1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 基于单片机的电子时钟设计 所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 本文介绍了一种基于单片机低功耗芯片 AT89C52 的电子时钟设计。在文中展示了系统相应的硬件以及软件设计。 电子时钟是一种采 用数字电路实现显示时、分、秒数字的计时设置。 电子时钟设计当中包括了电子时钟的基本结构和要求实现的基本功能，并对它进行了方案的论证以及其中比较重要的零部件的选择，提出了相对而言功耗较低、可靠性以及性能较高的要求，再给出了相应的实现方案。电子时钟主要由AT89C52 单片机、 LCD 显示屏、振荡器、按键
2、模块、蜂鸣器等构成。电子时钟能够显示时间、日期，并具有闹钟功能，整点的时候蜂鸣器响动报时， 4 个按键能够实现电子时钟状态的切换以及时间、日期、闹钟的设定 。 关键词 ： AT89C52,电子时钟 ,中断技术 II Electronic clock design based on single chip ABSTRACT This paper introduces a design of electronic clock based on a low-power single chip AT89C52.The paper gives the hardware and software desi
3、gn of the system.The electronic clock is a time set uses digital circuits to show hours,minutes and seconds. The electronic clock design includes the basic structure of the electronic clock and the basic functions which required to achieve.Whats more, the design carries out the proof of the program
4、and the selection of its more important parts.The design also presents the requirements of relatively lower power sonsumption and higher reliability and performance,then gives the corresponding realization.The electronic clock mainly takes parts of AT89C52 microcontroller,LED display,oscillator,keyp
5、ad module,buzzer,etc.The electronic clock can display time,date.It has the function of alarm,the whole point timekeeping ring of the buzzer.The four buttons are able to achieve the state of electronic switch and settings of the time clock,date and alarm. KEY WORDS : AT89C52, Electronic clock ,Interr
6、uption III 目 录 摘 要 . I ABSTRACT . II 目 录 . III 1 绪论 . 1 1 1 单片机的历史 . 1 1 2 单片机的发展状况 . 2 1 3 电子时钟的发展状况 . 4 1 4 选题的意义 . 4 1 5 论文整体框架 . 5 2 相关概念的论述 . 6 2 1 电子时钟的概念 . 6 2 2 中断技术 . 6 2 3 芯片的选择 . 7 2 3 1 微处理器 . 7 2 3 2 单片机最小系统 . 10 2 3 3 DS12887 . 10 2 4 串行通信 . 17 3 电子时钟的硬件系统设计 . 19 3 1 电子时钟系统结构原理图 . 19 3
7、 2 电子时钟各模块原理及设计 . 19 3 2 1 晶体振荡电路 . 19 3 2 2 LCD液晶显示器 . 20 3 2 3 按键模块 . 21 3 2 4 蜂鸣器 . 22 3 2 5 复位电路 . 22 4 电子时钟软件设计 . 24 4 1 程序流程框图 . 24 4 1 1 DS12887芯片操作流程图 . 26 4 1 2 液晶显示模块流程图 . 27 4 1 3 按键模块流程图 . 29 4 2 调试 . 30 5 总结与展望 . 32 IV 参 考 文 献 . 33 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附录 I . 35 附录 II . 36 附录 III . 37 基于单片机
