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1、显示模块. 123.3.1LCD显示器接口及显示方式. 133.3.2显示电路. 143.4闹铃报时模块. 153.5DS1302时钟芯片流程图和电路原理图和pcb板图. .16四系统的软件设计. 174.1主程序设计 184.2显示子程序设计. 194.3键盘子程序设计 204.4闹铃子程序的设计. 214.5总程序设计 22系统的仿真测试及实现. 23模块仿真测试. 24结束语. 2511071436：硬件部分：原理图，封装，打印，钓鱼，。软件部分：写程序.论文部分：目录中四，五。11071401：打孔，焊接，软件部分：调试仿真。论文部分：目录中一，二，三。一 引言研究的背景和意义单片机自

2、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，应用很广、发展很快。单片机具有体积小、功能多、价格低廉、使用方便、系统设计灵活等优点。因此，它应用广泛前景美好，它的实用性大大地提高了我对毕业设计的兴趣。在我国，单片机的开发应用已有15年左右，已经形成一支庞大的技术开发队伍，为我国单片机应用积累了丰富的经验。随着电子技术、计算机芯片技术和微电子技术的飞速发展促进了单片机技术一日千里的变化。随着半导体技术的飞速发展，以及移动通信、网络技术、多媒体技术在嵌入式系统设计中的应用，单片机从4位、8位、16位到32位，其发展历程一直受到广大电子爱好者的极大关注。单片机功能越来越强大，

3、价格却不断下降的优势无疑成为嵌入式系统方案设计的首选，同时单片机应用领域的扩大也使得更多人加入到基于单片机系统的开发行列中，推动着单片机技术的创新进步。然而传统的单片机系统开发除了需要购置诸如仿真器、编程器、示波器等价格不菲的电子设备外，开发过程也较繁琐。来自英国LabcenterElectronics公司的Proteus软件很好地诠释了利用现代EDA工具方便快捷开发单片机系统的优势。它包括PROTEUSVSM（VirtualSystemModelling）、PROTEUSPCBDESIGN两大组成部分，在PC机上就能实现原理图电路设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验

4、证以及形成文件的完整嵌入式系统设计与研发过程。单片机系统作为一种典型的嵌入式系统，其系统设计包括硬件电路设计和软件编程设计两个方面，其调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试3个过程。如果采用单片机系统的虚拟仿真软件Proteus，则不用制作具体的电路板也能够完成以上工作。数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒，数字显示的计时装置，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的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所，给人们的生活、学习

5、、工作带来极大的方便。不仅如此，在现代化的进程中，也离不开电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控制、家务的自动化、定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、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。而且是控制的核心部分。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。电子钟在工业控制和日常生活中是很重要的，它不仅可以用于计时、提醒又可用于对机器的控制，在自动化的过程中必然有电子钟的参与，因此电子钟的应用会越来越广泛。而且向着精确、低功耗、多功能发展。基于单片机设计的数字钟精确度较高，因为在程序的执行过程中，任何指

6、令都不影响定时器的正常计数，即便程序很长也不会影响中断的时间。从而，使数字钟的精度仅仅取决于单片机的产生机器周期电路和定时器硬件电路的精确度。另外，程序较为简洁，具有可靠性和较好的可读性。如果我们想将它应用于实时控制之中，只要对上述程序和硬件电路稍加修改，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。数字电子钟的设计方法有多种，例如，可用中小规模集成电路组成电子钟，也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有特点，其中，利用单片机实现的电子钟具有编程灵活，便于功能扩充，精确度高等特点。所以利用单片机为控制核心

7、制作智能电子时钟具有重要的意义和有广泛的应用空间。本论文所做的主要工作本题目研究的内容是以AT89C51单片机芯片为核心，设计一个智能电子钟，该电子钟可以显示小时、分钟、秒，可以整点提醒，使用按键开关可实现时、分调整，秒表/时钟功能转换，以及定时设定功能。对于每个时间段都有不同的任务，其具体要实现上述功能的任务的步骤如下：（1）熟悉硬件,了解各引脚的功能,分块设计各部分电路；（2）分块的电路组合,完成整体电路图；（3）认真学习51单片机汇编语言，确定编程结构和思路，编辑各个程序模块，综合各程序完成整体程序；（4）进行调试程序，进行修改，用Proteus画出电路图，画出仿真图进行仿真；（5）对仿

