基于单片机的数字钟设计毕业设计

基于单片机的数字钟设计毕业设计目录1. 引言 (1)2. 关于单片机 (3)2.1单片机的发展 (3)2.2 单片机的开发背景 (5)2.2 单片机的开发背景 (6)2.3 AT89S52单片机 (7)2.3.1 AT89S52单片机引脚功能 (8)2.3.2 AT89S52单片机硬件结构的特点 (9)2.3.3 AT89S52单片机的硬件原理 (11)3. 方案设计与论证 (13)4. 系统总体结构框图 (14)5. 系统的硬件设计 (14)5.1 显示部分电路的设计 (14)5.1.1 LED数码显示管的基本原理 (14)5.1.2 数码管显示模块分析 (15)5.1.3 LED显示电路 (16)5.2 控制部分电路的设计 (16)5.2.1 时钟模块 (16)5.2.2 温度模块 (16)5.2.3 音乐模块 (17)5.2.4 复位模块 (17)5.2.5 光识模块 (18)6. 系统的软件设计 (19).参考资料.6.1 各模块的程序设计 (19)6.1.1 计时程序 (19)6.1.2 定时闹钟程序 (19)6.1.3 温度程序 (19)6.2 系统程序设计的总体框图 (20)7. 系统电路的制作与调试 (21)7.1 电路硬件焊接制作 (21)7.2 调试的主要方法 (21)7.3 系统调试 (21)7.3.1 硬件调试 (21)7.3.2 软件调试 (21)7.3.3 联机调试 (22)7.3.4调试中遇到的问题及解决方法 (22)结论 (24)参考文献 (25)附录1 数字钟电路图 (27)附录2 程序清单 (27)附录3 英文资料 (65)附录4 英文资料翻译 (76)致谢 (84).参考资料.1. 引言20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，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性容易使人忘记当前的时间。

忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。

但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。

例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时间。

尤其在医院，每次护士都会给病人作皮试，测试病人是否对药物过敏。

注射后，一般等待5分钟，一旦超时，所作的皮试试验就会无效。

手表当然是一个好的选择，但是，随着接受皮试的人数增加，到底是哪个人的皮试到时间却难以判断。

所以，要制作一个定时系统。

随时提醒这些容易忘记时间的人。

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原先的报时功能。

诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、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。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

基于单片机的定时和控制装置在许多行业有着广泛的应用，数字钟作为其中最基本的一个应用实例，具有结构简单应用广泛的特点。

数字钟中使用了单片机中最为常用的输入输出设备按键开关和数码管；数字钟程序主要应用单片机的定时器和中断实现计时和显示功能。

当今数字种作为一个单元电路被广泛应用于电子表、电子万年历等产品中，带来广泛的经济效益。

目前的单片机产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。

现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国的Winbond系列单片机。

所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。

而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国的HOLTEK 公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。

此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。

在一定的时期，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。

单片机的可靠性及应用水平越来越高和互联网连接已是一种明显的走向。

单片机从功能上讲可以说是万用机。

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路装化等几个方面发展。

当今，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。

单片机也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。

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。

单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。

单片机应用的重要意义还在于，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。

随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高，单片机还会不断产生新的变化和进步。

在不久的将来，最终单片机与微机系统之间的距离越来越小，甚至难以辨认。

2.关于单片机2.1单片机的发展单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。

单片机的潜力越来越被人们所重视。

特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度围大，抗干扰能力强、能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用围，也进一步促使单片机性能的发展。

而现在单片机在液晶显示上也有了很多的应用。

随着科技不断进步，各种显示技术如雨后春笋般诞生,由于液晶显示器（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，在近年来价格不断下跌的吸引下，逐渐取代CRT之主流地位，显示器明日之星架势十足。

