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1、2015届电子信息工程专业毕业设计（论文）重庆三峡学院毕 业 设 计题目基于51单片机定时器的设计与实现院系电子与信息工程学院专业电子信息工程年级 2011级学生姓名学生学号指导教师职称完成毕业设计（论文）时间 2015 年目 录摘要4关键词4第一章 引言61.1 选题背景61.2 选题现状61.3选题意义7第二章 系统设计方案82.1 课题研究内容82.2 技术方案的选择82.2.1 单片机选型82.2.2 时钟芯片选型82.2.3 液晶选择9第三章 硬件系统的设计93.1 系统硬件框图93.2 硬件介绍103.2.1 AT89C51简介103.2.2 DS1302时钟芯片简介113.2.3
2、 LCD1602液晶显示器简介143.3 电路原理图153.3.1 系统电路说明16第四章 软件设计194.1 程序流程图194.2 时间设置的子程序流程图244.3 按钮子程序流程图264.4 定时时间设置子程序28第五章 系统的测试295.1 时间读取测试295.2 定时功能测试29第六章 总结31致谢32参考文献33附录基于51单片机定时器的设计与实现重庆三峡学院电子与信息工程学院电子信息工程专业 重庆万州 404000摘要 本设计是一款关于数字时钟开关的设计方案。该方案使用AT89C51为主控，该单片机属于51单片机，但是用法简单，功能全面，成本低廉。最重要的是，他满足数字时钟的硬件设
3、计要求。AT89C51通过与时钟芯片DS1302进行“三线通讯”并交换时间数据，AT89C51可对DS1302读写操作，需要注意的时是，DS1302写操作前，需要关闭写保护，写完之后需要开启写保护。否则无法完成写操作。AT89C51将获得的数据更新在1602液晶显示屏上，从而方便人眼获得时间信息。本设计主要分为硬件电路设计和软件编程两大方面。其中硬件电路设计主要由单片机、DS1302模块电路和液晶显示电路等多部分组成,而软件编程通过C语言代码来实现。关键词 AT89C51 DS1302 C Clock Design and Implementation Based on 51 single-c
4、hip timer(Electronic and information engineering major in grade 2011,College Of Electronic and information engineering. Chongqing Three Gorges University, Chongqing WanZhou404000)ABSTRACT This design is a design of the digital clock switch. The program uses AT89C51 as the main control, the microcont
5、roller belonging to 51 single-chip, but the usage is simple, full-featured, low cost. Most importantly, he meets the hardware design requirements of the digital clock. With the clock chip DS1302 are three line communication and exchange data through AT89C51, the AT89C51 is the DS1302 to read and wri
6、te operations, need to pay attention to is, DS1302 before a write operation and need to close the write protection, finished after the need to open the write protect. Otherwise you can not complete the write operation. AT89C51 will get the data updated on the 1602 LCD screen, thereby facilitating th
7、e eye to get time information. This design is mainly divided into two aspects of hardware circuit design and software programming. Which hardware circuit design mainly consists of MCU, DS1302 module circuit and LCD display circuit multi part, and software programming by C language code.KEYWORDS AT89
8、C51 real time clock chip DS1302, LCD Monitor 第一章引言1.1 选题背景我国古代早有日晷计时，夜晚，打更人不厌其烦的通报这时间。而其他国家也采用过水计时，火计时，在航海时代，沙漏几乎是每只船必备的计时利器。到后来，科学家惠更斯发现可以根据单摆的频率来计时，于是出现了单摆时钟。凭借人们的智慧，随后又出现了电子钟，甚至是原子钟。我一直在寻求一种方式，来感受时间的魅力。21世纪以来，电子技术呈指数型增长。21世纪是信息的时代，而时间对我们来说是非常宝贵的资源，而繁锁的工作经常会使我们忘记时间。忘记了应该做的事，很多时候很重要事情，一时的耽误就可能造成不可估
