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1、 毕 业 设 计（论 文）设计（论文）题目： 定时控制电子钟系 别： 汽车与电气工程系 1专 业： 计算机控制技术 1班 级： 1姓 名： 1学 号：指导教师： 完成时间：2摘要计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。单片机在这种情况下诞生了。截止今日，单片机应用技术飞速发展，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能 IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批
2、计算机应用与智能化控制的科学家、工程师了。单片计算机即单片微型计算机。 （Single-Chip Microcomputer ）,是集合 CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而 51 系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。其特性如下：1.时间精密准确，具有极高的时间精度，一个月的误差不超过 1 分钟，比旧款普通时钟有极大提高。2.低耗电。3.具有极强的抗干扰能力本文通过对一个基于单片机的能实现 8 路定时，闹钟等功能的多
3、功能电子时钟的设计学习，详细介绍了单片机应用中的数据转换显示，键盘扫描原理，单片机的定时中断原理。从而达到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用。本文介绍了一款基于 AT89S51 单片机数字钟的设计，通过多功能数字钟的设计思路，详细叙述了系统硬件、软件的具体实现过程。论文重点阐述了数字钟硬件中 MCU模块、语音模块、时钟模块和相关控制模块等的模块化设计与制作；软件同样采用模块化的设计，包括中断模块、闹钟模块、时间调整模块设计，并采用简单流通性强的 MOV 语言编写实现。本设计实现了时间与闹钟的修改功能和星期的显示功能。并且通过对比实际的时钟，查找出了误差的来源，确定了调整误差的方法，尽可能的
4、减少误差，使得系统可以达到实际数字钟的允许误差范围内。文章后附有电路原理图、PCB 板图和程序清单，以供读者参考。因水平有限，难免有疏落不足之处，敬请老师和同学能给与批评指正。关键词：单片机、显示器、电源3目录摘要 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2关键词- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2第 1 章：引言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4第 2 章：设计目的及主要性能指标2.1：设计目的- - - -
5、- - - - - - - - - - - - -52.2：主要性能指标- - - - - - - - - - - - - -5第 3 章：使用说明- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6第 4 章：方案论证4.1:用 JK 触发器组成的电子钟- - - - - - - - - - 74.2：用单片机组成的电子钟 - - - - - - - - - - 8第 5 章：基本原理第 6 章：基本元器件介绍6.1：AT89C51 介绍6.2：LED 数码管简介第 7 章：硬件设计7.1:8031 最小系统47.2：显示部分7.3：键盘部分7.4：电源部分7.
6、5：精度第 8 章：软件设计8.1：程序框图8.1.1：主程序框图8.1.2：初始化程序框图8.1.3 ：显示程序框图8.1.4：按键程序框图8.1.5：加一子程序框图8.1.6：定时中断服务子程序框图8.1.7 ：定时比较子程序框图8.2:ROM 分配表8.3：程序清单5第 1 章：引言定时控制电子钟是用现今较流行的 AT89C51 单片机设计而成，具有精度高、性能好、稳定性可靠、显示清晰、使用方便等特点。只要四个按键，就能满足你的工作、生活的需要。可广泛应用于工厂、宾馆、商店、社会服务等每个家庭。单片原理及应用是一门技术性、应用性很强的学科，实践教学是它的一个极为重要的环节。不论是硬件扩展
7、、接口应用还是编程方法、程序调试，都离不开实验教学。如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节的局面。任随书本上把单片机技术介绍得多么重要、多么实用多么好用，同学们仍然会感到那只是空中楼阁，离自己十分遥远，或者会感到对它失去兴趣，或者会感到它高深莫测无从下手，这些情况都会令课堂教学的效果大打折扣。通过完成一个涉及 MCS51 单片机都种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排版调试、焊接
8、技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。该电子时钟不但具有定时作用还有温度采集作用。定时部分可以显示时、分、秒，而且用按键还可以实现时间的调整和闹铃的设定。温度采集部分实现环境温度数据的采集。在上一学期进行的 EDA 课程设计中，同学们完成了单片机数据采集与定时系统的硬件电路设计。本次综合实践是在此基础上，焊接制作电路板，完成该系统的软件设计与调试。待仿真成功后，再将程序烧写入单片机中。通过该课程设计，使我们对 MCS-51 系列单片机有一个全面的了解，对单片机的开发、应用全过程的都很好的锻炼，巩固了所学的知识
