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1、佳木斯大学毕业论文基于单片机的数字式时钟设计学 院 信息电子技术专 业 通信工程班 级 06级1班学 籍 号 0609064107姓 名 丁满芳指导教师 王全佳 木 斯 大 学2010年6月17日摘 要近几年，单片机在各个领域得到广泛的应用。因为其小巧的体积，低功耗，以及高效的性能，单片机受到了大家的欢迎。该设计介绍了一种基于AT89C51单片机设计数字式时钟的方法。首先介绍了数字式时钟的工作原理、AT89C51 单片机的性能和特点、并概述了用单片机实现数字式时钟的硬件框图及软件实现方法。本设计以AT89C51芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个简易的数字式时钟。它由交流电源供电，用六个
2、八段LED数码管动态扫描来显示时间，采用蜂鸣器进行报时；三个按键实现时间的调整和定时，软件方面采用汇编语言编程。该数字式时钟具有硬件成本低、计时准确、调整时间容易等特点。本系统大部分功能由软件来实现，吸收了硬件软件化的思想，使硬件电路简单明了，系统稳定性大大提高。该系统不仅成功的实现了要求的基本功能,而且有一定的创新功能。关键词：单片机;数字式时钟；数码显示器；中断ABSTRACTSingleChipMicrocomputer has achieved a immerse popularity in all fields in recent yearsDue to its small size
3、，low power cost and high performances，it has been welcomed by people.A method of Digital Clock design based on AT89C51 Micro Controller Unit (MCU) is introduced in this thesis. Introduced the working principle of Digital Clock , performance and features of AT89C51 MCU, and an overview of the Digital
4、 Clock with block diagram of the hardware and software implementation, AT89C51chip as the core part with some necessary peripheral circuits, design a simple Digital Clock. AC as the power supply, six eight-segment LED digital-tubes are used for display, three buttons can be used to adjust the time,
5、in the software aspect, uses assembly language software programming. The design has some features, such as low-cost hardware, time-accurate and easy adjustment of time, and so on. The design achieved all the required basic technical indexesFurthermore，adopting the idea of hardware-to-software, most
6、of those functions are realized by software, which makes the electrocircuit more concise and the system more stable.Key words： single chip computer; Digital Clock； digital display；Interrupt目 录摘 要iABSTRACTii第1章 绪论11.1 课题的来源及研究目的和意义11.1.1 课题的来源及研究目的11.1.2 课题的研究意义11.2 国内外的研究现状31.3 本课题的主要内容4第2章 数字式时钟硬件系
7、统的设计62.1 AT89C51单片机简介和选型62.1.1 单片机简介及发展状况62.1.2 AT89C51的介绍及选型72.2 系统硬件的整体框图92.3 系统硬件的电路图102.3.1 系统硬件的电路图及工作原理102.3.2 电路图各个功能模块电路介绍112.4 本章小结16第3章 数字式时钟软件系统的设计173.1 软件系统设计方案简介173.2 软件系统设计的流程图183.2.1 软件系统设计的整体流程图183.2.2 软件系统设计的按键处理流程图193.2.3软件系统设计的定时器中断流程图203.2.4 LED数码显示管的显示流程图21结 论22致 谢23参考文献24附录1 系统
8、电路图25附录2 PCB图26附录3 元器件清单27附录4 程序清单28附录5 外文参考资料翻译37第1章 绪论1.1 课题的来源及研究目的和意义1.1.1 课题的来源及研究目的时间对于人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，如果事情重要，一时的耽误可能酿成大祸。例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记拨掉已充满电的电器。尤其在医院，每次护士都会给病人作皮试，测试病人是否对药物过敏。注射后，一般等待5分钟后，如果超时，所作的皮试试验就会无效。手表当然是一个好的选择，但是，随着接受皮试的人数增
