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1、基于单片机的数字式时钟设计(硕士论文) 青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书(论文) 摘 要 本文介绍了基于 AT89C51 单片机的数字式时钟的设计,详细表达了系统硬件、软件的具体实现过程。本文在硬件、软件设计上均采用模块化的方法,使得在设计和调试方面取得很大的方便。论文重点阐述了数字钟硬件中 MCU 模块、按键模块、显示模块等相关模块的模块化设计及制作;软件同样采用模块化的设计,包括中断模块、时间调整模块等设计,并采用简单流通性强的C语言编写实现。本设计实现了年、月、日及时、分、秒的显示和时间修改的功能。通过比照实际的时钟,查找出误差的来源,确定调整误差的方法,尽可能的减少误差,使得系统
2、可以到达实际数字钟的允许误差范围内。关键字:AT89C51 单片机;数字钟;模块化; I青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书(论文) Abstract This paper introduced the design of digital clock based on SCM of AT89C51,The specific process of how the system hardware and software achieved were detailed description through the design of multifunction digital clock. Th
3、e modular design and production ,which consisted of MCU module ,key module, display module and the associated control module ,were mainly recounted; As well as hardware designing, software design use the same method ,consists suspension module, time adjust module, and that ues the C language to achi
4、eve because of its simple and strong negotiability. In this design the functions of time adjusting and displaying year, month, day and hour, minute, second have been achieved. And by comparing the actual clock ,find out the source of the error and determined the method of adjusting error, reduce err
5、ors as much as possibly, so this system can achieve a practical digital clock with error within the permissible range Key words : AT89C51 microcontroller ; Digital clock; Module design;II青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书(论文) 目录 摘 要. I Abstract II 1 绪 论 1 1.1 课题背景1 1.2 课题意义1 1.3 数字式时钟的应用 2 1.4 本章小结2 2 单片机简介3 2.1 单
6、片机的选择. 3 2.1.1 单片机的特点 4 2.1.2 单片机的应用领域5 2.2AT89C51单片机的根本结构 6 2.2.1AT89C51单片机简介6 2.2.2AT89C51单片机工作的根本时序. 8 2.2.3AT89C51单片机的内部结构及存储器配置8 2.3 本章小结. 10 3数字式时钟的硬件设计11 3.1 昀小系统设计 11 3.2 数字式时钟的外围电路设计 13 3.2.1时钟电路13 3.2.2LCD显示电路. 13 3.2.3电源电路15 3.2.4按键电路15 3.2.5复位电路16 3.3 本章小结. 16 4 数字式时钟的软件设计 17 4.1 系统软件设计内
7、容17 4.2 主程序 18 4.3 时钟设置子程序. 20 4.4 中断子程序22 4.5 LCD显示子程序. 25 4.6 本章小结. 26青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书(论文) 5 数字式时钟的 Protues 软件仿真. 27 5.1Protues软件的概述27 5.2Protues软件的功能特点. 27 5.3Protues软件具有4大功能模块. 28 5.4数字式时钟的Proteus软件仿真. 29 5.4.1 Proteus软件仿真. 29 5.4.2 电路功能仿真29 5.4.3 Keil软件30 5.4.4 数字式时钟的Protues软件仿真. 32 5.5本章小结
8、35 结 论 36 致 谢 37 参考文献 38 附 录 39青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书(论文) 1 绪 论 1.1 课题背景 单片机自 1976 年由 Intel 公司推出 MCS-48 开始,迄今已有二十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点,目前已经渗入到人们工作和生活的各个方面,几乎“无处不在,无所不为。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速开展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC 机外围以及网络通讯等广阔领域。 单片机有两种根本机构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的,将程序存储器和数据
