1、 编号 210501122105011228 南京航空航天大学金城学院 毕业论文 题 目 基于 AT89S52 单片机数字 时钟的 实现 学生姓名 陈 义 学 号 2105011228 系 部 机电工程系 专 业 机械工程及自动化 班 级 21050112 指导教师 田宗军 副教授 二 九 年六月 南京航空航天大学金城学院 本科毕业设计（论文）诚信承诺书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（ 题目： 基于 AT89S52单片机数字时钟的实现 ）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体
2、已经发表或撰写的成果作品。 作者签名：陈 义 2009 年 06 月 01 日 （学号）： 2105011228 毕业设计（论文）报告纸 i 基于 AT89S52 单片机数字时钟的实现 摘 要 时间是科学技术和日常生活中最基本的物理量之一， 随着科技的快速发展 和生活水平的不断提高，人们对时钟的精准度和实用性要求越来越高。 本文基于 单片机技术原理，以单片机 AT89S52 作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个数字时钟系统。 本文设计 的 系统要求 可以对年、月、日、时、分、秒进行 动态扫描显示 计时，还具有 整点提醒 功能。该电路 系统 采用 AT89S52
3、单片机作为核心，功耗小，能在 3V 的低压工作，电压可选用 35V 电压供电。 本设计采用的 Keil编译系统是现在使用比较多的 ARM 编译系统。与 ADS 编译系统相比， Keil编译系统不需要模版，自动生成启动文件，且 Keil For Arm 编译系统可以与 Proteus 联 机 ，这一点在虚拟 开发中是非常实用的 。 本文从硬件电路到单片机控制器再到微处理器程序进行了一系列的设计，最终将各模块整合到 Proteus 中进行仿真 ，最终在 Proteus 中仿真的结果令人满意。 关键词 ： AT89S52 单片机， 动态扫描， Keil编译系统 ， Proteus 仿真 毕业设计（论
4、文）报告纸 ii The implementation of digital clock with AT89S52 single chip computer Abstract Time is one of the most fundamental physical quantities in science and technology and daily life. With the rapid development of science and technology and living standard , human beings are increasingly demanding
5、 of the accuracy and practicability of the clock . With reference to the analysis of the demand of the function of the clock in peoples daily life, and with the single-chip microcomputer technical principal , and by considering the AT89S52 single-chip computer as the core controller as well as the d
6、esign of hardware circuit and the programming of software, a digital clock system can be designed and made . The year , month , day ,hour ,minute and second can be timed by this system .Besides , it can display them by dynamic scanning mode as well as well has the function of remind viewers. This ci
7、rcuit system adapts the AT89S52 single-chip computer as core, which has the advantage of low power. Therefore, it can work under the circumstance of low voltage of 3 ， Thus ,3-5 voltage will be enough to supply power . This design uses the Keil for ARM compiling system , which now is used widely. Co
8、mpared with ADS compiler system, Keil compiler system does not require a template compilation, and generates boot file automatically, as well as Keil for Arm compiling systems can align with Proteus, this advantage is very practical in virtual development. In this paper, hardware to process, single-
9、chip computer controller and the microprocessor program are designed. Finally, the simulation result in Proteus is satisfactory. Key Words： AT89S52 single-chip computer; Dynamic scanning; Keil compile system;Simulation in Proteus 毕业设计（论文）报告纸 iii 目 录 摘 要 . i Abstract .ii 第一章 引 言 . 1 1.1 单片机发展简史及应用 .
