模塊控制，與機械型時鐘相比具有更高的準確性、直觀性。具有更長的使用壽命。所以本文采用基于單片機來設計和制作一個數(shù)字電子鐘。通過本論文課題的研究，預計達到通過本論文課題的研究，預計達到: : 本設計由單片機 AT89S52 芯片和 LED 數(shù)碼管為核心，輔以

2、必要的電路，構(gòu)成了一個單片機電子時鐘。與傳統(tǒng)機械表相比，它具有走時精確,顯示直觀等特點。它的計時周期為 24 小時，顯滿刻度為“23 時 59 分 59 秒”，另外具有校時功能等特點。該電子鐘可以做到的功能：上電或按鍵復位后能自動顯示系統(tǒng)默認時間“12-00-00”進入時鐘運行狀態(tài)。具體安排進度具體安排進度：2012 年 3 月 1 日3 月 30 日：查閱資料，搜集所需信息；根據(jù)數(shù)字電子鐘課題任務制定合理、可行的工作計劃；2012 年 4 月 1 日4 月 30 日：根據(jù)所制定的任務書繪制原理圖編寫程序；2012 年 5 月 1 日5 月 31 日：編寫畢業(yè)設計論文，裝訂成冊，進行畢業(yè)答辯。

3、2指導教師評語選題合理，具有一定的實用價值，符合專業(yè)培養(yǎng)目標，前期準備工作較為充分，設計方案切實可行。同意開題。 指導教師簽名： 2011 年 3 月 20 日摘摘 要要 近年來隨著計算機在社會領域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強，體積小，功耗低，價格便宜，工作可靠，使用方便等特點，因此特別適合于與控制有關的系統(tǒng)，越來越廣泛地應用于自動控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個領域，單片機往往是作為一個核心部件來使用，在根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應用對象特點的軟件結(jié)合，以作完善。本文介紹了基于單片機的數(shù)字鐘的設計，詳細討論了它

4、從軟件上實現(xiàn)的過程，重點在時鐘調(diào)整的方式：查詢和中斷的比較，然后，對數(shù)字鐘的穩(wěn)定性和精確性作了相關的討論。在文章的最后，給出了采用中斷方式實現(xiàn)的數(shù)字鐘的源程序。 關鍵字：單片機，數(shù)字鐘，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，中斷AbstractIn recent years， with computers in the in filtration and the development of large-scale integrated circuits. SCM application is steadily deepening, as it has strong function, small size, low

5、power dissipation, low prices, reliable, easy to use features, it is particularly suited to and control of the system, increasingly widely used in automatic control, intelligent instruments, gauges, data acquisition, military products and household appliances, and other areas, is often microcontroll

6、er as a core component to use, In light of specific hardware architecture, and application-specific software features object combine to make perfect. In this paper, based on single-chip digital clock design, discussed in detail from the software realize the process, focusing on the clock adjust in t

7、he way: queries and 3disruption of comparison, then, on the digital clock made of the stability and accuracy related discussion. In the last article, Keywords: MCU, digital clock, data buffer, interruption, timing, 目 錄引言.6第一章 單片機的相關知識.71.1PROTEUS 軟件簡介.71.2 單片機簡介.71.3 單片機的發(fā)展史.71.4 AT89C51 單片機介紹 .81.4

8、.2 單片機的基本結(jié)構(gòu).91.4.3 單片機的選擇 .9第二章 硬件電路設計.92.1 電子鐘系統(tǒng)硬件組成.92.2 電子鐘硬件電路工作說明.102.3 PROTEUS進行電子鐘系統(tǒng)仿真.10第三章軟件設計.113.1 程序流程圖設計 .113.2 KEILC51 進行程序調(diào)試.123.3 基于 AT89S51 單片機數(shù)字時鐘的參考電路.12第四章 結(jié)束語.13第五章 致 謝.13參考文獻.13附錄 單片機程序.14引言引言近年來隨著計算機在社會領域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強，體積小，功耗低，價格便宜，工作可靠，使用方便等特點，因此越來越廣泛

9、地應用各個領域. 本文的電子鐘系統(tǒng)是以單片機（AT89C51）為核心，時鐘芯片 DS1302、數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片 MAX7219 等元器件組成。具體介紹應用 Proteus 的 ISIS 軟件進行單片機系統(tǒng)的電子鐘設計與仿真的實現(xiàn)方法。該方法既能準確驗證所設計的系統(tǒng)是否滿足技術(shù)要求,又能提高系統(tǒng)設計的效率和質(zhì)量,降低開發(fā)成本,具有推廣價值。隨著半導體技術(shù)的飛速發(fā)展，以及移動通信、網(wǎng)絡技術(shù)、多媒體技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)設計中的應用，單片機從 4 位、8 位、16 位到 32 位，其發(fā)展歷程一直受到廣大電子愛好者的極大關注。單片機功能越來越強大，價格卻不斷下降的優(yōu)勢無疑成為嵌入式系統(tǒng)方案設計的首選，同時

