电子时钟设计.doc

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本科生毕业论文（设计）

基于单片机的电子时钟设计

独创性声明

本人郑重声明：

所呈交的毕业设计是本人在指导老师指导下取得的研究成果。

除了文中特别加以注释和致谢的地方外，设计中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。

与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在设计中作了明确的说明并表示了谢意。

签名：

　　年　　月　　日

授权声明

本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业设计的规定，即：

有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计的复印件和磁盘，允许毕业设计被查阅和借阅。

本人授权许昌学院可以将毕业设计的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编设计。

本人设计中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：

签名：

　　年　　月　　日

指导教师签名：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年　　月　　日

摘要

本文详细介绍了51单片机应用的数据转换显示,动态扫描显示原理，单片机的定时中断原理、从而达到学习，了解单片机相关指令在各方面的应用。

电子时钟系统由AT89C51、LCD显示器、按键、二极管等部分构成，能实现日历的功能,能进行时、分、秒的显示，也具有日历计算、显示、校准、定时时间的设定、温度显示，实现三路开关定时输出等功能。

关键词：

电子时钟；单片机

ABSTRACT

Inthispaper,detailedinformationontheapplicationof51single.chipdisplaydataconversion,digitaldisplayprinciple,dynamicscanshowstheprincipleofsingle.chiptiminginterruptionprinciple,toachievethelearningandunderstandingofsingle.chipinstructioninallaspectsrelatedtotheapplication.ElectronicclocksystemconsistsofAT89C51,LCDdigitaltubes,buttons,diodesandothercomponents,toachievethefunctionofthecalendar,canbehours,minutesandsecondsdisplay.Alsohasacalendarcalculation,displayandclock,acalendarofthecalibration,setthetimefromtimetotime、temperaturedisplay,therealizationofthree.wayoutputfunctions.

Keywords:

electronicclock；SingleChipMicrocomputer

目录

1绪论 1

1.1课题研究的目的和意义 1

1.2电子时钟发展动态 1

2电子时钟设计硬件结构 2

2.1单片机简介 2

2.1.1单片机的基本概念 2

2.1.2单片机的工作原理 2

2.2AT89C51简介 4

2.3DS1302简介 6

2.4温度传感器DS18B20简介 6

2.4.1DS18B20的性能特点 7

2.4.2DS18B20与单片机的接口电路 7

2.5LCD显示 7

2.6电子时钟的原理图 8

3电子时钟软件设计 9

3.1程序设计思想和相关指令介绍 9

3.1.1计时功能的实现与中断服务程序 9

3.1.2时钟误差分析 10

3.1.3时间控制功能与比较指令 10

3.2程序电路图 10

3.2.1程序流程图 10

3.2.2定时中断流程图 11

3.2.3调时功能流程图 13

4电子时钟软件仿真 14

4.1Protues介绍 14

4.2ProteusISIS的仿真步骤 14

4.3KeiluVision2调试软件 15

4.4电子时钟仿真及其结果 17

总结 20

参考文献 21

附录 22

致谢 31

1绪论

随着现代技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现电子时钟变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活。

在现代社会各领域中，广泛需要各种不同的定时系统，来完成定时操作功能。

用单片机实现定时控制，是当前实时控制的发展方向。

而一些定时系统只能满足特定的需要，而定时时间是由研发者根据用户需要输入到系统存储器中的，在使用中用户无法更改。

本系统采用通用单片机定时系统，具有很强的通用性，实用性．并且其定时时间可以根据需要，由用户任意更改，并且可以设定多个定时时间，极大地方便了使用者。

系统选用单片开发机。

具有体积小、电路简单、操作便捷、价格低廉、运用灵活、使用方便等特点。

系统中，定时时间到达时将相应的LED灯点亮，此功能也可变为其他功能从而应用到更广泛的领域．例如：

定时开启电源、打开阀门自动浇水等。

1.1课题研究的目的和意义

数字电子时钟是一个无处不在的电子产品，经过多年的发展技术已经相当成熟了，目前广泛应用的电子时钟大多用AT89C51单片机为核心部件制作的，可以实现对年、月、日、时、分、秒的数字显示，通过扩展可实现对电子钟所在地点的温度显示和智能闹钟功能，广泛应用于车站、医院、机场等公共场所的时间显示。

与机械钟表和3V电源半机械钟表相比，数字电子钟有时间精确、减少汞电池的使用等优点。

本课题将通过对市场上的电子时钟的研究，制作一个以AT89C51单片机为核心控制部件的数字式电子时钟，该时钟具有显示年、月、日、时、分、秒，正点报时，温度显示等功能，可以使人们在得到准确时间显示的同时提醒接下来的时间安排，方便人们的生活。

1.2电子时钟发展动态

二十一世纪的今天，最具代表性的计时产品就是电子时钟，它是近代世界钟表业界的第三次革命。

第一次是摆和摆轮游丝的发明，相对稳定的机械振荡频率源使钟表的走时差从分级缩小到秒级，代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械钟或表。

第二次革命是石英晶体振荡器的应用，发明了走时精度更高的石英电子钟表，使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。

第三次革命就是单片机数码计时技术的应用（电子时钟），从原有传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的数字显示方式，直观明了，并增加了全自动日期、星期、温度以及其他日常附属信息的显示功能，它更符合消费者的生活需求。

电子时钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。

随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到数字电子时钟。

在城市的主要营业场所、车站、码头等公共场所使用LCD数字电子钟已经成为一种时尚，但目前市场上各式各样的LCD数字电子钟大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂，功率损耗大等缺点，因此有必要对数字电子钟进行改进。

2电子时钟设计硬件结构

2.1单片机简介

2.1.1单片机的基本概念

单片机，是集CPU，ROM，RAM，计数和多种接口于一体的微控制器。

自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注。

它体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高，价格低廉、可靠性高、灵话性好、开发较为容易，广泛应用于智能生产和工业自动化上。

单片微型计算机（Single-ChipMicrocomputer），简称单片机。

就是将微处理器（CPU），存储器（存放程序或数据的ROM和RAM），总线，定时器/计数器，输入/输出接口（I/O口）和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。

由于单片机的重要应用领域为智能化电子产品。

2.1.2单片机的工作原理

　　单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用命令的形式写下来，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。

为使单片机能自动完成某一特定任务，把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令），这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件——存储器中。

存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。

　　程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令也是一条条顺序存放的，单片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行，必须有一个部件能追踪指令所在的地址，这一部件就是程序计数器PC（包含在CPU中），在开始执行程序时，给PC赋以程序中第一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令，PC在中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，可能是1、2或3，以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行，单片机的芯片如2-1所示。

图2-1单片机芯片

单片机是靠程序运行的，并且可以修改。

通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。

一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路是一块大PCB板,但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别,因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能、高效率、以及高可靠性。

由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？

很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？

原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。

一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸,对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。

单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。

2.2AT89C51简介

AT89C51是一种4K字节闪存可编程可擦除只读存储（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C52是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案，外形及引脚排列如图2-2所