8、真中出现的问题进行修改，系统设计的实现。二 系统的方案设计设计要求具体技术要求如下：（1）以单片机为核心器件，设计智能电子钟电路；（2）完成软件编程设计，实现时间显示，整点提醒，时、分调整，秒表/时钟功能转换，以及定时设定功能的功能。（3）完成软硬件的联合调试与测试；整体设计方案系统结构此次设计主要是应用单片机来设计电子时钟，硬件部分主要分以下电路模块：显示电路用六个数码管分别显示小时（年份）、分钟（月份）和秒（日），键盘部分是3x4组成的键盘矩阵；整点提示部分由蜂鸣器和8位发光二极管组成。单片机采用单片机，这种单片机应用简单，适合电子钟设计。电路的总体设计框架如图2-1：图2-1整体设计方案

9、图本次设计主要是以单片机为控制核心来实现电子钟的各种功能，其中的外部接口有三个部分，可分为输入部分、外部晶振、还有输出部分。这三个部分和单片机组成一个整体；外部晶振是与单片机内部的时钟电路部分相联系的，可以不用过多的关心；输入部分主要是有三组开关按键组成，输出部分有显示管和一个小蜂鸣器组成，其中可以通过对按键的操作对时间的显示、切换、调整进行控制，还可以对闹铃进行设置，如果时间到达所设置的闹铃时间时，闹铃就会发出“滴滴”的响声；三 系统的硬件设计与实现主处理模块单片机是一种超大规模集成电路，在该集成电路内有成千上万个晶体管或场效应管，因此，要单片机正常运行，就必须为其提供能量，即为片内的晶体管

10、或场效应管供给电源，使其能工作在相应的状态。与任何微处理器一样，51单片机的运作是有节奏的，因此，就需要一个节拍发生器时钟，以控制CPU的运行速度，步进执行各种操作。其最大时钟速变为4MHz。降低时钟频率，可节省能源，并使其执行速度减慢，当时钟频率为30kHz时只耗电01mA。单片机最常用的时钟信号由外部振荡电路产生。单片机的内部时钟电路，再从外部接上确定时钟频率的元件，即电阻R和电容C。三种不同阻值的电阻，它们和100pF的电容配用，可产生15MHz、600kHz或100kHz三种不同的时钟频率。利用片内振荡电路，但外接石英晶体，因而能产生更精确、更稳定的时钟信号，但石英晶体通常比电阻、电容

11、贵，若利用电视机上常用的晶体 （如358MHz晶体），则价格仍较低廉。单片机的引脚结构如图3-1：3-1单片机的引脚图如图为单片机的接脚图，PDIP是指一般最常见的DIP（DualInLinePackage）包装，而单片机也有PLCC（PlasticLeadedChipCarrier）与QFP（QuadFlatPackage）两种形式的包装，依照不同的需求，寻找不同的包装形式。如图所示，每根接脚都有其特定功能，例如Pin11Pin32（VDD）为正电源接脚，Pin12Pin31（VSS）为地线接脚；而有些接脚有两种甚至三种以上功能，例如Pin2（RA0/AN0）代表PORTA的第一支接脚，在系

12、统重置（Reset）后，可自动成为模拟输入接脚，接收模拟讯号，也可经由程序规划为数字输出输入接脚。单片机振荡电路与整体系统工作速度有直接的关系，例如同步异步串行传输、定时器等，都与振荡频率有关，不同系列单片机有不同振荡频率，根据产品资料手册，AT89C51单片机的振荡频率最高可到20MHz；在图中，振荡电路接于Pin13（OSC1/CLKIN）与Pin14（OSC2/CLKOUT），而振荡电路有以下四种形式：LP：使用低功率振荡晶体（LowPowerCrystal）XT：使用振荡器谐振器（Crystal/Resonator）HS：使用高速振荡器（HighSpeedCrystal/Resonat

13、or）RC：使用电阻电容（Resister/Capacitor）一般常用振荡晶体或是谐振器作为单片机振荡源，外接电路及内部电路说明如图3-2所示。振荡源电路图按键模块在电子钟的输入部分，设置相应的置数功能，通过外部设备的输入，如按键，实现时间的修改。除此之外，调整闹铃、定时、日期时也需要按键进行输入。在选用输入端口时，将RB引脚与按键相连进行输入。通过对RB口的设计，能够实现时间的切换、调整、闹钟的设定。另外还能对其他功能的扩展。其设计图如图3-3所示： 按键组1 按键组2 案件组3按键电路图该电路是按钮组成的电路，分为三组，最左边的一竖按键是调时间的按键，中间的一竖组按键是调整闹钟时间的按键