10、單片機應用領域的擴大也使得更多人加入到基于單片機系統(tǒng)的開發(fā)行列中，推動著單片機技術(shù)的創(chuàng)新進步。然而傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)開發(fā)除了需要購置諸如仿真器、編程器、示波器等價格不菲的電子設備外，開發(fā)過程也較繁瑣。單片機系統(tǒng)作為一種典型的嵌入式系統(tǒng)，其系統(tǒng)設計包括硬件電路設計和軟件編程設計兩個方面, 其調(diào)試過程一般分為軟件調(diào)試、硬件測試、系統(tǒng)調(diào)試 3 個過程。如果采用單片機系統(tǒng)的虛擬仿真軟件Proteus，則不用制作具體的電路板也能夠完成以上工作。5第一章第一章 單片機的相關知識單片機的相關知識1.1PROTEUS1.1PROTEUS 軟件簡介軟件簡介PROTEUS 軟件由 Labcenter 公司開發(fā)，是目

11、前世界上最先進、最完整的嵌入式系統(tǒng)設計與仿真平臺，可以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和 PCB 設計等功能，是目前唯一能夠?qū)Ω鞣N處理器進行實時仿真、調(diào)試與測試的 EDA 工具。微控制器系統(tǒng)相關的仿真需建立編譯和調(diào)試環(huán)境，可選擇 Keil C51uVision2 軟件。該軟件支持眾多不同公司的芯片，集編輯、編譯和程序仿真等于一體，同時還支持 PLM、匯編和 C 語言的程序設計。它的界面友好易學，在調(diào)試程序、軟件仿真方面有很強大的功能。 其革命性的功能是：將電路仿真和微處理器仿真進行協(xié)同，直接在基于原理圖的虛擬原型上進行處理器編程調(diào)試，并

12、進行功能驗證，通過動態(tài)器件如電機、LED、LCD、開關等，實時看到運行后的輸入、輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等， Proteus 為我們建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。1.21.2 單片機簡介單片機簡介單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領域。單片機由芯片內(nèi)僅有 CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和 CPU 集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。INTEL 的 Z80 是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以后，單片機和專

13、用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。1.31.3 單片機的發(fā)展史單片機的發(fā)展史1.3.1 4 位單片機 4 位單片機的主要應用領域有：PC 機的輸入裝置，電池充電器，運動器材，帶液晶顯示的音/視頻產(chǎn)品控制器，一般家用電器的控制及遙控器，電子玩具，鐘表，計算器，多功能電話等。 61.3.2 8 位單片機 8 位單片機由于功能強，被廣泛用于自動化裝置、智能儀器儀表、智能接口、過程控制、通信、家用電器等各個領域。1.3.3 16 位單片機 16 位單片機主要用于工業(yè)控制，智能儀器儀表，便攜式設備等場合。1.3.4 32 位單片機隨著高新技術(shù)智能機器人，光盤驅(qū)動器，激光打印機，圖像與數(shù)據(jù)實時處理，復雜實時控制，

14、網(wǎng)絡服務器等領域的應用與發(fā)展推出 32 位單片機1.3.5 64 位單片機64 位單片機在引擎控制，智能機器人，磁盤控制，語音圖像通信。1.41.4 AT89C51AT89C51 單片機介紹單片機介紹AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100 次。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， AT89C 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價

15、廉的方案。1.4.1 管腳說明VCC：供電電壓。 GND：接地。 RST：復位輸入。P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。P1 口：P1 口是一個內(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。P2 口：P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，P3 口：P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口ALE/PROG：地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/PSEN：外

16、部程序存儲器的選通信號。/EA/VPP：當/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000H-FFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。7XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。1.4.21.4.2 單片機的基本結(jié)構(gòu)單片機的基本結(jié)構(gòu)MCS-51 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8052 單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。1.4.31.4.3 單片機的選擇單片機的選擇單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力

