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moderntimingdevices.Comparedwiththetraditionalmechanicalwatch,ithasatravel-timeaccuracy,displayandintuitiveandsoon.Itisatimeperiodof24hours,substantiallyfull-scaleas"

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anothertimewithaschoolfunction,memoryfunctionafterpoweroutages,powerrestorationcanberealizedwhenthetimesynchronizationandsoon.

ThedesignbytheMCUAT89S51chipandLEDdigitaltubeasthecore,supplementedbythenecessarycircuitrytoformasinglechipdigitalclock.

KEYWORDS：

shrapnel，machine，digital，clock，LED，digital，tube，display，button

目录

摘要………………………………………………………Ⅰ

ABSTRACT……………………………………………………Ⅱ

前言……………………………………………………………1

1.电子时钟的设计与制作……………………………………2

1.1选题的目的和意义……………………………………1

1.2单片机的介绍……………………………………2

1.2.1单片机的组成及特点………………………4

1.2.2单片机的特点…………………………………4

1.2.3单片机的应用…………………………………4

1.2.4单片机在实时控制中的应用…………………5

1.2.5单片机在分布式多机系统中的应用……………5

1.2.6单片机在人类生活中的应用……………………5

1.2.7单片机的现状和未来……………………………5

1.3设计任务与要求…………………………………………6

1.4方案设计选择……………………………………………6

1.4.1温度检测的选择…………………………………7

1.4.2功放部分的选择…………………………………7

1.4.3单片机的选型……………………………………8

1.5单片机构成的现代电子系统将成为主流电子系统……8

1.6单片机将造就新一代电子精英…………………………9

1.7单片机带你进入智能化电子领域………………………9

1.8单片机带你进入计算机工控领域………………………9

1.9单片机带你进入最具魅力的电子世界…………………9

1.10单片机简介……………………………………………10

1.10.1单片机的组成……………………………………10

1.10.2存储器的内部构造………………………………11

1.10.3存储器的工作原理………………………………11

1.10.4半导体存储器的译码……………………………12

1.10.5单片机的主要处理中心CPU……………………12

1.10.6单片机的指令系统和汇编语言程序……………13

1.11单片机简介……………………………………………15

1.11.1单片机在医用设备领域中的应用………………15

1.12微处理器与单片机……………………………………15

2．AT89S51芯片简介………………………………………16

2.1内部结构………………………………………………16

2.1.1中央处理器………………………………………17

2.1.2数据存储器（RAM）………………………………17

2.289S51的引脚说明………………………………………19

2.2.1Pin9：

RESET/Vpd复位信号复用脚………………19

2.2.2Pin30：

ALE/PROG引脚……………………………20

2.2.3Pin31：

EA/Vpp引脚………………………………20

3.驱动器74LS245简介………………………………………20

4.LED数码管简介……………………………………………22

4.1LED数码管显示器结构与原理………………………22

4.2LED显示器接口及显示方式…………………………22

4.2.1数码管使用条件…………………………………24

5.相关硬件的其他元器件的简介……………………………24

5.1晶体振荡器简介………………………………………24

5.2电子电容器的标识……………………………………24

5.2.1电容器标识的方法………………………………25

5.2.2常用电容的几项特性……………………………26

5.2.3电容容量的标注及使用常识……………………26

5.3电阻的选用简介………………………………………27

5.3.1作用………………………………………………27

5.3.2计算原则…………………………………………28

5.3.3注意………………………………………………28

6.电路制作原理制作分析……………………………………29

6.1主程序执行流程图……………………………………29

6.2数码管显示模块………………………………………33

6.3定时器计数器T0中断服务程序……………………‥33

6.4按键处理模块…………………………………………33

6.5整个电路原理图………………………………………33

致谢………………………………………………………‥36

参考文献………………………………………………………36

附录一…………………………………………………………37

附录二…………………………………………………………40

前言

近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往十作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。