14、，最右边的按键组是切换时间和日期，并能调节日期。这三组按键通过各自的相互配合就能过实现本设计所要求的功能，即可以显示小时、分钟、秒，可以整点提醒，使用按键开关可实现时、分3.3 1062LCD液晶显示模块该设计均采用单片机自身的定时器资源，时钟模块利用单片机自身的定时器0实现对时间的精确定时严格按照逢60s进1min，逢h，逢24d用星期对应英文字母的前三个字母在1062LCD显示屏上显示，以代表星期，星期逢71，循环进位根据每个月的天数的不同（1351012月份每个月31天，691130闰年2月份为29平年28天），按以上进制规则对软件部分进行了精心设计，对每个月份进行判断后再根据每个月的天

15、数进行月份的进位，12个月进此设计严格按照以上时间的进制规则进行，实现了时钟以及日期正确无误的运行由于单片机定时资源的局限性，时钟还存在一定的误差（在允许范围内），但通过修改定时器的初始值，可将误差控制到最小（24小时误差小于秒）除此之外。显示器接口及显示方式由若干个5点阵组成，每个点阵用来显示一个字符，专门用来显示字母、数字、符号等，常用在各种单片机系统中。是一块液晶板上排列了多行或多列矩阵形式的晶格点，现常用的有13232、12864、19264、240128、320240等。点阵式液晶显示器不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，用途十分广泛。各引脚显示图显示电路其电路图

16、如图3-4显示电路图通过对软件与硬件的调试与修改，该电路能够实现小时、分钟、秒的显示，还可以显示对时间和日期的切换，时间、日期、闹铃时间的调整过程的显示。闹铃报时模块在实现了一般数字电子钟整点闹铃功能的基础上，又对软件部分进行了修改，实现了整点报时功能每逢整点时刻，数字电子钟的扬声器以间隔0.s的时间进行响铃，响铃次数为该整点的整点数（如时响铃声，23时响铃声）考虑到时也应报时，但按原来的响铃规则，则时不会响铃，为此设定在既代表前一个时结束，也代表下一个时因为整点报时是按照制进行的，考虑到计时的需要，设计在/24显示模式间进行切换，以区分上下午时间使用时，应首先判断并切换为24计时模式，以此模

17、式进行整点闹铃在这种情况下时钟的显示依然是按小时显示模式显示，适应了人们的计时习惯。，其电路图如图3-5扬声器、提醒报时部分当时间到达闹铃所设定的时间时，喇叭就会发出“滴滴”的响声，一次来提醒人们已经到达所定的时间。电路原理图Pcb板图系统的软件设计主程序设计主程序主要实现的是对各个程序的连接和分配，可以从主程序中看到整个程序的工作过程及步骤。通过对各个模块的调用可以使各个模块按照合理的要求进行工作，各自实现各模块的功能。主程序流程图如图4-1主程序流程图当开始时要设定电子钟的初始化时间和日期，之后就开始编辑显示程序，此时就从设置的初试日期和时间进行正常的显示和运行；在正常运行期间如果有键盘的

18、输入就可以调动键盘程序，在此如果是操作的是时间的设置，调整键盘可以进行时间的设置工作，此操作包括对小时、分钟、秒的时间设置，还包括对年、月、日的设置。从而实现对时间和日期的切换，对时间和日期的调整的功能。另外还可以对闹铃时间的设置，调整闹铃的时间，如果时钟运行到达设定闹铃时间就可以调用闹铃程序，从而控制扬声器发出“嘀嘀”的响声，等到上边的功能结束之后，程序就继续执行显示程序，进入到平常的时间的显示状态。显示子程序设计本设计是根据现有的硬件电路而设置相应的显示子程序的，其显示子程序的设计图如图4-2显示子程序设计图本设计的显示子程序大致可以分为六个部分，如上图所示。在子程序的开始就要先对各个使用