9、量的损失。一个精确的报时系统对于我们来说价值是巨大的。显示技术的发展，使得人们获得信息更加直观，高效。数字时钟对于机械时钟来说，更加直观，准确。结合自身能力，我选择用单片机做一款数字时钟。1.2 选题现状现代控制技术中，定时会经常被用到，其应用主要表现在以下方面：(1)在智能仪器里的应用 单片机广泛应用在各种各样的仪器仪表中，能够让仪器仪表更智能化，并且能够提升测量自动化的精度和强度要求，还能简化仪器仪表的硬件结构，达到提升其性价比的目的。 (2)在机电一体化里的应用 机电一体化将会成为机械工业前进的方向。机电一体化就是把传统机械、现代微电子以及电子计算机集成于一体，并且拥能智能化的产品，例如
10、自动化钻床、车床等。单片机越来与强大，性能稳定，资源丰富，已经完全能够胜任一些机械的智能化和自动化工作。 (3)在实时控制中的应用 各式各样的实时控制系统也采用单片机当作其控制器。如：工业测控、高端武器、航天科技、未来机器人等都可采用单片机作为控制器。其拥有的实时处理和控制数据的能力，可以让系统长时间维持在最好的工作状态下，得以提升系统工作效率以及产品的质量。 (4)在分布式多机系统中的应用对于大型的系统，一般通过分布式多机系统完成工作。多机系统是指由功能不同的单片机组合而成，通过串行通信进行相互间的联系和调配工作，各自完成指定的任务。其在这样的系统里面常常以终端机的形式出现，存在于系统的某个
11、节点上，对实时的数据进行测量和分析控制。单片机的稳定性和抗干扰性，让它可以在于恶劣的环境里正常工作。 (5)在人类生活中的应用 自单片机诞生以后，它就开始悄悄改变了人类的日常生活，家用电器、电子玩具、机械设备等装上单片机以后，不仅提高了的智能化程度，还添加了许多新的功能，改善了人们的生活品质。相信以后单片机将给人类带来更加丰富多彩的生活。 由以上分析可以得出结论，单片机已经成为了电子技术发展和应用的一员并在其中产生了重要的作用。它已经从本质上改变了传统设计的自动控制系统的方向和方法。例如以前必须由大规模模拟电路或者数字电路来实现的功能，现在已经可以用单片机的方式来实现了，而这，只需要简单地几行
12、代码。显而易见，单片机会拉动电子技术的发展。本时控开关是由AT89C51单片机、时钟芯片、按键、用户数据存储芯片、LCD显示电路、开关电路以及电源电路组成。主要功能实现如下： 实时时间显示以及定时控制状态显示； 定时断电保护； 按时的对开关进行控制操作；1.3选题意义数字时钟就是运用数字电路来实现对时间进行显示的装置,数字时钟已经普遍的应用于各种场合,各种移动终端都集成了时间显示功能，并且划分为基础功能。它融入了我们的日常生活中并且成为了生活的必需品。随着数字集成电路的发展以及石英晶体振荡电路的大量运用,数字时钟的时间精准度大大提高,并且在一定程度上超过了普通的机械钟表, 时钟的数字化给我们的
13、生活带来了巨大的改变、提升了更好地用户体验，如自动报警系统、机械设备的自动控制、学校使用的自动打铃、定时的广播、城市路灯定时通断、动力的设备控制、微波炉定时、甚至各式各样的定时电器的自动启闭等，所有的这些，都是以数字化时钟为基础的。因此，探索数字时钟并增加其应用，是具有非常的实际意义。因此，本设计方案利用单片机的特性，设计了一种具有定时功能的开关时控开关。 同时，随着近年来声控装置的大量应用，在为人们提供便利的同时，缺点也渐渐的被发现。例如外部的噪音也会使声控装置点亮电灯，这会使开关的节能性受到很大影响。因此人们希望能够够利用实时控制的开关来控制开关电灯。伴随单片机的功能不断完善以及价格的廉价
14、化，智能的时控开关得到了广泛应用。并且，智能的时控开关还可以运用于别的很多领域，因此本文所说的智能时控开关拥有十分重要的意义。第二章系统设计方案2.1 课题研究内容功能：液晶拥有时、分、秒显示时间的功能，通过按键还可以对时间进行校对。同时，本课题还能实现当定时时间到来的时候，通过单片机对继电器进行开断控制。2.2 技术方案的选择2.2.1 单片机主控选型1.51单片机 传统的高性能8位51单片机，运用ATMEL公司高密度且不易丢失的存储器技术，工业级的标志指令集与传统单片机引脚兼容，并且P0口有优良的总线协议，可实现对DS1302的三线通讯并交换数据，而其他IO口，可以满足设计方案的要求。最重
15、要的是，他得供电电压是5V，比较常用，只需要一个USB就可以提供所需电压。2.STM32单片机 STM32单片机是ST公司设计的32位ARM内核单片机，功能十分强劲，上市以来成为单片机应用的宠儿，占领了大部分市场。端口资源丰富，优化的中断优先级系统，并且他得定时器中断与系统中断不冲突，也就是说他得定时器中断可以独立工作，不需要报告CPU，从这点上来说，对51CPU有压倒性的好处。CPU可以抽出更多时间干其他事情，而不是什么中断都要去响应。 处于成本，资源的考虑，ATMEL单片机能够兼容MCS-51，还具有4K字节可编程闪烁存储器以及1000写/擦循环，数据保存时间可达10年等特点。最重要的时，他能够完成本设计的完成所需要达成的任务，所以考虑之后决定选用89C51单片机作为主控单片机。2.2.2 时钟芯片选型目前，市场上常用的串行时钟的电路种类繁多，如PCF8485、 DS1302、DS1307