而通常通过单片机设计数字时钟有2种方法：

一是通过单片机内部的定时器计数器。

采用软件编程实现时钟计数，一般称为软时钟，这种方法硬件线路简单，程序比较复杂，系统功能一般与软件有关。

通常用于对时间精度要求不高的场合。

二是采用时钟芯片，它的功能强大，功能不见集成在芯片内需，自动产生时钟相关功能。

硬件成本较高，软件编程简单，通常对时钟精确度要求较高的场合。

因此本次设计中以单片机的发展过程和发展方向为背景，介绍了单片机的输入输出的工作原理和操作方法，中断的工作原理和操作方法。

74LS245的工作原理和方法，LED的内部结构。

电路设计及调试过程，本次做的数字时钟十以（AT89S51）为核心，结合相关的元器件（共阴的LED数码管显示器、驱动器74LS245），在配以相应的软件，达到制作简易数字钟的目的，其硬件部分难点在于元器件的选择、布局及焊接。

数字时钟的系统软件程序、有：

由主程序和子程序组成，主程序包含初始化参数设置，按键处理，数码管显示模块。

在设计的时候、各个模块都采用子程序结构设计。

在主程序调用，由于定时器计数器采用中断方式处理，因此还用辨析定时器，中断服务子程序，在定时器，计数器中断服务子程序中对时钟进行调整。

第一章电子时钟的设计与制作

1.1选题的目的和意义

带有语音功能的电子产品和电子设备近年来广泛地出现在我们的生活中。

语音时钟是现在电子时钟多功能化发展的一个方向，将语音引入到时钟中实现时间的语音播报。

本设计是一个基于凌阳61A单片机的语音报时系统，利用凌阳61A板这样一种本身就带有语音识别和播放功能的单片机来进行时间的播报。

并且用SPLC501液晶显示器显示当前的时间、日期、星期、农历、闹铃开关。

单片机是实现各种控制策略和算法的载体。

因其功耗低，超小型，低成本，功能完整，非常适用于便携式仪表和就地式显示控制仪表，在国内越来越受到用户的重视和广泛的应用。

随着单片机集成化程度的不断提高，现代单片机已经具备了数字信号处理功能，使语音信号处理用单片机实现成为可能。

SPCE061A是以μ'

nSPTM16位微控制器及信号处理器芯片为内核的16位单片机，采用模块式集成结构，片内集成了2KBRAM、32KBFlash、ADC、DAC、并行I/O等。

1.2单片机的介绍

单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。

它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/O）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

单片机的发展

如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段。

1.第一阶段（1976-1978）：

单片机的控索阶段。

以Intel公司的MCS–48为代表。

MCS–48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola、Zilog等，都取得了满意的效果。

这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。

2.第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。

Intel公司在MCS–48基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS–51。

它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。

1）完善的外部总线。

MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。

2）CPU外围功能单元的集中管理模式。

3）体现工控特性的位地址空间及位操作方式。

4）指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。

3.第三阶段（1982-1990）：

8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。

Intel公司推出的MCS–96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。

随着MCS–51系列的广泛应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D（模/数）转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路的功能，强化了智能控制的特征。

4.第四阶段（1990—现在）：

微控制器的全面发展阶段。

随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展。

将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

单片机的主要发展趋势。

CMOS化。

近年，由于CHMOS技术的进步，大地促进了单片机的CMOS化。

CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。

单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。

CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。

采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。

随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。

目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns。

因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。

低功耗化。

单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；

使用电压在3V-6V之间，完全适应电池工作。

低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。

低电压化。

几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。

允许使用的电压范围越来越宽，一般在3V-6V范围内工作。

低电压供电的单片机电源下限已可达1-2V。

目前0.8V供电的单片机已经问世。

低噪声与高可靠性。

为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。

大容量化。

以往单片机内的ROM为1KB-4KB，RAM为64B-128B。

但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。

为了适应这种领域的要求，需运用新的工艺，使片内存储器大容量化。

目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。

高性能化。

主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。

采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。

现指令速度最高者已达100MIPS（MillionInstructionPerSeconds，即兆指令每秒），并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。

这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。

由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其I/O功能，由此引入了虚拟外设的新概念。

小容量、低价格化。

以4位、8位机为中心的小容量、低价格化也是发展动向之一。

这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛用于家电产品。

外围电路内装化。

这也是单片机发展的主要方向。

随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种处围功能器件集成在片内。

除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外，片内集成的部件还有模/数转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路等。

