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论文
毕业设计（论文）中文摘要
（题目）：
数字时钟
摘要：
数字时钟主要是利用数字技术将时钟数字化、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。
本设计主要是以单片机为核心主体进行设计并从而实现一款可正常显示时钟，带有定时闹铃和整点报时的多功能数字时钟。
本文对当前数字时钟的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数字时钟。
本设计应用STC89C51芯片作为核心，LCD液晶显示，使用DS1302实时时钟日历芯片完成时钟的基本功能。
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。
关键词：
数字时钟，STC89C51，时钟日历芯片
毕业设计（论文）外文摘要
Title:
Digitalclock
Abstract:
Thedigitalclockismainlyusesthedigitaltechniquetheclockdigitization,thedigitization,hastheclocktobeprecise,thevolumeissmall,thecontactsurfaceisfriendly,theextendibilitycanstrongandsooncharacteristics,iswidelyappliedmiddlethelifeandthework.
Thisdesignismainlycarriesonthedesigntakethemonolithicintegratedcircuitasthecoremainbodyand,thusrealizesonesectiontobepossibletodemonstratenormallytheclock,havefixedtimethealarummulti-purposedigitalclock.
Thisarticlehascarriedonthecomparisonandtheanalysistothecurrentdigitalclock'sdevelopmentmethod,haddeterminedfinallyusesthemonolithicintegratedcircuittechnologytorealizethemulti-purposedigitalclocks.ThisdesigntakesthecoreusingSTC89C51chip,LCDdemonstratedthatusestheDS1302real-timeclockchiptocompletetheclockthebasicfunction.Thiskindrealizesthemethodmeritistheelectriccircuitissimple,theperformreliably,timelinessisgood,thetimeandthetemperatureprecisionarehigh,thesimplicityofoperator,theprogrammingiseasy.
Keywords:
Digitalclock,STC89C51,clockcalendarchip
目录
1、绪论3
1.1数字时钟的概述3
1.2课题的意义4
1.3背景4
2、设计任务5
2.1基本要求如下：
5
3、方案论证5
3.1显示模块5
3.2时钟模块5
4总体方案5
4.1工作原理5
4.2总体设计6
5、系统硬件设计6
5.1STC89C51单片机最小系统7
5.2时钟模块7
5.3存储器模块8
5.4显示电路8
5.5按键电路9
5.6整体电路10
6、系统软件设计流程12
6.1主程序流程图12
6.2时间设定程序流程图12
6.3闹铃设定流程图14
7、测试与结果分析14
7.1设计难点：
14
7.2可能出现的问题：
14
7.3预期达到的性能指标：
15
8、设计总结15
9、参考资料15
1、绪论
1.1数字时钟的概述
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。
本设计就是要利用现有的技术对原来的数字时钟进行改进，使时钟真正的实现多功能并且更加的可靠与稳定。
1.2课题的意义
数字时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，广泛应用于机场，车站，码头，办公室等公共场所及各个家庭生活当中，成为人们日常生活中不可或缺的必需品。
由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的准确度，远远超过老式钟表，电子产品的刺激使老式钟表的功能也得到了改善，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便。
数字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。
数字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。
可以说，设计多功能数字时钟的意义已不只在于数字时钟本身，更大的意义在于多功能数字时钟在许多实时控制系统中的应用。
在很多实际应用中，只要对数字时钟的程序和硬件电路加以一定的修改，便可以得到实时控制的实用系统，从而应用到实际工作与生产中去。
因此，研究数字时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
1.3背景
20世纪末，数字技术获得了飞速的发展。
在其推动下，现代数字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，同时也使现代数字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]。
如果想知道时间，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数字时钟相比
2、设计任务
2.1基本要求如下：
1）有“时”、“分”、“秒”显示，一分钟误差小于10秒
2）有校时及预置时间功能
3）可设置一组闹钟功能
4）具有整点报时功能
3、方案论证
3.1显示模块
方案一段码显示。
段码显示需要专门的驱动，增大了硬件电路，调试不易。
而且用段码表示不够直观，因此不采用这种方案
方案二单片机控制液晶显示。
控制部分集成在单片机内软件调试，硬件集成度大，为本方案所采用。
3.2时钟模块
方案一基本门电路搭建用基本门电路来实现数字钟，电路结构复杂，故障系数大，不易调试。
方案二单片机编程时钟模块采用DS1302芯片，用单片机设计电路，由于使用软硬件结合的方式，所以电路结构简单、调试也相对方便。
与第一种方案比较优点是非常明显的。
我们选择了第二种方案
4总体方案
4.1工作原理
本设计采用STC89C51单片机作为本次课程设计的控制模块。
单片机可把由DS1302、AT24C02中的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历和闹铃的显示。
以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来的的数据显示出来，并且显示多样化，在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。
4.2总体设计
设计总体框架图如图
5、系统硬件设计
整个电子时钟系统电路可分为五大部分：
中央处理单元（CPU）、复位电路部分、显示部分、键盘输入部分。
5.1STC89C51单片机最小系统
最小系统包括晶振电路、复位开关和电源部分，如图所示：
5.2时钟模块
时钟模块采用DS1302芯片，DS1302时DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息，DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线：
RST复位、I/O数据线、SCLK串行.
