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1、毕业设计（论文）中文摘要毕业设计（论文）中文摘要单片微型机算计俗称单片机，是一种运用十分广泛的微处理器。在各种称为计算机控制的仪器和设备中的计算机控制都是用单片机来实现的。本系统以 M16 为核心器件，ISD1820、DS1302、DS1602 显示器为外围，通过 1602 液晶显示年月日、星期、时分秒，时间格式可以 12 或 24 进制，实现了计时与时间校正、整点报时、时钟掉电保持、日历、电子音乐闹钟、自定义录取音乐闹铃、任意按键语音报时和闹钟。关键字: 闹铃；单片机；定时器1毕业设计（论文）英文摘要毕业设计（论文）英文摘要TitleTitle Custom functions with t
2、he sound of the timing systemAbstactAbstactSingle piece of a single-chip microcontroller, calculate commonly known as is the application of a wide range of microprocessors. In all kinds of computer control called instruments and equipment of the computer control is realized by using single chip proc
3、essor. This system for the core device, with the M16 ISD2560, DS1302, DS1602 displays for peripheral, through the 1602 LCD display date, week, meticulous, when time format can 12 or into the system, realize the 24 time and time correction, time, the clock on the hour power lost to keep, calendar, el
4、ectronic music alarm clock, custom admitted music alarm, any time and key voice alarm clock.Keywords: Alarm; SCM; timer目 录摘要 1 概述 .1 2 设计思路 .4 2.1 数字钟的简单功能说明 .4 2.2 思路说明 .4 3 硬件设计 .5 3.1 mega16 芯片的简单介绍 .5 3.2 LCD 芯片 .10 3.3 按键控制 .14 3.4 ISD1820 语音芯片 .15 4 软件设计 .17 4.1 中断系统 .17 4.2 定时器/计数器 .18 4.3 程序
5、设计 .22 结 论 .29 致 谢 .30 参 考 文 献 .31 附 录 .3211 1 概述概述今天，传统的电子系统已经全面转变成以嵌入式系统为核心的现代电子系统，在嵌入式系统底端应用中，存在着大量的小型嵌入式应用系统；这些系统用于资源和控制要求的限制，采用计算机语言设计程序会成为系统程序设计的一种主要方法。在 C 语言为基础的系统程序设计中，规范化设计至关重要。遵循 C 语言编写格式，规范和计算机软件的工程方法。在系统程序设计中，也要从单纯的功能性设计变到可能性、可靠性和产品应用优化等综合性设计充分发挥软件在提高系统综合品质上的效益，近几十年来，单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集
6、与处理、科学计算、商业管理和办公自动化等方面获得了广泛应用。单片机具有体积小、重量轻、耗能省、价格低、可靠性高和通用灵活等优点。而本次设计的带自定制语音功能的定时系统也随着单片机的发展被人们所认识与应用并逐渐成为必不可少的必需品，被广泛应用于个人家庭以车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便。虽然现在市场上已经有这类产品的出现，价格合理，使用方便，但是这里介绍的带自定制语音功能的数字钟可以满足使用者的特殊要求，输出方式灵活，如可以随意设置时、分、秒的输出等等。由于单片机技术的发展，特别是 mega16 芯片技术的发展，使 LCD 时钟具有体积小，耗电省
7、，计时准确，性能稳定，维护方便等优点。数字电子钟的设计方法有多种，例如，利用 FPGA+液晶显示2器+语音芯片；利用 ARM+语音芯片；利用 mega16+语音芯片+DS1602；利用凌阳单片机与时钟芯片；利用中小规模集成电路组成电子钟。其中利用 mega16+语音芯片+DS1602 的设计方案实现简单，用到的计算机语言是我们学过的 C 语言，因而在程序设计上相对简单些，其所需成本也在我的承受范围之内，mega16 单片机的功能相对更加完善，可以满足此次设计的所有要求，而且容易上手。为了做好这次毕业设计我从图书馆和互联网上网查阅了大量的相关资料，深刻理解了毕业设计任务，明确了毕业论文要求，安排