1.2.1单片机的组成及特点

单片机是微型机的一个主要分支，在结构上的最大特点是把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。

1.单片机的组成

它通过内部总线把计算机的各主要部件接为一体，其内部总线包括地址总线、数据总线和控制总线。

其中，地址总线的作用是在进行数据交换时提供地址，CPU通过它们将地址输出到存储器或I/O接口；

数据总线的作用是在CPU与存储器或I/O接口之间，或存储器与外设之间交换数据；

控制总线包括CPU发出的控制信号线和外部送入CPU的应答信号线等。

1.2.2单片机的特点

由于单片机的这种结构形式及它所采取的半导体工艺，使其具有很多显著的特点，因而在各个领域都得到了迅猛的发展。

单片机主要有如下特点：

1）有优异的性能价格比。

2）集成度高、体积小、有很高的可靠性。

单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。

另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。

3）控制功能强。

为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。

单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。

4）低功耗、低电压，便于生产便携式产品。

5）外部总线增加了IC（Inter-IntegratedCircuit）及SPI（SerialPeripheralInterface）等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。

6）单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。

1.2.3单片机的应用

单片机作为计算机发展的一个重要领域。

根据目前发展情况，从不同角度单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。

由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。

它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：

单片机在智能仪表中的应用

单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。

2.单片机在机电一体化中的应用

机电一体化是机械工业发展的方向。

机电一体化产品是指集机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品。

单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。

1.2.4单片机在实时控制中的应用

单片机广泛地用于各种实时控制系统中。

单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。

1.2.5单片机在分布式多机系统中的应用

在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。

多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。

单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。

单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。

1.2.6单片机在人类生活中的应用

自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜爱。

单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。

单片机的应用从根本上改变了传统的控制系统的设计思想和设计方法。

以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。

这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。

1.2.7单片机的现状和未来

单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展，目前单片机功能正日渐完善。

单片机集成越来越多资源，内部存储资源日益丰富，用户不需要扩充资源就可以完成项目开发，不仅是开发简单，产品小巧美观，同时系统也更加稳定。

单片机抗干扰能力加强，使它更加适合工业控制领域，具有更加广阔的市场前景。

单片机提供在线编程能力，加速了产品的开发进程，为企业产品上市赢得宝贵时间。

在线编程目前有ISP和IAP两种。

具备ISP的单片机内部集成FLASH存储器，用户可以通过下载线以特定的硬件时序在线编程，但用户程序自身不可以对内部存储器做修改。

随着单片机的发展，人们对事物的要求越来越高，单片机的应用软件技术也发生了巨大的变化，从最初的汇编语言，开始演变到C语言开发，不但增加了语言的可读性，结构性，而且对于跨平台的移植也提供了方便，另外一些复杂的系统开始在单片机上采用操作系统。

目前低端定位的单片机仍然走俏，但高端的单片机（微处理器）却是风起云涌，SOC技术的发展。

自1997年以来，电子技术应用又增加了一个新的层次——片上系统（SOC）层次。

SOC技术的出现，标志着现代电子技术应用进入了SOC阶段。

从各个发展阶段看，自HW+SW阶段开始，电子技术应用就与单片机紧密地联系在一起。

在FW阶段，作为固件系统的重要核心技术，单片机又以嵌入式技术为基础，再次成为现代电子应用技术的核心技术之一，并为SOC应用技术提供了基础。

SOC为各种应用提供了一个新的实现技术。

这种新的电子系统实现技术促使工业界在近3年中发生了巨大的变化，为信息技术的应用提供坚实的基础，因此，完全可以称之为SOC革命。

同时，SOC也为单片机技术提供了更广阔的应用领域，使单片机应用技术发生了革命性的变化。

随着单片机MCU功能集成化的发展,其应用领域也逐渐由传统的控制扩展到控制处理、数据处理以及数字信号处理（DigitalSignalProcessing,DSP）等领域。

1.3设计任务与要求

（1）、演示作品时能准确显示时钟日历（年月日时分秒），并且可以设置时分秒，年月日星期等，并显示清晰、稳定，并且功放电路效果较好；

发挥部分可以有温度显示

（2）、上述两项功能模块电路，电路板上都必须具有，电路图设计标准、完全；

（3）、元器件安装规范，焊接到位，外观优美；

（4）、其它扩展功能，同学自由发