8、的电子时钟设计 1 1 绪论 1 1 单片机的历史 在 1971 年微处理器研制成功不久之后，就出现了单片机，不过最早的单片机是 1位的。 单片机的历史可以大致分成四个阶段： 第一阶段（ 1974 年 -1976 年）：单片机初级阶段。因为工艺的限制，单片机采用双片的形式，并且功能比较简单。比如，仙童公司生产的 F8 单片机，它实际上只包含了 8位 CPU、 64B 的 RAM 以及 2 个并行口。所以，还需要加 1 块 3851（由 1KB 的 ROM、定时器 /计数器和 2 个并行 I/O 口构成）才能够组成 1 台完整的计算机。 第二阶段（ 1976 年 -1978 年）：低性能单片机阶
9、段。这个阶段以 Intel 公司制造的MCS-48 单片机作为代表，这类单片机内集成有 8 位 CPU、并行 I/O 口、 8 位定时器 /计数器以及 RAM 和 ROM 等，不过，它还是有不足之处，这类单片机没有串行口，中断处理比较简单，片内的 RAM 和 ROM 容量较小而且寻址范围不大于 4KB。 第三阶段（ 1978 年 -现在）：高性能单片机阶 段。这个阶段生产的单片机基本上都带有串行口 I/O 口，多级中断系统， 16 位定时器 /计数器，片内 ROM、 RAM 容量变的比以前更大，而且寻址范围可以达到 64KB，有的单片机片内还带有 A/D 转换器。这个阶段的单片机的典型代表是：
10、 Intel 公司生产的 MCS-51 系列单片机、 Motorola 公司生产的 6801单片机 Zilog 公司生产的 Z8 单片机等。由于这类单片机的性能比较好，性价比比较高，所以到现在仍被广泛应用，是现在应用数量较多的单片机。 第四阶段（ 1982 年 -现在）： 8 位单片机巩固发展及 16 位单片机、 32 位 单片机推出阶段。这个阶段的主要特点是：一个方面发展 16 位单片机、 32 位单片机以及专用型单片机，另一方面不断完善高档 8 位单片机，改善它的结构，以便满足不同用户的需要。16位单片机的典型产品比如 Intel公司的 MCS-96系列单片机，其集成度已经达到 12000
11、0管子 /片，主振为 12MHz，片内 RAM 为 232B， ROM 为 8KB，中断处理为 8 级，并且片内还带有多通道的 10 位 A/D 转换器和高速输入 /输出部件（ HSI/HSO），实时进行处理的能力很强大。而 32 位单片机除去拥有更高的集成度以外，它的主振已经达到 20MHz，这就使基于单片机的电子时钟设计 2 得 32 位单片机的数据处理速度比 16 位单片机要高上很多，性能也就比 8 位、 16 位单片机更加优越。 22 1 2 单片机的发展状况 目前单片机应用 在 各个领域 当 中，它在仪表仪器中的应用显得更加 具有 优越 性 。基于单片机制成的电子时钟有计时准确、功耗
12、较低的优点，因此，它在各个领域里 面 得到了广泛的应用。目前单片机正处在微控制器的全面发展阶段，各个公司的产品在保证尽量兼容的同时，又向高速度、高运算能力、较大的寻址范围和小型廉价方面发展。在单片机发展的同时，也推动了应用系统的发展，而应用系统的发展，又会反过来对单片机有更高的要求，使得单片机的发展得到促进。现今，国内外的单片机正向着功能更强、速度更快、功耗更低、辐射更小等发面发展。而随着集成度的不断提高，众多的外围功能器件集成在片内已经变得可能，这也将是单片机以后发展的趋势。随着单片机档次的提高（为了适应检测、控制功能的更高要求），使单片机除了一般必须要有 ROM、 RAM、定时器 /计数器
13、、中断系统外，片内集成的器件通常还要有电源监控与复位电路， WDT，A/D 转换器， DMA 控制器，中断控制器，锁相环，频率合成器， CRT 控制器等等。 由于单片机系统的优异的性能，可靠性以及较低 的成本，被应用于各个技术领域中，然而，对于一些特殊的应用系统，我们不但希望单片机系统能完成有关数据的采集以及处理，而且还想知道产生这些数据的时间，以更好更细地掌握现场情况。所以，为单片机添加数字时钟将是一项不可或缺的新型工程技术。随着社会的快速发展，国内外已经有许多有关数字钟的设计成果，而使用单片机设计的数字钟功能更强大，界面也比较好，更好的满足了人们对数字钟的智能化要求。 单片机的发展趋势将是