液晶显示器件从初期的实验室到现在的生产厂家，已形成较大规模的生产能力，使液晶显示形成了独立的产业部门。

而今，液晶显示已经应用于人们生产、生活中的各个领域，人们时时处处都要与这一神奇而又普通的产品打交道。

液晶显示技术以它跨越多学科的工作原理，高技术、专业化的制造工艺使它披上了一层神秘的面纱，而它轻巧薄形的体态，独特而理想的性能以及广泛的应用价值，又使它充满魅力，深深地吸引着人们。

在单片机技术日趋成熟的今天，其灵活的硬件电路的设计和软件的设计，让单片机得到了广泛的应用，几乎是从小的电子产品，到大的工业控制，单片机都起到了举足轻重的作用。

单片机小的系统结构几乎是所有具有可编程硬件的一个缩影，可谓是“麻雀虽小，肝胆俱全”，单片机的学习和研究是对微机系统学习和研究的简捷途径。

在目前，用户对单片机的需要越来越多，但是，要求也越来越高，因此，单片机也在不断的发展和进步。

单片机的技术进步主要反映在部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。

在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的水平。

下面分别就这三个方面说明单片机的技术进步状况。

（1）部结构的进步单片机在部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如：定时器，比较器，A/转换器，D /A转换器，串行通信接口，Watchdog电路，LCD控制器等。

有的单片机为了构成控制网络或形成局部网，部含有局部网络控制模块CAN。

例如，Infineon公司的C 505C，C515C，C167CR，C167CS-32FM，81C90；Motorola公司的68HC08AZ 系列等。

特别是在单片机C167CS-32FM中，部还含有2个CAN。

因此，这类单片机十分容易构成网络。

特别是在控制，系统较为复杂时，构成一个控制网络十分有用。

为了能在变频控制中方便使用单片机，形成最具经济效益的嵌入式控制系统。

有的单片机部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路，这些单片机有Fujitsu公司的MB89850系列、MB89860系列；Motorola 公司的MC68HC08MR16、MR24等。

在这些单片机中，脉宽调制电路有6个通道输出，可产生三相脉宽调制交流电压，并部含死区控制等功能。

（2）功耗、封装及电源电压的进步现在新的单片机的功耗越来越小，特别是很多单片机都设置了多种工作方式，这些工作方式包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等工作方式。

Philips公司的单片机P87LPC762是一个很典型的例子，在空闲时，其功耗为1.5 mA，而在节电方式中，其功耗只有0.5mA。

而在功耗上最令人惊叹的是TI公司的单片机MSP430系列，它是一个 16位的系列，有超低功耗工作方式。

它的低功耗方式有LPM1、LPM3、LPM4三种。

当电源为3V时，如果工作于 LMP1方式，即使外围电路处于活动，由于CPU不活动，振荡器处于1～4MHz，这时功耗只有50?A。

在LPM3 时，振荡器处于32kHz，这时功耗只有1.3?A。

在LPM4时，CPU、外围及振荡器32kHz都不活动，则功耗只有0.1?A。

现在单片机的封装水平已大大提高，随着贴片工艺的出现，单片机也大量采用了各种合符贴片工艺的封装方式出现，以大量减少体积。

在这种形势中，Microchip公司推出的8引脚的单片机特别引人注目。

这是PIC12CXXX系列。

它含有0.5～2K程序存储器，25～128字节数据存储器，6个I/O端口以及一个定时器，有的还含4道A/D ，完全可以满足一些低档系统的应用。

扩大电源电压围以及在较低电压下仍然能工作是今天单片机发展的目标之一。

目前，一般单片机都可以在3.3～5.5V的条件下工作。

而一些厂家，则生产出可以在2.2～6V的条件下工作的单片机。

这些单片机有Fujitsu 公司的MB89191～89195，MB89121～125A，MB89130系列等，应该说该公司的F2MC-8L 系列单片机绝大多数都满足2.2～6V的工作电压条件。

而TI公司的MSP430X11X系列的工作电压也是低达2.2V的。

（3）工艺上的进步现在的单片机基本上采用CMOS技术，但已经大多数采用了0.6?m以上的光刻工艺，有个别的公司，如Motorola公司则已采用0.35?m甚至是0.25?m技术。