8、了设计方案步骤，最后完成了毕业设计作品。本次毕业设计所要求的是带自定制语音功能的数字钟，可以学习利用单片机的定时器设计时间计时处理，这在许多电子设备上是常用的功能。它的功能要求如下所述：1）使用文字型 LCD 显示器来显示现在的时间2）显示格式为“时时：分分：秒秒”3）具有四个按键操作来设置现在的时间4）自定义录取音乐闹铃程序执行后，工作指示灯 LED 闪动，表示程序开始执行，LCD显示器显示“00：00：00” ，然后开始计时，操作键 K1K4 动作如下： 操作键 K1：进入设置现在的时间。 操作键 K2: 设置小时。 操作键 K3：设置分钟。 操作键 K4：完成设置。为了实现上述功能，本次
9、设计主要采用了单片机技术来实现3对时钟电路的控制，采用 mega16 芯片和 LCD 液晶显示芯片来控制整个电路，外加 ISD1820 语音芯片。本次设计的带自定制语音功能定时系统，主要有 mega16 单片机部分、LCD 液晶显示器部分、ISD1820 语音部分和按键控制部分组成，文中详细介绍了 LCD 时钟的控制电路、程序以及其所用到的芯片，主要是 mega16 芯片、ISD1820 语音芯片和 1602LCD 芯片，其中 mega16 芯片包括中断系统及定时/计数器，ISD1820 芯片主要功能是录音报时，LCD 芯片主要用于显示时间而按键控制则用于调整时间。42 2 设计思路设计思路2
10、.12.1 数字钟的简单功能说明数字钟的简单功能说明数字钟的基本功能说明如下：1）使用文字型 LCD 显示器来显示现在的时间2）显示格式为“时时：分分：秒秒”3）具有四个按键操作来设置现在的时间LCD 显示器显示“00：00：00” ，然后开始计时，操作键K1K4 动作如下： 操作键 K1：进入设置现在的时间。 操作键 K2: 设置小时。 操作键 K3：设置分钟。 操作键 K4：完成设置。2.22.2 思路说明思路说明要实现上面所要求得功能单靠一个显示器是不行的，所以就需要一些元器件或者芯片来共同实现，这也就用到了单片机中最新功能丰富的 mega16 芯片，而芯片中所用到的无非是中断系统及定时
11、/计数器，它们是时钟时间实现变化必不可少的东西。LCD显示器从其名字上就能看出它主要是用来显示时间数字的，由于它的成本较高所以不像 LED 显示器那么普遍的应用，但是我觉得本次设计中用 LCD 比 LED 更加直观易懂一些，所以选用了 LCD 显示器。最后要实现数字的设置就要有按键的控制，要不此时钟也5就没有用武之地了。为了实现语音功能就需要语音芯片了，这里我选择了 ISD1820 语音芯片。当然，在实现过程中，电源是不可缺少的。3 3 硬件设计硬件设计3.13.1 mega16mega16 芯片的简单介绍芯片的简单介绍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
12、展和大范围推广，广泛应用于工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、通信设备、商业营销设备、医疗电子设备、日常消费类产品、玩具及汽车电子产品等。并且已经深入到工业生产以及人们生活的各个层次中。AVR 单片机是 1997 年由 ATMEL 公司研发出的增强型内置Flash 的 RISC 精简指令集高速 8 位单片机。ATmega16 是基于增强的 AVR RISC 结构的低功耗 8 位 CMOS 微控制器，其引脚排列如图 3-1：6图 3-1 引脚排列图1) VCC：数字电路电源2) GND：地3) 端口 A(PA7PA0)：端口 A 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输
13、出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口 A 处于高阻状态。4) RESET：复位输出引脚。超出最小门限时间的低电平将引起系统复位。低于此时间的脉冲不能保证可靠复位。5) XTAL1：反向振荡器放大器及片内时钟操作电路的输出。6) XTAL2：反向振荡器放大器的输出。7) AVCC：AVCC 为端口 F 以及 ADC 模数转换的电源，需要与VCC 相连接，即使没有使用 ADC 也应该如此。使用 ADC 时应该通7过一个低通滤波器与 VCC 连接。8) AREF：AREF 为 A
14、DC 的模拟基准输出引脚。9) 端口 B、端口 C、端口 D 作为普通 I/O 口与端口 A 的功能基本相同，同时每个端口都有各自独特的其他功能。 ATmega16 的结构框图如图 3-2。AVR 内核具有丰富的指令集和 32 个通用工作寄存器，所有的寄存器直接算数逻辑单元（ALU）相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的数据吐率。8图 3-2 结构框图93.1.1 ATmega16 的时钟电路单片机内部的各种功能电路几乎全是由数字电路组成的，而数字电路的工作离不开时钟信号，每一个工作指令的运行都是在时钟信号的协调下完成的。单片机的时钟电路为整个单片机的工作提供系统时钟信号，也为单片机与其他外接设备之间的通信提供同步信号。1、外接晶体/陶瓷振荡器XTAL1与X