9、加，到底是哪个人的皮试到时间却难以判断。所以，使用单片机来制作一个定时系统显得很有必要。这个系统能够很好的随时提醒这些容易忘记时间的人。本文以AT89C51单片机为核心，配合周边电路实现数字式时钟的显示时间、定时、校时、整点报时等功能。设计利用AT89C51单片机的中断系统和定时器、计数器等产生定时效果。并通过运行单片机汇编语言程序实现数字式时钟的各种功能，再利用LED数码管动态扫描显示出单片机内部处理的数据结果。同时通过单片机端口读入当前外部控制状态来及时改变系统汇编程序的状态，从而可以及时的实现和改变数字式时钟的各种功能。1.1.2 课题的研究意义现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以
10、说是时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间不精确会带来非常大的麻烦，所以以LED数码管为显示器的数字式时钟比指针式时钟具有了很大的优势。数码显示器显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的时钟依赖于晶体震荡器，经常会导致误差。计算机尤其是以微细加工技术支持的微型计算机技术飞速发展，其应用渗透到了各行各业。以单片机、嵌入式处理器、数字信号处理器（DSP）为核心的计算机系统，以其软硬件可裁剪、高度的实时性、高度的可靠性、功能齐全、低功耗、适应面广等诸多优点而得到极为广泛的应用。目前计算机硬件技术向巨型化、微型化和单片机化三个方向告诉发展.自1975
11、年美国德州仪器公司（Texas Instruments）第一块微型计算机芯片TMS-1000问世以来，在短短的20年间，单片机技术已发展成为计算机领域一个非常有前途的分支，它有自己的技术特征、规范和应用领域。单片机是自动控制系统的核心部件，主要用于工业控制、智能化仪器仪表、家用电器中。它具有体积小、性能突出可靠性高（某些方面的性能指标大大优于通用微机中央处理器）、价格低廉等一系列优点，应用领域不断扩大，除了工业控制、智能化仪表、通信、家用电器外，在智能化高档电子玩具产品中也大量采用单片机芯片作为核心控制部件，已经渗入到人们工作和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，前景
12、广阔。数字式时钟具备单片机最小系统的基本组成，对于我们了解单片机有很大的帮助。基于单片机的数字式时钟的研究和开发是单片机的一个很典型的实际应用。数字式时钟是采用以单片机为核心和数字电路共同实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字式时钟的精准度、稳定度远远超过老式机械钟。在本次设计中，我们采用共阴极LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式，根据数码管动态扫描显示原理来进行显示，用12MHz的晶体震荡器产生振荡脉冲，单片机内的定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整、定时和整点报时等功能。数字式时钟以其小巧、价格低廉、精准度高、使用方便、功能多
13、，便于集成化而深受广大消费者的喜爱因而也得到了广泛的使用。数字式时钟广泛应用于家庭、车站、 码头、办公室等公共场所,成为人们日常生活中必不可少的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的应用,使得数字式时钟的精准度远远超过老式钟表。钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字式时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1.2 国内外的研究现状数字式时钟的设计方法有很多种。例如，可
14、利用中小规模集成电路组成数字式时钟，也可以利用专用的数字式时钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成数字式时钟；还可以利用单片机来实现数字式时钟等等。这些方法都各有不同的特点。其中，利用单片机实现的数字式时钟具有编程灵活、便于电子钟功能的扩充、精确度高等明显的优点。单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。单片机是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口 （I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。它是一种集计数和多种接口于一体的微控制器，被广泛应用在智能产品和工
15、业自动化上。目前单片机应用于各个领域，其应用于仪器仪表中显得更为优越。以单片机制成的数字式时钟具有计时准确，功耗低等优点。从而得到了各个领域的广泛应用。单片机正处在微控制器的全面发展阶段，全球各个公司的单片机产品在尽量兼容的同时，向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。单片机的发展推动了计算机应用系统的发展，应用系统的发展又反过来对单片机提出了更高要求，从而又进一步促进单片机的发展。单片机正在向着功能更强、速度更快、功耗更低、辐射更小的方向发展。随着集成度的不断提高，把众多的外围功能器件集成在片内已经具备了充分的条件。这也是单片机以后发展的重要趋势。除了一般必须具有的ROM、RAM、定时器/计数器、中断系统外，随着单片机档次的提高，以适应检测、控制功能更高的要求，片内集成的器件通常还有电源监控与复位电路、WDT、A/D转换器、DMA控制器、中断控制器、锁相器、频率合成器、字符发生器、声音发生器、CRT控制器、译码驱动器等。时间无处不在，与人类的生产生活息息相关。时钟是用来比较精准地计量时间的工具之一。从最初的机械式钟表到现在普遍用到的数字式钟表，时钟被广泛的运用于各行各业。时至今日，随着科学技术的不断
