单片机多功能电子钟毕业设计论文修改篇1Word格式.docx
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班级：
10电信专升本
指导教师：
张翠侠
多功能电子钟的设计与实现—硬件部分
摘要
电子时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时钟精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点，被广泛应用于生活和工作当中。
另外，在生活和工农业生产中，也常常需要温度，这就需要电子时钟具有多功能性。
本设计主要为实现一款可正常显示时钟/日历、测量环境温度、带有定时闹铃的多功能电子时钟。
本文对当前电子钟开发手段进行了比较和分析，最终确定了采用单片机技术实现多功能电子时钟。
本设计应用AT89C52芯片作为核心，1602LCD液晶显示，使用DS1302实时时钟日历芯片完成时钟/日历的基本功能，同时利用DS18B20温度传感器测量环境温度。
这种实现方法的优点是电路简单，性能可靠，实时性好，时间和温度精度高，操作简单，编程容易。
该电子时钟可以应用于一般的生活和工作中，也可通过改装，提高性能，增加新功能，从而给人们的生活和工作带来更多的方便。
关键词：
电子时钟；
多功能；
AT89C51；
时钟日历芯片；
温度传感器
TheDesignwithInvestigationoftheMulti-functionElectronClock
－TheDesignoftheHardware
Abstract
Theelectronicclockmainlyusestheelectronictechnologymaketheclockcomputerization,thedigitization,withtheclockprecision,smallsize,friendlyinterface,scalableperformanceandothercharacteristics,waswidelyusedinlifeandwork.Measuringtemperature,inlife,industryandagriculturalproduction,soelectronicclockneedmulti-function.
Thedesignforthemainimplementingaclock/calendarcanbedisplayednormal,collectingpersonalambienttemperature,withthetimingalarmofthemulti-functionelectronicclock.
Comparingandanalysisingthedevelopmenttechnologyoftheelectronclock,thedesigndeterminestousetheMCUtechnologytorealizethemulti-functionalelectronclock.ThisdesignapplicationAT89C52asacorechips,1602LCDdigitaldisplaying,usingDS1302real-timeclockchiptocompletethebasicfunctionoftheclock/calendar.AtthesametimethedesignuseofDS18B20temperaturesensorstocollecttheenvironmentaltemperature.Themethodhastheadvantageofbeingsimplecircuit,reliableperformance,goodreal-time,highprecisionofthetimeandtemperature,simplyoperation,easyprogramming.
Theelectronicclockcanbeappliedtothegenerallivingandworking,canalsobemodifiedtoimproveperformance,addnewfunctions,andbringsmoreconvenienttopeople’slifeandwork.
Keywords:
Electronicclock;
Multi-function;
AT89C51;
DS1302;
Temperaturepickup
第一章引言
时间是人类生活必不可少的重要元素，如果没有时间的概念，社会将不会有所发展和进步。
从古代的水漏、十二天干地支，到后来的机械钟表以及当今的石英钟，都充分显现出了时间的重要，同时也代表着科技的进步。
致力于计时器的研究和充分发挥时钟的作用，将有着重要的意义。
一.1多功能电子时钟研究的背景和意义
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展。
在其推动下，现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力的推动和提高了社会生产力的发展与信息化程度，同时也使现代电子产品性能进一步提升，产品更新换代的节奏也越来越快。
时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂容易使人忘记当前的时间。
然而遇到重大事情的时候，一旦忘记时间，就会给自己或他人造成很大麻烦。
平时我们要求上班准时，约会或召开会议必然要提及时间；
火车要准点到达，航班要准点起飞；
工业生产中，很多环节都需要用时间来确定工序替换时刻。
所以说能随时准确的知道时间并利用时间，是我们生活和工作中必不可少的[1]。
想知道时间，手表当然是一个很好的选择，但是，在忙碌当中，我们还需要一个“助理”及时的给我们提醒时间。
所以，计时器最好能够拥有一个定时系统，随时提醒容易忘记时间的人。
最早能够定时、报时的时钟属于机械式钟表，但这种时钟受到机械结构、动力和体积的限制，在功能、性能以及造价上都没办法与电子时钟相比。
电子钟是采用电子电路实现对时、分、秒进行数字显示的计时装置，广泛应用于个人家庭，车站，码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。
由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。
因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
另外，温度实时显示系统应用同样越来越广泛，比如空调遥控器上当前室温的显示、热水器温度的显示等等。
医药卫生、工农业生产上也有很多场合需要测量环境温度。
如果能够在电子时钟上附加温度采集功能，将使电子时钟的应用更加广泛。
一.2电子时钟的功能
电子时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时间精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点，被广泛应用于生活和工作当中。
当今市场上的电子时钟品类繁多，外形小巧别致。
也有体型较大的，诸如公共场所的大型电子报时器等。
电子时钟首先是数字化了的时间显示或报时器，在此基础上，人们可以根据不同场合的要求，在时钟上加置其他功能，比如定时闹铃，万年历，环境温度、湿度检测，环境空气质量检测，USB扩展口功能等。
本设计电子时钟主要功能为：
1.具有时间显示和手动校对功能，24小时制；
2.具有年、月、日显示和手动校对功能；
具有闹铃功能；
3.
