完整版安徽中医学院本科生毕业论文设计基于单片机技术的数字时钟的实现文档格式.docx

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实习单位:

上海嘉技国际贸易有限公司

安徽中医学院医药信息工程学院

2011年5月3日

中文摘要3

ABSTRACT4

第一章绪论5

1.1单片机的发展历史5

1.2本课题设计背景及意义7

第二章相关开发工具和软件介绍8

2.1集成开发环境KeilC518

2.2仿真软件Proteus11

第三章系统概述15

3.1系统框图15

3.2系统硬件概述15

第四章系统的实现17

4.1系统的硬件实现17

4.1.1基本概念17

4.1.251单片机概述18

4.1.3DS1302芯片22

4.1.4LCD芯片和阵列式键盘23

4.1.5电路的详细设计26

4.2系统的软件实现29

4.2.1字模软件ZIM022129

4.2.2文字显示的实现30

4.2.3图片显示的实现30

4.2.4键盘功能的实现30

4.2.5基于单片机的数字时钟的实现30

第五章调试与运行35

5.1环境介绍35

5.2系统运行38

5.3系统调试38

第六章总结与展望39

参考文献40

致谢41

附录42

中文摘要

基于单片机的数字时钟在日常的生产生活中已得到广泛应用，例如交通灯对交通的控制、车站码头显示牌显示时间及车船次信息、电冰箱洗衣机等家用电器的应用，有鉴于此进行了本设计的选题工作。

本文介绍数字时钟的系统设计，该系统具有数字时间的显示、文字动画效果的显示及简单图片的显示等功能。

系统以STC11f32XE为核心，结合DS1302主要实现时间的数字形式显示。

系统的液晶显示器为NOKIA5110,负责时间图片等的显示。

4*4阵列式键盘实现该键对应数字在显示器上的显示。

通过系统显示器，配合简单操作提供友好用户界面。

系统软件设计包括单片机编程，用C语言实现。

通过向单片机下载软件，最终实现键盘的输入显示，显示器对图片文字等信息的显示，动静态文字的实现，时间的显示等功能。

关键字：

数字时钟；

单片机；

编程；

字模

ABSTRACT

ThedigitalclockbasedonSingle-chipMicrocomputerusedwidelyinourdailylife,suchasthetrafficcontroloftrafficlights,thedisplayingtimeandtravellingtimeinformationonthedisplayboardsofstationterminal,theofdigitalclockandthesystemcandisplaythedigitaltime,theresultoftextandanimation,andthesimpleimages.ThesystemusesSTC11f32XEasthecoreandcombineswiththeDS1302toachievethetimedisplayindigital.TheliquidcrystaldisplayofthesystemisNOKIA5110,whichisresponsibleforthedisplayoftimeandpictures.Thekeyboardin4*4arrayisusedtodisplaythecorrespondingnumbersofthekeyboardonthemonitor.Throughthesystemmonitor,itprovidesafriendlyuserinterfacewithasimpleoperation.ThesystemsoftwaredesignincludesSingle-chipMicrocomputerprogramming,whichisperformedbyClanguage.

ThroughdownloadingsoftwaretotheSingle-chipMicrocomputer,wecanachievealotfunctions,likedisplayingthekeyboardinput,displayingtheinformationofimagesandtextonthemonitor,achievingthedynamicandstatictext,displayingthetime,etc.

Keywords:

DigitalClock；

Single-chipMicrocomputer；

programming；

Matrix

第一章绪论

1.1单片机的发展历史

1946年第一台电子计算机诞生至今，依靠微电子技术和半导体技术的进步，从电子管——晶体管——集成电路——大规模集成电路，使得计算机体积更小，功能更强。

特别是近20多年时间里，计算机技术获得飞速的发展，计算机在工农业，科研，教育，国防和航空航天领域获得了广泛的应用，计算机技术已经是一个国家现代科技水平的重要标志。

单片机诞生于20世纪70年代，如Fairchild公司研制的F8单片微型计算机。

所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元（CenterProcessingUnit,也即常称的CPU）和数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）及其他IO通信口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统，而现代的单片机则加上了中断单元，定时单元及AD转换等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。