17、的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領域，故又稱為微控制器。通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I/O 接口電路等。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。單片機經(jīng)過 1、2、3、3 代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、大存儲容量、強 I/O 功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。第二章第二章 硬件電路設計硬件電路設計2.12.1 電子鐘系統(tǒng)硬件組成電子鐘系統(tǒng)硬件組成MAX72 電子鐘系統(tǒng)硬件主要由 AT89C51 單片機、時鐘芯片 DS1302、數(shù)碼管碼顯示驅(qū)動芯 19 等元

18、器件組成。單單片片機機晶晶振振電電路路單單片片機機復復位位電電路路AT89C51單單片片機機時時鐘鐘芯芯片片DS13028位位LED顯顯示示數(shù)數(shù)碼碼管管顯顯示示驅(qū)驅(qū)動動芯芯片片MAX7219按按鍵鍵電電路路蜂蜂鳴鳴器器電子鐘系統(tǒng)硬件電路組成框圖82.22.2 電子鐘硬件電路工作說明電子鐘硬件電路工作說明系統(tǒng)硬件電路根據(jù)課題設計要求，它由以下幾個部件組成：單片機89C52RC、電源、時分秒顯示模塊。時分秒顯示采用動態(tài)掃描，以降低對單片機端口數(shù)的要求，同時也降低系統(tǒng)的功耗。顯示模塊中時分秒顯示驅(qū)動、校時模塊都通過 89C52RC 的 I/O口控制。顯示模塊中的復位電路由 89C52RC 的 RES

19、ET 端控制。電源部分：電源部分有二部分組成。一部分是由 220V 的市電通過變壓、整流穩(wěn)壓來得到+5V 電壓，維持系統(tǒng)的正常工作；另一部分是由 5V 的電池供電，以保證停電時正常走時。正常情況下電池是不提供電能的，以保證電池的壽命。2.32.3 ProteusProteus 進行電子鐘系統(tǒng)仿真進行電子鐘系統(tǒng)仿真在 Proteus ISIS 的 Debug 菜單中選擇 Execute，運行程序，系統(tǒng)仿真結(jié)果如下圖所示。實現(xiàn)功能：當進入調(diào)整功能時，按第一個鍵 K1 進行減運算，按第二個鍵 K2 進行加運算。按下第三個鍵 K3,實現(xiàn)日期時間調(diào)整及定時功能，等數(shù)字閃爍后，按一二鍵進行加減，從而可以進

20、行具體日期時間調(diào)整。當定時設定后，到預定時間后，系統(tǒng)通過 C51 音樂程序演唱歌曲-八月桂花。按下第四個鍵 K4，可以進行時間日期切換，8 位 LED 數(shù)碼管將顯示時間或日期，采用24 小時制。時間顯示格式為：時-分-秒；日期顯示格式為：日-月-年。有實時顯示當前計算機系統(tǒng)時間和日期的功能。9第三章第三章軟件設計軟件設計3.13.1 程序流程圖設計程序流程圖設計按鍵處理是先檢測秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加1；如果沒有按下，就檢測分按鍵是否按下，分按鍵如果按下，分就加1；如果沒有按下，就檢測時按鍵是否按下，時按鍵如果按下，時就加1；如果沒有按下，就把時間顯示出來。定時器中斷時是先檢測

21、1 秒是否到，1 秒如果到，秒單元就加 1；如果沒到，就檢測 1 分鐘是否到，1 分鐘如果到，分單元就加 1；如果沒到，就檢測 1 小時是否到，1 小時如果到，時單元就加 1，如果沒到，就顯示時間。開始秒按鍵按秒加 1分按鍵按分加 1時按鍵按時加 1顯示時間結(jié)束開始一秒時間秒單元加 160秒時間秒單元清零分單元加 160分鐘分單元清零時單元加 124小時時單元清零時間顯示中斷返回10時間顯示是先秒個位計算顯示，然后是秒十位計算顯示，再是分個位計算顯示，再然后是分十位顯示，再就是時個位計算顯示，最后是時十位顯示。3.23.2 keilc51keilc51 進行程序調(diào)試進行程序調(diào)試3.33.3 基

22、于基于 AT89S51AT89S51 單片機數(shù)字時鐘的參考電路單片機數(shù)字時鐘的參考電路開始秒個位計算顯示秒十位計算顯示分個位計算顯示分十位計算顯示時個位計算顯示時十位計算顯示結(jié)束11第四章第四章 結(jié)束語結(jié)束語本文的電子鐘系統(tǒng)是以單片機（AT89C51）為核心，時鐘芯片 DS1302、數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片 MAX7219 等元器件組成。具體介紹應用 Protel DXP 進行電路原理圖設計，Keil C51 軟件調(diào)試程序以及 Proteus 的 ISIS 軟件進行單片機系統(tǒng)的電子鐘設計與仿真。實現(xiàn)了硬件軟化的目的。我在這一次數(shù)字電子鐘的設計過程中，很是受益匪淺。通過對自己在大學三年時間里所學的知識