9、存储器合用一个存储空间的结构,称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开,分别寻址的结构,一般需要较大的程序存储器,目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。 本文讨论的单片机多功能定时器的核心是目前应用极为广泛的 51系列单片机,配置了外围设备,构成了一个可编程的计时定时系统,具有体积小,可靠性高,功能强等特点。不仅能满足所需要求,而且还有很多功能可供开发,有着广泛的应用领域。 20世纪 80年代中期以后, Intel 公司以专利转让的形式把 8051内核技术转让给许多半导体芯片生产厂家,如 ATMEL、PHILPS、ANALOG、DEVICES、DALLA
10、S等。这些厂家生产的芯片是 MCS-51 系列的兼容产品,准确地说是与 MCS-51 指令系统兼容的单片机。这些兼容机与 8051 的系统机构(主要是指令系统)相同,采用 CMOS 工艺。因而,常用 80C51 系列来称呼所有具有 8051 指令系统的单片机,它们对 8051 单片机一般都作了一些扩充,更有特点。其功能和市场竞争力更强,不该把它们直接称为 MCS-51 单片机,因而 MCS只是 Intel 公司专用的单片机系列型号。 MCS-51 系列及 80C51单片机有很多种品种。它们引脚及指令系统相互兼容,主要在内部结构上有些区别。目前使用的 MCS-51 系列单片机及其兼容产品通常分为
11、以下几类:根本型、增强型、低功耗型、专用型、超 8位型、片内闪烁存储器型。 1.2 课题意义 在日常生活和工作中,我们常常用到定时控制,如扩印过程中的曝光定时等。早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的,其定时准确性和重复精度都不是很理想,现在根本上都是基于数字技术的新一代产品,随着单片机性能价1 青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书(论文) 格比的不断提高,新一代产品的应用也越来越广泛,大可构成复杂的工业过程控制系统,完成复杂的控制功能。小那么可以用于家电控制,甚至可以用于儿童电子玩具。它功能强大,体积小,质量轻,灵活好用,配以适当的接口芯片,可以构造各种各样、功能各异的微电子产
12、品。 随着电子技术的飞速开展,家用电器和办公电子设备逐渐增多,不同的设备都有自己的控制器,使用起来很不方便。根据这种实际情况,设计了一个单片机多功能定时系统,他可以防止多种控制器的混淆,利用一个控制器对多路电器进行控制,同时又可以进行时钟校准和定点打铃。它可以执行不同的时间表(考试时间和日常作息时间)的打铃,可以任意设置时间。这种具有人们所需要的智能化特性的产品减轻了人的劳动,扩大了数字化的范围,为家庭数字化提供了可能。 1.3 数字式时钟的应用 数字点钟具有走时准确,一钟多用等特点,在生活中已经得到广泛的应用。虽然现在市场上已有现成的电子钟集成电路芯片出售,价格廉价、使用也方便,但是人们对电
13、子产品的应用要求越来越高,数字钟不但显示当前的时间,而且可以显示日期、农历、以及星期等,给人们的生活带来了方便。另外数字钟还具备秒表和闹钟的功能,且闹钟铃声可自选,使一款电子钟具备了多媒体的色彩。 时间对人们来说总是那么珍贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前时间。忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗憾无伤大雅。但是一旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。电子钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品,广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的开展和采用了先进的石英技术,使电子钟具有走时准确、性能稳定、携
14、带方便等优点,它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。 1.4 本章小结 本章主要介绍了单片机的历史开展过程,单片机的产生与开展给人们带来了那些影响。以及数字钟在日常生活中的具体应用给日常生活带来的方便。 2 青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书(论文) 2 单片机简介 本次设计的主要思想:使用整个单片机作为中央控制器,由单片机执行采集时钟芯片的时间信号并通过显示模块来输出信号及相关的控制功能。时钟芯片产生时钟信号,利用单片机的 I/O口传输给单片机;并通过 I/O口实现 LCD的显示。系统设有 4个按键可以对时、分、秒、年、月、日进行调整,还可以设置闹钟。整个框图如图 2-1所示。图
15、2-1 系统整体框图 2.1 单片机的选择 随着计算机及电子技术的飞跃开展,单片机也在不断更新换代,并成为电子系统中进行数据采集,信息处理,通信联络和实施控制的重要器件。单片机技术已渗入到了各个领域,在智能仪器仪表,工业监测控制,电力电子,汽车电子等方面得到了广泛的应用,并取得了巨大的成果。在今后假设干年,MCS-51 单片机的应用仍将占主要地位,仍然是我国单片机应用领域的主流机型。现今各个领域的工程技术人员都应掌握单片机应用技术。 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大局部功能集成在一块小芯片上,但是它具有一个完整计算机所需要的大局部部件: CPU、内存、内部和外部总线系统。单片机是将中央处理器,随机存储器。只读存储器,定时器芯片和 I/O接口电路集成于一个芯片上的微控制器。 单片机也被称为微控制器(Microcontroler),是因为它昀早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器开展而来。昀早的设计理念是通过将