单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。

（1）SCM即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。

“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。

在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。

（2）MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：

不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。

它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。

从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。

在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。

Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。

因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。

（3）单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；

因此，专用单片机的发展自然形成了SOC化趋势。

随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。

因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

20世纪70年代，微电子技术正处于发展阶段，集成电路属于中规模发展时期，各种新材料新工艺尚未成熟，单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模还比较小，功能比较简单，一般均把CPU、RAM有的还包括了一些简单的IO口集成到芯片上，Fairchild公司就属于这一类型，它还需配上外围的其他处理电路方才构成完整的计算系统。

类似的单片机还有Zilog公司的Z80微处理器。

1976年Intel公司推出了MCS-48单片机，这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机，并推向市场。

它以体积小，功能全，价格低赢得了广泛的应用，为单片机的发展奠定了基础，成为单片机发展史上重要的里程碑。

在MCS-48的带领下，其后，各大半导体公司相继研制和发展了自己的单片机，如Zilog公司的Z8系列。

到了80年代初，单片机已发展到了高性能阶段，如Intel公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列等等,此外,日本的著名电气公司NEC和HITACHI都相继开发了具有自己特色的专用单片机。

80年代，世界各大公司均竞相研制出品种多功能强的单片机，约有几十个系列，300多个品种，此时的单片机均属于真正的单片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的IO接口、多种中断系统，甚至还有一些带AD转换器的单片机，功能越来越强大，RAM和ROM的容量也越来越大，寻址空间甚至可达64kB，可以说，单片机发展到了一个新的平台。

[1,2]

1.2本课题设计背景及意义

自20世纪以来，电子技术获得了飞速发展，各种电子产品进入到我们生活的方方面面，促进了社会信息化程度的提高。

同时电子产品性能不断提高，产品更新换代不断加快。

而随着电子技术的迅猛发展，各种家用电器（包括消费类电子产品等）被大部分家庭需要和使用。

为了满足人们的生活需要，提高家电的技术含量，实现家电的智能化、自动化势在必行。

与此同时，单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易，广泛应用于智能生产和工业自动化上，而且现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品如手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都会集成有单片机。

单片机类家用电器开发应用潜力巨大。

在日常生活中，发条钟常会因为机械故障致使时钟停工，电池钟常会因为电池没电或漏液导致时钟停工，而基于单片机技术的数字时钟则能克服上述两种时钟的缺点。

数字时钟是采用电路实现对时、分、秒显示的计时装置，广泛用于家庭、车站、码头、办公室等公共场所。

成为人们日常生活中必不可少的用品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字时钟的精度，远远超过了老式钟表，钟表数字化给人们生产生活带来了极大地方便和质量的提高，并会在我们的生产生活中扮演越来越重要的角色。

本设计所实现的基于单片机技术的数字时钟系统具有功耗小、成本低的特点，具有很强的实用性，且系统具有一定的可扩展性。

设计数字时钟的最终目的是能把它应用到实际中去。

如十字路口交通灯的控制，车站的日期时间显示，实时控制系统以及仪器仪表，家用电器等各个领域。

由于它的应用领域广，技术要求各不相同，但总体设计方法和研制步骤相同。

相信随着科技的进步技术的发展与制作工艺的改进，单片机应用的广度和深度都会更进一步，基于单片机技术的各类生产生活用品会更加深刻地改变我们的生活。

第二章相关开发工具和软件介绍

2.1集成开发环境KeilC51

单片机的程序设计需要在特定的编译器中进行。

编译器完成对程序的编译、连接等工作，并最终生成可执行文件。

对于单片机程序的开发，一般采用Keil公司的μVison系列的集成开发环境，支持汇编语言以及C51等的程序设计。

另一方面，C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。

目前，使用C语言进行程序设计已经成为单片机软件开发的一个主流。

KeilμVison系列是德国KeilSoftware公司推出的51系列兼容单片机软