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1、东华理工大学长江学院毕业设计（论文）1东华理工大学长江学院毕毕 业业 设设 计计题题 目目 基于基于 89C52 单片机的电子时钟设计单片机的电子时钟设计 英文题目英文题目 Electronic Clock Design Based on 89C52 学生姓名学生姓名 陈志仁陈志仁 学学 号号 09325202 专专 业业 电子信息工程电子信息工程 系系 别别 机械与电子工程系机械与电子工程系 指导教师指导教师 黄河黄河 职职 称称 讲讲 师师 二二 零零 一一 三三 年年 六六 月月东华理工大学长江学院毕业设计（论文）2摘 要至今,微处理器的发展已有 40 多年的历史，起初由美国 Intel
2、 公司首推的 4 为微处理器 Intel4004，实现将单片处理器和运算器等元件集成在一片电路芯片上。此后微处理器的迅猛发展，微处理器内集成的元件也越来越多，其中包括增加了存储器、I/O 接口电路、定时/计数器、串行通信口、中断控制、系统总线以及系统时钟等，大大加强了微处理器的性能，并针对特定的领域制作出最大效率的微处理器。不同功能的微处理器称为微控制器，也被我们简称为单片机。本文主要介绍以单片机 ST89C52 和 DS12C887 时钟芯片为核心的电子时钟显示，LCD1602 为液晶显示器件，此电子时钟显示具有年月日等基本时间显示，以及秒表计时处理、闹钟定时、蜂鸣、温度的设计。单片机通过对
3、时钟、温度等数据处理后传送至 LCD 显示输出，也可通过按键对时间进行调节。通过单片机外围接口的扩展实现温度采集等功能。关键词：电子时钟；AT89C52；计时；温度东华理工大学长江学院毕业设计（论文）3ABSTRACTThis project mainly introduces that the electronic clock which based on microcontroller ST89C52 display.LCD1602 Liquid crystal display devicess electronic clock display has the date and time
4、display.Stopwatch timing processing, alarm clock timing and the design of buzzer, temperature.SCM through the clock, temperature and other data processing and transmits signals to the LCD display output, also by adjusting button for time.Through the expansion of single-chip peripheral interface to a
5、chieve temperature acquisition functions.Key words: electronic clock;ST89C52;timing ;temperature东华理工大学长江学院毕业设计（论文）4第一章 绪论1.1 系统设计的背景和意义1.1.1 电子时钟设计的背景 随着微电子技术的迅猛发展，电子产品技术也得到了很大的提高，单片机技术也同样水涨船高。单片机是把一个计算机系统集成到一个芯片上，它的产生是近代计算机技术发展史上一个重要的里程碑，它标志这计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。以单片机为核心的智能化产品将计算机技术、信息处理技术和电
6、子测量与控制技术结合在一起，把智能赋予各种机械装置，对传统的产品结构和应用方式产生了本质性的变革。由于其微小的体积和低成本的投入已普遍涉及现代人类生活中所用的电子和机械产品中，其中手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、电脑以及鼠标等电脑配件中都集成有至少 1 部单片机。1.1.2 电子时钟设计的意义从古时的日晷、沙漏计时到近代的机械计时，再延续到现代的通过数字电路实现计时，其定时的准确性和精度都不是非常的理想，随着单片机的体积小、易控制、功能强、价格低廉、稳定可靠、集成度高等优点，注定了它的广泛普及。在智能家居、工业控制、通信、航天等领域有着极大的作用。电子时钟集成的单片机，极大的提高了电子
7、时钟显示的准确性和快捷性，最大化的方便了人们。此外由于单片机的精确性大到工业过程中的大型控制系统，小到早已遍及全世界的儿童玩具和智能家居控制，无时无刻的影响和方便人类的生活。同样的因为单片机的功能强、体积小、质量轻、灵活好用、性价比高等优良的性能，使得它可以更好地融入到更多更全面的系统中，可以构成许多功能不同的微电子产品。根据这种实际情况，设计了只采用一个单片机制作的多功能电子时钟，具备了最基本的时间日期显示功能，定时闹铃功能和温度显示功能，以及秒表功能，还可以针对家电等电气产品的自动控制对其进行相应的扩展，同样可以避免操作繁琐的控制器而产生的失误，准确实现“一对多”的控制；温度传感器的添加，
8、使得此电子时钟可以准确，快捷的进行温度显示，为人们的生活工作提供的极大的便利。对此设计还可以进一步的扩展利用，也可在此设计添加湿度传感器，进而实时进行湿度的显示。东华理工大学长江学院毕业设计（论文）51.1.3 电子时钟设计的应用 电子钟已成为人们日常生活中不可或缺的生活品，广泛是广场，旅店等公共场合的必须设施，给人们的衣食住行带来极大的方便。由于单片机集成系统技术的迅猛发展，使电子时钟具有走时准确、性能稳定、携带方便、性价比高等优点可以构成许多功能不同的微电子产品。 1.2 方案论证电子时钟电路的种类繁多，有通过数字电路和单片机集成等等，针对各种各样的情况或者不同领域所需要的电子时钟的要求也