9、6第 2 章：设计目的及主要性能指标2.1、设计目的本次设计的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及 MCS51 单片机都种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排版调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。2.2 主要性能指标1） 显示星期、时、分、秒。精度 0.5 秒/天。2） 具有 8 路定时功能，定时时间到，控制继电器动作。3
10、） 定时方式受人工控制，即不需要报时或定时时可操作按键予以消除。4） 电源 220V105） 功耗2.5W7第 3 章：使用说明1.接通电源,按下“RET”键，屏幕显示初始值。2.按动“选位”键,被选中的单元有闪烁现象,这时可以按“修改”键进行调整.连续按“选位”键后,其他单元依次循环闪烁。3.当某一单元出现闪烁后，按动“修改”键，该单位内容加1。4当需要预置定时值时，按一下“定时”键，原“星期”显示为“定时时段号”这时显示的时间已经不是当时的时间，而是定时的时间，为未调整前，所有时段的时间都默认为“0：00”。定时的设置方法与时间的设置方法一样。5.在任何状态下，按动“运行”键，该仪器恢复显
11、示当前的时间。8第4章：方案论证根据技术指标的要求，实现电子钟的设计可通过多种方案，如纯模拟电路，中规模数字集成电路，大规模数字集成电路或单片机的集成器件。下面通过分析来决定使用哪种方案。采用 JK 触发器构成的数字钟JK 触发器是以纯模拟电路设计而成，其元器件简单，要想构成数字钟，首先应有一个能自动产生稳定的标准时间脉冲信号的信号源，还需要有一个使高频脉冲信号变成适合于即使的低频脉冲信号的分频器电路，即频率为 1HZ 的“秒脉冲”信号。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。计数器通过 JK 触发器来完成及控制修改电路，最后通过驱动显示电路来显示时间。分频器它能将高频脉冲变换为低频脉冲
12、，由触发器以及计数器来完成，由于一个触发器就是一个二分频，N 个触发器就是 个分频器，如果用计数器作为分频器，就要按进制数进行分频。如 M 进制计数器就为 M 分频器下图为石英晶体振荡器的原理图9下图为用 JK 触发器或计数器作为分频器的方框图但用 JK 触发器来实现电子钟时，虽然所需的元器件简单，但组合连接比较复杂，设计不方便，在作硬件时不好焊接，容易出错，故不推荐使用。还有其他的方法如中规模集成电路和大规模集成电路，它们的成本较高，本着经济、可靠、体积小，功能扩展方便并具有先进性的基本原则，我们应该选用当今最流行的、已经被广泛应用的器件-MS-51 8031 或 AT89C51 单片微型计
13、算机10为核心方案的基本设计思想，使得本设计满足基本要求，即技术新，先进性，体积小，精度高，功能扩展方便，成本方案较低。下面是 8051 单片机的一些特点：MS51 系列单片机无论在片内 RAM 容量，I/O 接口的功能，种类和数量上，还是在系统的扩展功能，指令系统 CPU 的处理方式等方面，和早期产品相比都大大的得到提高，尤其是对于实时编程控制有突出的优点，它是控制型应用领域中最理想的 8 位微型计算机，已得到广泛应用。下一章将详细介绍此类单片机的特性。11第 5 章:基本原理定时控制电子钟的设计主要有硬件设计和软件设计两大部分：硬件设计包括了 AT89S51 的最小系统，电源部分，显示部分
14、，键盘部分，功率放大部分。软件设计其实是在结合硬件的基础上，实现规定的技术指标。是通过内部的定时器来完成时间的计数及显示的。其精度主要取决于单片机本身的晶振频率的精度。定时控制则通过时钟不间断的和设定的时间进行比较，当两者相同时，则控制输出，使得对应的继电器动作。其中最小系统，电源等相关介绍将在第七章做详细介绍。在此不多加重复叙述。12第 6 章：基本元器件介绍6.1：AT89C51 介绍微型计算机的基本组成有三部分，即中央处理器 CPU (通常包括运算器和控制器)+存储器+输入/输出 (I/O) 接口。若将组成计算机的基本部件集成在一块芯片上，则俗称为单片微机。 80C51 内部结构主要包括
15、中央处理器 CPU (算术逻辑部件 ALU、控制器等) 、只读存储器 ROM、 随机存取存储器 RAM、定时器/计数器、并行 I/O 口 P0P3、串行口、中断系统以及定时控制逻辑电路等。1.中央处理器 单片微机中的中央处理器（CPU）是单片微机的核心，主要完成运算和控制功能，又增设了“面向控制”的处理功能，增强了实时性。2. 程序存储器根据内部是否带有程序存储器而形成三种型号：内部没有程序存储器的称 80C31，内部带 ROM 的称 80C51，内部以 EPROM 代替 ROM 的称 87C51。目前单片微机的程序存储器有以下几种结构形式： 片内只读存储器片内掩膜 ROM 的特点是程序必须在
16、制作单片微机时写入。 片内可编程的 ROM 。 可直接由用户进行编程紫外线可擦除型 ROMEPROM 型单片微机 (如 87C51)。EPROM 需用紫外线擦除，必须脱机固化，不能在线改写。电可擦除型 ROMEEPROM，称为 Flash 单片微机 (如 89C51)。EPROM和 EEPROM 都是可以多次擦除和编程的，或称 MTP 的 ROM。OTP 的 ROM，仅允许用户一次编程。 片外只读存储器利用单片微机的并行扩展技术可以外扩片外只读存储器。3. 数据存储器（RAM）13在单片微机中，用随机存取存储器（RAM）来存储程序在运行期间的工作变量和数据，所以称为数据存储器。在单片微机中，常把寄存器（如工作寄存器、特殊功能寄存器、堆栈等）在逻辑上划分在片内 RAM 空间中，所以可将单片微机内部 RAM 看成是寄存器堆，有利于提高运行速度。当内部 RAM 容量不够