4.具有贪睡功能；
5.具有环境温度采集和显示功能；
6.掉电后无需重新设置时间和日期；
7.采用交直流供电电源。
交流供电为主，直流电源为后备辅助电源，并能自动切换。
第二章电子时钟设计方案分析
电子闹钟既可以通过纯硬件实现，也可以通过软硬件结合实现，根据电子时钟里的核心部件——秒信号的产生原理，通常有以下三种形式：
二.1FPGA设计方案
现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray，FPGA），是20世纪70年代发展起来的一种可编程逻辑器件，是目前数字系统设计的主要硬件基础。
FPGA在结构上由逻辑功能块排列为阵列，并由可编程的内部连线连接这些功能块，来实现一定的逻辑功能。
可编程逻辑器件的设计过程是利用EDA开发软件和编程工具对器件进行开发的过程。
由于EDA技术拥有系统的模拟和仿真功能，可读性、可重复性、可测性非常好，所以利用EDA开发FPGA是目前比较流行的方式。
当然，有时根据需要，也会应用MAX+plus开发集成环境进行设计。
正因为FPGA在设计过程中方便、快捷，而且FPGA技术功能强大，能够应用其制作诸如基代码发生器、数字频率计、电子琴、电梯控制器、自动售货机控制系统、多功能波形发生器、步进电机定位控制系统、电子时钟等。
应用FPGA能够将时钟设计为为四种类型：
全局时钟、门控时钟、多级逻辑时钟和波动式时钟。
多时钟系统能够包括上述四种时钟类型的任意组合[2][3][4]。
二.2单片机设计方案
单片机是微型机的一个主要分支，它在结构上的最大特点使把CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。
就其组成和功能而言，一块单片机芯片就是一台计算机。
单片机具有如下特点：
有优异的性能价格比；
1集成度高、体积小、有很高的可靠性；
2控制功能强；
3低功耗、低电压，便于生产便携式产品；
4外部总线增加了I2C、SPI等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构；
5单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。
所以单片机的应用非常广泛，在智能仪表、机电一体化、实时控制、分布式多机系统以及人们的生活中均有用武之地。
单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思路和设计方法。
从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。
这种用软件代替硬件的控制技术，是对生产控制技术的一次革命。
利用单片机的智能性，可方便地实现具有智能的电子钟设计。
单片机均具有时钟振荡系统，利用系统时钟借助微处理器的定时器/计数器可实现电子钟功能。
然而系统时钟误差较大，电子钟的积累误差也可能较大，所以可以通过误差修正软件加以修正，或者在设计中加入高精度时钟日历芯片，以精确时间。
另外很多功能不同的单片机是兼容的，这就更便于实现产品的多功能性。
第三章系统设计
在比较了第二章的三种实现方案之后，考虑单片机货源充足、价格低廉，可软硬件结合使用，能够较方便的实现系统的多功能性，故采用单片机作为本设计的硬件基础。
三.1总体设计
图1系统设计总体框图
3.2电子时钟硬件电路设计
3.2.1单片机最小系统电路设计
本系统以AT89S52单片机为核心，本系统选用12MHZ的晶振，使得单片机有合理的运行速度。
起振电容30PF对振荡器的频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性影响较合适，复位电路为按键高电平复位。
AT89S52单片机最小系统电路设计如图2所示。
图2AT89S52单片机最小系统
3.2.2时钟芯片电路设计
3.2.2.1DS1302芯片介绍
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟日历芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用
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