14、向大容量、高性能化，外围电路内装化等各方面发展。为满足不同的用户需要，各公司竞相推出能满足不同需要的产品。 （ 1） CPU 的改进 1） 采用双 CPU 结构，以提高处理能力。 2）增加数据总线宽度，单片机内部采用 16 位数据总线，其数据处理能力明显优于一般 8 位单片机。 3）串行总线结构，大大减少单片机外部引线，使得单片机与外部接口电路连接简基于单片机的电子时钟设计 3 单。 （ 2） 存储器的发展 1）加大存储容量。 2）片内 RPROM 采用 EPROM 或闪烁（ Flash）存储器。 3）程序保密化。 （ 3） 片内 I/O 的改进 单片机都有较多的并行口，以满足外围设备、芯片扩
15、展的需要，并配有串行口，以满足多机通信功能的要求。 1）增加并行口的驱动能力，这 样可以减少外部驱动芯片。 2）增加 I/O 口的逻辑控制功能，大大加强了 I/O 口线控制的灵活性。 3）有些单片机设置了一些特殊的串行接口功能，为构成分布式、网络化系统提供了方便条件。 （ 4） 外部电路内装化 随着集成度的不断提高，有可能把众多的外围功能器件集成在片内。这也是单片机发展的重要趋势。除了一般必须具有的 ROM、 RAM、定时器 /计数器、中断系统外，随着单片机档次的提高，以适应检测、控制功能更高的要求，片内集成的不见还有 A/D 转换器、 D/A 转换器、 DMA 控制器、中断控制器、锁相环、频
16、率合成器、字符发 生器、声音发生器、 CRT 控制器、译码驱动器等。 随着集成电路技术及工艺的不断发展，能装入片内的外围电路也可以是大规模的，把所需要的外围电路全部装入单片机内，即系统的单片化是目前单片机发展趋势之一。 （ 5） 低功耗化 8 位单片机中有二分之一的产品已 CMOS 化， CMOS 芯片的单片机具有功耗小的优点，而且为了充分发挥低功耗的特点，这类单片机普遍配置有 Wait 和 Stop 两种工作方式。 综观单片机几十年的发展历程，单片机今后将向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、低价格、外围电路内装化以及片 内存储器容量增加和 Flash 存储器化方向发展。但其位数不一定会
17、继续增加，尽管现在已经有了 32 位单片机，但使用的并不多。可以预言，今后的单片机将是功能更强、集成度和可靠性更高而功耗更低，以及使用更方便。 基于单片机的电子时钟设计 4 此外，专用化也是单片机的一个发展方向，针对单一用途的专用单片机将会越来越多。 22 1 3 电子时钟的发展状况 电子时钟不仅仅只作为一个钟表的作用，它在其他方面的应用也很多，广泛的应用于各个领域。目前电子时钟的设计大体相同，有所不同的是它的相关扩展功能，比如定时控制，整点报时，日历显示等等。 现今的科技处于 高速发展阶段，人们对电子产品的要求也随之越来越高。为了适应发展，对电子时钟的研究也应该有所加深。目前电子时钟的发展趋
18、势是：体积变得越来越小巧，功能变得越来越强大，比如增加了定时控制，闹钟，整点报时等功能，设计出来的电子时钟的外观更加的美观、时尚，随着人们的审美观的改变而改变着，而且，电子时钟的性能比之以前也更加稳定，时间上的误差越来越小。 1 4 选题的意义 电子时钟从原理上来说，是一种比较典型的数字电路，它包含了组合逻辑电路以及时序电路。传统电子时钟的设计方法有两种：使用组合逻辑电路以及时序电路等一些中小 规模的集成电路来设计；使用单片机的编程技术来设计。这两种设计都有着硬件复杂，设计使用的时间较长以及成本较高的缺点。 电子时钟是一种采用数字电路实现显示时、分、秒数字的计时装置，是人们日常生活中不可缺少的
19、物品，在个人，家庭以及办公室等公共场所中被广泛应用，给人们的生活，学习，工作以及娱乐带来了许多便利条件。而由于数字集成电路和石英晶体振荡器等相关技术的不断发展，电子时钟的性能相对于老式钟表有了更大的提高，变得更加准确、稳定，携带也变得越来越方便，并且还大大的扩展了原来所以的报时功能。在许多方面，例如 定时自动报 警、时间程序自动控制、按时自动打铃、定时广播、自动起闭路灯、甚至各种定时电气的自动启用等，都是 在 钟表数字化 的基础上制成的。因此，研究电子时钟还有发展它的更深的应用，有非常重要的意义。 基于单片机的电子时钟设计 5 1 5 论文整体框架 第一章绪论主要介绍了单片机发展的历史以及现状，还论述了电子时钟的发展现状，并给出选题的意义以及论文的整体框架。 第二章主要介绍了一些有关设计的概念性知识，包括电子时钟的概念、中断技术、芯片的选择以及串行通信。 第三章中主要介绍了本次设计的硬件部分，包括电路整体框架，各部分模块的介绍，主要分为晶体振荡电路， LCD 数码显示模块，按键模块，蜂鸣器以及复位电路。 第四章介绍了本次设计的软件部分，主要介绍了实现电路的流程图，包括主程序流程图，闹钟子程序流程图，外部中断以及定时器 T0 中断服务，并在章节的最后讲述了调试的过程。 第五章讲述了对本次论文内容的总结以及展望。
