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1、实习（设计）报告姓 名：王星辰班 级：10 电 81学 号：10288004实习（设计）科目：单片机实习（设计）地点：12#405A实习（设计）时间：2013.01.072013.01.22电气工程及自动化学院School of Electrical Engineering & Automation1基于单片机数字时钟的设计摘要：本文介绍了简单数字时钟的系统设计。系统具有时间设置及显示功能，时间为 24 小时制，也可以自由编写程序进行改写为 12 小时制。系统以 STC89C52 为核心，主要进行基于 STC89C52 简单数字时钟及其系统的研究，为初学者学习的典型例子。系统带有数码管显示，该
2、数码管显示由两片四位数码管构成，配合按键提供的简单操作，可以进行调时、设置时间。系统软件设计包括单片机编程。单片机软件编程主要实现按键、数码管显示、时间处理、按键处理等模块功能。关键词：数字时钟、单片机、74HC573、73HC138 、共阴数码管2目录1、引言31.1 课程设计要求41.2 课程设计目的42、单片机发展历史52.1 三大阶段52.2 单片机发展趋势63、单片机的应用83.1 单片机的应用分类384、数字时钟的构成94.1 数字时钟的构成94.2 方案选择与相关技术94.3 STC89C5294.4 74HC573154.4 74HC138164.5 LED 模块的原理及应用1
3、75、电路设计185.1 Proteus 仿真1845.2 系统软件设计185.3 系统硬件设计185.4 成品图片195.4 编程思路20总结21参考文献22附录23致谢3151、引言在日新月异的 21 世纪里，家用电子产品得到了迅速发展。许多家电设备都趋于人性化、智能化，这些电器设备大部分都含有 CPU 控制器或者是单片机。单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于工业控制系统、通讯设备、日常消费类产品和玩具等。并且已经深入到工业生产的各个环节以及人民生活的各个方面，如车间流水线控制、自动化系统等、智能型家用电器（冰箱、空调、彩电）
4、等。用单片机来控制的小型家电产品具有便携实用，操作简单的特点。时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用 LED 显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和
5、分的校对，片选的灵活性好。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203 等都可以满足高精度的要求。本文设计的数字时钟的显示广
6、泛用于小型智能家用电子产品，如电子钟。利用单片机进行控制，可实现时间的调整和显示。电子钟既可广泛应用于家庭,也可应用于银行、邮电、宾馆、医院、学校、企业、商店等相关行业的大厅，以及单位会议室、门卫等场所。因而，此设计具有相当重要的现实意义和实用价值。61.1 课程设计要求本次课程设计为个人制定的，初次实习单片机，所以可以实现的功能比较简单功能要求：1、 能显示时、分、秒2、 能够手动校正时间3、 采用 24 小时制4、 使用 LED 显示时间参数5、 上电之后显示时间“8 时 8 分 8 秒”1.2 课程设计目的（1）巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的
7、能力（2）培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图标及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力（3）通过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机应用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容和步骤72、单片机发展历史2.1 三大阶段1970年微型计算机研制成功后，随后就出现了单片机。美国Inter公司在1971年推出了4位单片机4004；1972年推出了雏形8位单片机8008。特别是在1976年推出MCS-48单片机以后的三十年中，单片机的发展和其相关的技术经历了数次的更新换代。其发展速度大约每三四年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。 尽管单片机出现的历史并不长，但以
8、8位单片机的推出为起点，那么，单片机的发展大致可分为四个阶段。第一阶段（1976年-1978年）：初级单片机阶段。以Inter公司MCS-48为代表。这个系列的单片机内集成有8位CPU 、I/O接口、8位定时器/计数器，寻址范围不大于4K字节，简单的中断功能，无串行接口。第二阶段（1978年-1982年）：单片机完善阶段。在这一阶段推出的单片机其功能有较大的加强，能够应用于更多的场合。这个阶段的单片机普遍带有串行I/O口、有多级中断处理系统、16位定时器/计数器，片内集成的 RAM、ROM容量加大，寻址范围可达64K字节。一些单片机片内还集成了A/D转换接口。这类单片机的典型代表有Inter公
9、司的MCS-51、Motorola 公司的6801和Zilog 公司的Z8等。 第三阶段（1982年-1992年）：8位单片机巩固发展及16位高级单片机发展阶段。在此阶段，尽管8位单片机的应用已广泛普及，但为了更好满足测控系统的嵌入式应用的要求，单片机集成的外围接口电路有了更大的扩充。这个阶段单片机的代表为8051系列。许多半导体公司和生产厂以MCS-51的8051为内核，推出了满足各种嵌入式应用的多种类型和型号的单片机。其主要技术发展有： （1） 外围功能集成。满足模拟量直接输入的ADC接口；满足伺服驱动输出的PWM；保证程序可靠运行的程序监控定时器WDT（俗称看门狗电路）。 （2） 出现了
10、为满足串行外围扩展要求的串行扩展总线和接口，如SPI、I2C Bus、单总线（1-Wire）等。 （3） 出现了为满足分布式系统，突出控制功能的现场总线接口，如CAN Bus等。 （4） 在程序存储器方面广泛使用了片内程序存储器技术，出现了片内集成EPROM、EEPROM 、FlashROM以及MaskROM 、OTPROM等各种类型的单片机，以满足不同产品的开发和生产的需要，也为最终取消外部程序存储器扩展奠定了良好的基础。 与此同时，一些公司面向更高层次的应用，发展推出了16位的单片机，典型代表有Inter公司的MCS-96系列的单片机。 第四阶段（1993年-现在）：百花齐放阶段。现阶段单
11、片机发展的显著特点是百花齐放、技术创新，以满足日益增长的广泛需求。其主要方面有： （1）单片嵌入式系统的应用是面对最底层的电子技术应用，从简单的玩具、小家电；到复杂的工业控制系统、智能仪表、电器控制；以及发展到机器人、个人通信信息终端、机顶盒等。因此，面对不同的应用对象，不断推出适合不同领域要求的，从简易性能到多全功能的单片机系列。 8（2）大力发展专用型单片机。早期的单片机是以通用型为主的。由于单片机设计生产技术的提高、周期缩短、成本下降，以及许多特定类型电子产品，如家电类产品的巨大的市场需求能力，推动了专用单片机的发展。在这类产品中采用专用单片机，具有低成本、资源有效利用、系统外围电路少、
12、可靠性高的优点。因此专用单片机也是单片机发展的一个主要方向。 （3）致力于提高单片机的综合品质。采用更先进的技术来提高单片机的综合品质，如提高I/O口的驱动能力；增加抗静电和抗干扰措施；宽（低）电压低功耗等。2.2 单片机的发展趋势纵观单片机的发展过程,可以预示单片机的发展趋势 。 1、低功耗 CMOS 化 MCS-51 系列的 8031 推出时的功耗达 630mW,而现在的单片机普遍都在 100mW 左右,随着对单片机功耗要求越来越低,现在的各个单片机制造商基本都采用了 CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。80C51 就采用了 HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺) 和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS 虽然功耗较低,但由于其物理特征决定其工作速度不够高,而 CHMOS 则具