电路图如下：
MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。
这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。
5.3存储器模块
存储器采用AT24C02芯片，该芯片带有2KB的串行COMSEEPROM，内部含有256个8位字节，可通12C总线其接口进行读写操作，而且带有写保护功能，其图如下：
5.4显示电路
采用LCD显示，LCD显示具有丰富多样性，灵活性，电路简单、易于控制而且功耗小，对于信息量多的系统，是比较适合的,LCD液晶显示模块采用LCD1602型号，具有很低的功耗，正常工作室电流仅2.0mA/5.0V。
通过编程实现总动关闭屏幕能够更有效地降低功耗。
LCD1602分两行显示，每行可现实多达16个字符，其内部的字符发生器已经存储了160个不同的点阵字符图形，通过内部指令可实现对其显示多样的控制。
5.5按键电路
按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。
按键闭合过程在相应的I/O端口形成一个负脉冲。
闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定，这一过程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态，称为抖动。
抖动持续时间的常长短与开关的机械特性有关，一般在5-10ms之间。
为了避免CPU多次处理按键的一次闭合，应采用措施消除抖动。
本文采用的是独立式按键，直接用I/O口线构成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态不会产生互相影响。
电路图如下：
P1.0口表示功能移位键，按键选择要调整的时十位、时个位、分十位或分个位。
P1.1口表示数字“+“键，按一下则对应的数字加1。
P1.2口表示数字“-”键，按一下则对应的数字减1。
P1.3口表示时间表的切换，程序默认为日常时间表
5.6整体电路
6、系统软件设计流程
6.1主程序流程图
6.2时间设定程序流程图
6.3闹铃设定流程图
7、测试与结果分析
7.1设计难点：
（1）：
LCD显示模块的设计
（2）：
闹铃设计模块的实现设计
（3）：
单片机个功能模块的综合设计
（4）：
电路总体设计，元器件选择及焊接，调试
7.2可能出现的问题：
（1）：
LCD显示模块的功能显示不正常
（2）：
闹铃设计与其他时间功能设计冲突
（3）：
软件程序设计功能不完善，系统无法正常运转
7.3预期达到的性能指标：
能动态显示实时时钟的时、分、秒，数据显示（一分钟误差小于10秒），对闹铃方式模块进行了重点设计实现SB0、SB1、SB2、SB3四个键实现时钟正常显示，调时，及闹钟时间设置。
8、设计总结
本次课程设计是我到目前为止觉得受益匪浅也是收获最大的一次实习，而这次课程设计恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识去勇于创新和实践的平台。
从通过理论设计，到仿真软件仿真，再到确定具体方案，再到安装实际电路，最后到调试电路、成型。
整个过程都需要我充分利用所学的知识进行思考、借鉴。
可以说，本次课程设计是针对前面所学的知识进行的一次比较综合的检验。
总的来说，这次课程设计虽然很累，但却是苦中有乐，非常充实。
在这次实习中，正确的思路是很重要的，只有你的设计思路是正确的，那你的设计才有可能成功。
因此我们在设计前必须做好充分的准备，认真查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。
本次课程设计不仅培养了我们的科学严谨的学习态度，使我们认识到不管做任何事都要付出一定的努力，才会有大的收获。
要做好本次的课程设计，熟练地掌握课本上的理论知识是前提。
这样才能对试验中出现的问题进行一定的分析和解决。
当然能完成本次设计，更离不开老师辛勤地指导，老师能在百忙中来指导我，每当我遇到了棘手的问题，老师总能给我最好的建议，教我改进得方法，不厌其烦地指出我在设计中存在的问题和错误，使我能更好地完成设计。
正是老师不厌其烦的指导和每天下午的讲解，让我的设计思路越发清晰，明朗，清除了应该从哪些方面着手，工作。
终于有了这次课程设计作品的诞生，这是我上大学以来第一次把所学的电子电工知识运用到实践当中，兴奋之余也开始对今后的学习奋斗目标有了比较明确的规划，虽然整个过程很辛苦，却是苦中有乐！
9、参考资料
1、谢自美，《电子线路设计、实验、测试》武汉：
华中理工大学出版社，2000
2、何书森、何华斌《实用数字电路原理与设计速成》福州：
福建科学技术出版社，2000.6
3、白驹衍《单片计算机及应用》北京：
电子工业出版社，1999.2
4、王洪君《单片机原理及应用》济南：
山东大学出版社2009.2
5、阎石《数字电子技术基础》第五版，北京：
高等教育出版社，2008.12
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