10、1 1.1.1 单片机发展简史 . 1 1.1.2 单片机应用 . 2 1.1.3 单片机发展趋势 . 3 1.2 单片机在数字时钟实现中的应用 . 5 1.3 本设计工作的选择方案和论证 . 5 1.3.1 单片机芯片的选择方案和论证 . 5 1.3.2 显示模块的选择方案和论证 . 6 1.3.3 时钟芯片的选择方案和论证 . 6 1.4 电路设计最终方案决定 . 6 第二章 系统的硬件设计与实现 . 7 2.1 系统硬件概述 . 7 2.2 主要单元电路的设计 . 7 2.2.1 单片机主控制模块的设计 . 7 2.2.2 整点提醒模块的设计 . 8 2.2.3 显示模块的设计 . 8
11、2.3 本章小结 . 8 第三章 系统的软件设计与实现 . 10 3.1 程序流程框图 . 10 3.2 子程序的设计 . 13 3.2.1 整点时提醒子程序 . 13 3.2.2 闰年判断子程序 . 14 3.3 本章小结 . 16 第四章 系统调试与仿真 . 17 4.1 源程序编译与软件调试 . 17 4.1.1 Keil C51 软件简介 . 17 4.1.2 Keil C51 软件的基本功能模块 . 17 4. 系统仿真与问题解决 . 20 4.2.1 系统仿真 . 20 4.2.2 仿真问题解决 . 21 4.3 本章小结 . 21 第五章 总结与展望 . 22 5.1 工作总结
12、. 22 5.2 工作展望 . 23 毕业设计（论文）报告纸 iv 参考文献 . 24 致 谢 . 25 附 录 . 26 1 系统电路图 . 26 2系统程序清单 . 27 3系统使用说明书 . 48 毕业设计（论文）报告纸 1 第一章 引 言 1.1 单片机发展简史及应用 1.1.1 单片机发展简史 单片机诞生于 20 世纪 70 年代末 ， 作为微型计算机的一个重要分支，单片机应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。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 探 索
13、阶段。以 Intel公司的 MCS48 为代表。 MCS48的推出是在工控领域的 探 索，参与这一 探 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， 单片机 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 MCS48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列 MCS51。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
14、) 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 MCS96 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MCS51 系列的广 泛 应用，许多电气厂商竞相使用 80C51 作 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 转换部件、可靠性技术等应用到单
15、片机中，增强了外围电路 功能，强化了智能控制的特征。 (4) 第四阶段 (1990)：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毕业设计（论文）报告纸 2 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。 1.1.2 单片机应用 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： (1) 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。
16、(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成机械技术、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，例如微机控制 的车床、钻床等。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。 (3) 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。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。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。 (4) 单片机在分布式多机系统中的应用
17、 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 。 (5) 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。 综合所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面，单片机应
18、用的毕业设计（论文）报告纸 3 重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从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了。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 。 1.1.3 单片 机发展趋势 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展 ，其发展 趋势将是进一步向着 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。下面是单片机的主要发展趋势 ： (1) CMOS 化 近年，由于 CHMOS 技术的进小，大大地促进了单片机的 CMOS 化。 CMOS 芯片除了低功耗特性之
19、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。这也是今后以 80C51 取代 8051 为标准 MCU 芯片的原因。因为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） 、 CHMOS 工艺 以及 CHMOS 和 HMOS 工艺的结合。目前生产的 CHMOS 电路已达到 LSTTL 的速度，传输延迟时间小于 2ns，它的综合优势已 大于 TTL 电路。因而，在单片机领域 ，
20、CMOS 电路 正在逐渐取代 TTL 电路。 (2) 低功耗化 单片机的功耗已从 Ma 级，甚至 1uA 以下；使用电压在 36V 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。 (3) 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 36V 范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达 12V。目前 0.8V 供电的单片机已经问世。 (4) 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
21、电路中都采用了新的技术措施。 毕业设计（论文）报告纸 4 (5) 大容量化 以往单片机内的 ROM 为 1KB4KB， RAM 为 64128B。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，须运用新的工艺，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。 (6) 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（ Million Instruction Per Se
22、conds，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。 (7) 小容量、低价格化 与上述相反，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。 (8) 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
23、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 。 (8)串行扩展技术 在很长一段时间里，通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位 OTP（ One Time Programmable）及各种类型片内程序存储器的发展，加之外 围接口不断进入片内，推动了单片机 单片 应用结构的发展。特别是 IC、 SPI 等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。 随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将列强 。在单片机家族中， 80C51 系列是其中的佼佼者，加之 Intel公司将其 MCS51 系列中的 80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名 IC 制造厂商，如 Philips、 NEC、ATMEL、 AMD、华邦等，这些公司都在保持与 80C51 单片机兼容的基础上改善了 80C51 的