19、到的寄存器进行初始化，并且对各个数值进行初试赋值。之后就可以进行对正常显示的设置了。在定时中断中，要对时间进行记数，本设计是采用先对定时器进行50ms的延时设置，之后反复循环次，进而使时间变成20*50=1s，每到1s就使秒位进一，从而实现秒的更新。当秒运行够次时，就使分钟进一，从而实现分钟的更新。小时的更新是以分的进位为基础的，与分钟的更新类似。之后就是年月日的更新了：每隔小时就使日进一；实现日的更新；日就使月进一，实现月的更新；每隔12个月就使年进一，实现年的更新。通过上述程序的设计就可以实现平时的显示状态，当出现进行调时时，其显示程序与原理依然是按照上述程序运行的。键盘子程序设计本设计是

20、采用的键盘排列设置程序的，其键盘子程序流程图如4-3键盘子程序流程图从途中可以看出键盘子程序的设计是从主程序的调用开始的。当键盘的硬件电路对键盘有操作时，就可以启动主程序对键盘子程序的调用了。一旦主程序启用对键盘子程序的调用已有，程序就开始对键盘硬件端口的高电平的扫描。就是对各个端口高电平的消抖，使其恢复到初试状态。之后就开始对键盘的确认，根据返回的键盘值进行相应的处理。对于键盘确认这一块可以实现三种功能的实现：一是对时间的调整；二是对日期的调整；三是实现对闹铃时间的调整。其中对于对时间的调整可以实现对分钟、小时的调整，在调整期间会使时间的显示出现调整数字的有规律闪烁跳动，没按动一下需要调整的

21、按键，对应的数字就会闪烁一下并进行加一或减一。对于日期和闹铃时间的调整与对时间的调整设置相同。最后返回键值。闹铃子程序的设计由于硬件电路比较简单所以在软件设计是闹铃子程序的设计也是比较简单的，其子程序的设计如图4-4闹铃子程序设计图闹铃子程序实在主程序是调用时才会开始运行的，即当时间到达闹铃所设定的闹铃时间时，主程序就可以调用闹铃子程序了。当闹铃子程序当用以后，先开始对显示功能的运行，即可以实现发光二极管的有规律闪烁；之后执行声音的提示，就是可以通过控制蜂鸣器发出响声而达到提示的目的；最后程序返回主程序。总程序如下：系统的仿真测试及实现模块仿真测试在使用进行仿真时，仿真图需要从各个元件库调出各

22、个元件，并按照已经设计好的电路图进行连接，在绘制仿真图之后，要向单片机装入程序，从而使单片机开始工作并带动整个电路工作，装入过程为：点击单片机，选择所编译程序的输出hex文件，确定即可。此时单片机会按照程序所设定的功能进行工作，在仿真过程中会遇到各种问题，但是经过长时间的调制和修改，可以将遇到的问题逐一解决。这里列出仿真结果：（1）在正常运行时，时钟可以显示时、分、秒得时间记录，以方便人们得日常生活。（2）在时钟运行时，可以通过键盘进行时钟的调整。时钟调整的键盘是左边的三个键：将最上边的键保持闭合，按它下边的键就可以调整分的显示，最下边的键可以进行时的调整通过键盘组一的调整可以实现时间的调整。

23、（3）此电子钟也可以实现对闹铃的定时功能，如果时间到达时就可以发出提示声。对应的键盘是中间的三个键盘。如果保持最上边的闭合，按它下边的键盘就可以进行对分的的调整，而最下边的键则可以对时的调整。假设定时为点分整，如果到这个时间，就可以触发闹铃而发出提示声，同时发光二极管发出闪烁的灯光。（4）该时钟正常运行时还显示和调整年、月、日的功能。其对应的键盘对应最右边的三个按钮。如果要想查看年月日时，只需将最上边的键按下就可以看到年月日了。如果想要对年月日进行调整则可以将最上边的键保持闭合，其下边的键就可以对日的调整，最下边的键则可以对月份的调整。在进行日期的调整时，每按动一下所对应的按键，现实的年月日依次加一或者减一，并且显示器随着按键的动作而跳动。在调整日期时，按动按键一下，所对应的显示管跳动一下加一。仿真图实物图通对实物的反复调试与检测，本设计虽没成功的实现设计要求的功能，在本设计中常常会出现这种情况：软件程序编写完后烧些在单片机中能显示但不能成功操作，2在电子钟硬件实现过程中，就出现了很多问题，有引脚接错的问题，也有插线松动或电线不通的问题，这些问题都是需要耐心和细心认真解决的。结束语 ：经过一个月和我的搭档车广基搞课程设计，虽然艰辛万苦的做完了，但是从这