9、不尽相同，在生活上需要的电子时钟精度就没有多大的要求，而在工业控制和航天等一些需要精准的时间便需要高精准的电子时钟，本设计的题目是基于89C52单片机的电子时钟设计，此设计的需要正常显示的是年、月、日、星期、时、分、秒。本设计需要硬件系统和软件系统的结合。1.2.1 方案 1基于 STC89C52 单片机的电子时钟的设计此方案是直接使用STC89C52单片机的集成电路来进行电子时钟的设计。相比于常用的51单片机STC89C52增加了一些功能，核心CPU为8位使用灵巧以及可编程Flash存储器，成为了嵌入式系统的应用变得更加的灵活多样，解决方案也变得有效。首先采用单片机的集成电路来进行计时，便需
10、要此单片机的定时器/计数器每隔一定时间产生的一个中断信号，当中断次数到达一定时会产生一个秒信号，当秒信号累加到了一定值便进行分的累加，依次类推，之后便是时、日、星期、月、年的进位。这样也就实现了利用单片机集成电路的电子时钟的设计。其次通过单片机的集成电路来实现电子时钟的设计，不需要再加入其它的芯片，实现了资源的充分，但是用此方案所设计的电子时钟精度不够，且掉电后数据易丢失，编程复杂。1.2.2 方案 2基于 DS12C887 的电子时钟的设计此种方案是在以单片机为核心装置的基础上，加上一个相关的时钟芯片，此类芯片有许多，比如MC146818,DS12887等等。它们虽然可以满足单片机系统对时钟
11、的相关要求，但是此类芯片连接单片机较为复杂，数据总线和地址总线的占用颇多，且芯片的体积相比其它较大，在如今寸土寸金的时代此种芯片已变得越来越不合适，由于近年来愈来愈多串行接口的芯片的广泛应用，也产生了一些串行接口的时钟芯片，其中东华理工大学长江学院毕业设计（论文）6DS12C887便是其中的一种它的综合性能相比MC146818,DS12887等较好且价格公道的串行接口时钟芯片。通过52单片机的核心控制和DS12C887时钟芯片的辅助，实现单片机的同步信号，加上一些基本必要电路进行集成来构成整个电子时钟设计的完成，其中外加的电路有显示电路、键盘电路、闹铃电路。如果想在此系统进行扩展还可在电路上增
12、设相应的电路。由于在系统设计时，需要考虑诸多因素：功耗、精确度、软件编程的简便，芯片的体积、芯片成本等。结合上述的各种影响DS12C887芯片为最佳选择，故方案2被采用。第二章 电子时钟的硬件设计2.1 单片机的选择 单片微型计算机简称为单片机，是典型的嵌入式微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：存储器、中央处理器（CPU）和 I/O 接口电路等。因此，单片机只需要配合适当的软件及外部设备，便可成为一个单片机控制系统。单片机经历 SCM、MCU、SoC 三大阶段的发展，使得单片机具有了多功能、高性能、低电压、低价格、低功耗、大存储容量、强 I/O 功能及
13、较好的兼容性等优点。1、多功能 单片机中尽可能地把诸多模块都集成在一块芯片上，使得单片机可以实现的功能更加繁多。其中把 ADC、DAC 以及多路模拟开关和采样/保持器乃至 LED 等显示驱动器集成在单片机芯片中，也就是外围器件的内置化。2、高性能为了提高执行速度和执行效率，单片机开始使用 RISC 结构、流水线和 DSP 的设计技术，使单片机的性能有了显著的提高。由于系统资源和系统复杂程度的增加，开始使用高级语言来开发单片机的程序。使用高级语言明显降低开发难度以及缩短了开发的周期，软件的可读性和可移植性也得到了大大的提升，便于改进和扩充功能。3、低电压和低功耗因单片机使用的场合空间有限，对其体
14、积的要求严格，这也决定了单片机具有低电压和低功耗的特性非常重要。目前单片机制造工艺普遍应用 CHMOS 工艺，其中 HMOS工艺为互补金属氧化物具有高速度、高密度的特点，再加上 CMOS 工艺具备了低功耗的东华理工大学长江学院毕业设计（论文）7优良特性。由于 CHMOS 工艺的大量采用，很多单片机可以在更低的电压下工作（1.2V或 0.9V），功耗已经降低到 uA 级。这些特性使得单片机系统可以在更小电源的支持下工作更长的时间。目前，国内生产单片机的种类繁多，在此，我们采用为 89C52 单片机为主控制器。89C52 内置 8 位中央处理器、256 字节内部数据存储器 RAM、8k 片内部程序
15、存储器（ROM）32 个双向输入/输出(I/O)口、3 个 16 位定时/计数器和 5 个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，89C52 还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结 CPU 而 RAM 定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存 RAM 数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。89C52 具有 PDIP(40pin)和 PLCC(44pin)两种封装形式。2.2 单片机的基本简介单片机有两种基本结构：一种是在通用微型计算机中广泛采用的，数据存储器和程序存储器共用一个存储器空间的结构，称为“冯诺依曼” （Von
16、Neumann）结构。另一种称为“哈佛” （Harvard）结构是将数据存储器和程序存储器完全分开，采用不同的访问指令进行访问，目前的单片机多采用“哈佛”结构。2.2.1 89C52 单片机主要功能特性 标准 MCS-51 内核和指令系统 片内 8kROM(可扩充 64kB 外部存储器) 32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM(可扩充64kB 外部存储器) 3 个 16 位可编程定时/计数器 时钟频率 3.5-12/24/33MHz 向上或向下定时计数器 改进型快速编程脉冲算法 6 个中断源 5.0V 工作电压 全双工串行通信口 布尔处理器帧错误侦测 4 层优先级中断结构自动地址识别 兼容 TTL 和 CMOS 逻辑电平 空闲和掉电节省模式 PDIP(40)和 PLCC(44)封装形式东华理工大学长江学院毕业设计（论文）82.2.2 8