23、的回顧，并充分發(fā)揮對所學知識的理解和對畢業(yè)設計的思考及書面表達能力，最終完成了。這為自己今后進一步深化學習，積累了一定寶貴的經(jīng)驗。撰寫論文的過程也是專業(yè)知識的學習過程，它使我運用已有的專業(yè)基礎知識，對其進行設計，分析和解決一個理論問題或?qū)嶋H問題，把知識轉(zhuǎn)化為能力的實際訓練。培養(yǎng)了我運用所學知識解決實際問題的能力。我們的學習不但要立足于書本，以解決理論和實際教學中的實際問題為目的，還要以實踐相結(jié)合，理論問題即實踐課題，解決問題即課程研究，學生自己就是一個專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學習就應該采取理論與實踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是實踐性的課題。這種做法既有助于完成理

24、論知識的鞏固，又有助于帶動實踐，解決實際問題，加強我們的動手能力和解決問題的能力。第五章第五章 致致 謝謝參考文獻參考文獻1 代啟化.基于 Proteus 的電路設計與仿真J.現(xiàn)代電子技術(shù) 2006 第 19 期.2 曹洪奎;馬瑩瑩 基于 Proteus 單片機系統(tǒng)設計與仿真J.遼寧工學院學報 3 蔡希彪,曹洪奎; 單片機電子時鐘系統(tǒng)的設計與仿真 J;中國科技信息; 4 劉文秀.單片機應用系統(tǒng)仿真的研究J.現(xiàn)代電子技術(shù).2005, 第 286 期12附錄附錄 單片機程序單片機程序DATA_SEGSEGMENTDATA;定義一個 DATA 段STACKSEGMENTIDATA;定義一個堆棧段BI

25、T_SEGSEGMENTBIT ;定義一個位段bKeyBITP1.0;IdleConstEQU50RSEG STACKDS 10H ;16 個字節(jié)的堆棧RSEGDATA_SEG;開始 DATA_SEG 段buffer:DS 6 ;6 個字節(jié)的顯示緩沖區(qū)ms50:DS 1;50ms 計數(shù)ms250:DS 1 ;250ms 計數(shù)sec:DS 1 ;秒min:DS 1 ;分hour:DS 1;時ms50_1:DS 1;存放多少個 50ms,用于記錄按鍵時間SetPos:DS 1;設置位置SetPos1:DS 1;需要屏蔽的數(shù)碼管RSEGBIT_SEGbIdle:DBIT1;省電模式bTwinkle:

26、DBIT1;當前設置位置閃爍CSEGAT 0 ;相當于小匯編的ORGLJMPMAINCSEGAT 000BH ;定時器 T0 中斷處理入口地址LJMPINT_Timer0CSEGAT 001BH ;定時器 T1 中斷處理入口地址LJMPINT_Timer113MOVP0,ASetFunTab: AJMPNoSet;不需要調(diào)整AJMPSetHour;調(diào)整小時AJMPSetMin;調(diào)整分鐘AJMPSetSec;調(diào)整秒鐘NoSet:CLRbTwinkleRET ;不在設置狀態(tài)SetHour:INChourMOVA,hourCJNEA,#24,SetHour1MOVhour,#0SetHour1:SJ

27、MPSetFun1SetMin:INCminMOVA,minCJNEA,#60,SetMin1MOVmin,#0SetMin1:SJMPSetFun1SetSec:INCsecMOVA,secCJNEA,#60,SetFun1MOVsec,#0SetFun1:SETBF0RET;調(diào)整閃爍位置SetPosTab: AJMPNoSetPosAJMPSetHourPosAJMPSetMinPosAJMPSetSecPosNoSetPos:MOVSetPos1,#014RETINCARL AMOVDPTR,#SetPosTabJMPA+DPTRKey2:SETBbIdle ;進入省電模式MOVP2,#0FFHKey3:RETKey4:JNBTR1,Key5MOVA,ms50_1CJNEA,#IdleConst,$+3JNCKey2RETKey5:ACALL DisplayACALL DisplayACALL DisplayACALL DisplayJNBbKey,Key6SJMPKey3Key6:CLRbIdleMOVTH1,#60MOVTL1,#176SETBTR1MOVms50_1,#0RET END