基于单片机的数字钟设计与实现毕业论文

基于单片机的数字钟设计与实现毕业论文

目录

1 引言 (1)

2 单片机及辅助工具介绍 (2)

2.1 单片机基础知识 (2)

2.2 单片机的历史 (2)

2.3 单片机的发展过程 (3)

2.4 单片机的应用 (3)

2.5 Protel DXP 2004软件介绍 (4)

2.6 Proteus (5)

2.6.1 Proteus简介 (5)

2.6.2 Proteus的基本操作 (6)

2.6.3 连线（WIRING UP） (7)

2.7 Keil uVision2软件介绍 (7)

3 元器件说明 (9)

3.1 单片机芯片AT89S52 (9)

3.2 LED七段数码管 (11)

3.3 驱动芯片74HC595 (13)

3.4 DS1302 (15)

3.4.1 DS1302简介 (15)

3.4.2 DS1302的结构及工作原理 (15)

3.4.3 DS1302实时显示时间的软硬件 (17)

3.4.4 调试中问题说明 (17)

3.5 温度传感器18B20 (18)

3.5.1 温度传感器简介 (18)

3.5.2 DS18B20的部结构 (20)

3.5.3 DS18B20温度传感器的存储器 (20)

3.5.4 DS1820使用中注意事项 (21)

4 硬件电路设计 (23)

4.1 总体电路设计 (23)

4.2 按键调时接口电路设计 (23)

4.3 时间读取接口电路设计 (24)

4.4 显示时间和温度接口电路设计 (24)

4.5 PROTEL制作主板电路 (25)

4.5.1 创建项目文件 (25)

4.5.2 原理图设计 (25)

4.5.3 放置元件并连接 (25)

4.5.4 连接线路 (25)

4.5.5 元件注释 (26)

4.5.6 报表生成 (26)

4.5.7 创建PCB文件 (29)

4.5.8 PCB布局和布线 (32)

4.5.9 3D效果图 (33)

5 软件程序设计 (34)

5.1 软件设计思路 (34)

5.2 读写时钟芯片1302子程序 (36)

5.3 读写18B20芯片子程序 (38)

6 总结 (41)

谢辞 (42)

参考文献 (43)

附录 (44)

外文资料 (57)

1 引言

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，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。而数字钟正是一种用数字电路技术与单片机技术实现计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

数字钟是指以微处理器为核心，充分利用数字技术和软件技术，与各类脉冲信号的传感器配合，记录时间等的智能仪表。数字钟是日常生活、工业生产中常用的一种工具，社会拥有量和需求量都很大。功能上要求能够完成准确走时、调时，性能上要求抗干扰能力强，稳定可靠，同时在价格上具备竞争力。

结合以上几点，设计了一款数字钟，达到了可靠和经济的双重要求，同时易于与其它产品结合使用，是非常必要的。本设计主要着眼于数字钟的可靠性与实用性，把工业用单片机技术、与微型机技术应该在数字钟设计中，开辟了单片机技术与现代计时方法相结合的一条新路。

该电子钟设计工作原理为：单片机上电后，从芯片DS1302上讲读取时间数据，计时开始。通过按钮进行调时，上电复位进行校正时间。通过芯片18B20来读取温度，通过LED数码管显示其值。日常生活中对单片机数字钟的问题要求越来越高，本设计仅针对简单的数字钟进行研究。能够实现数字钟的正确走时以及温度的显示。

2 单片机及辅助工具介绍

2.1 单片机基础知识

单片微型计算机简称单片微机或单片机，又称微控制器。它是在一块半导体芯片上，集成了CPU、ROM、RAM、I/O接口、定时器/计数器/中断系统等功能部件，构成了一台完整的数字电子计算机。由于集成电路技术的进步，片甚至还可包含HSO、HIS、A/D转换器、PWM等称为“片外设”的特殊功能部件。随着单片机功能的增强，由单片机构成的计算机应用系统也日益增强，它一样可以配用打印机、绘图仪、CRT等外围设备，一样可以联网。特别是1987年INTEL公司在MCS-96的基础上继续推出了MCS-，又陆续出现了许多新趋向，例如：HSO、HIS发展为EPA；数据传送有了PTS；配合大功率晶体管的控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器等领域的突出地位，并使它不断拓宽应用围，增添了新的活力。

2.2 单片机的历史

单片机（single chip microcomputer）是指在一块半导体芯片上集成了中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、程序存储器（ROM或EPROM）、定时/计数器及各种I/O接口电路等，也就是指集成在一块半导体芯片上的计算机。由于单片机体积小、价格低、特别擅长于作为控制器使用，因而又称单片机为微控制器（microcontroller）。

单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段

第一阶段——单片机阶段（1976午～1978年）。这阶段的任务是探索计算机的单芯片集成。以Intel公司的MCS—48为代表，其CPU、存储器、定时器／计数器、中断系统、I/O端口、时钟以及指令系统都是按嵌入式系统要求专门设计的。

第二阶段——单片机的完善阶段（1978年～1982年）。计算机的单芯片集成探索取得成功后，随后的任务就是要完善单片机的体系结构。作为这一阶段的典型代表是Inlel公司将MCS—48向MCS—5l系列的过渡。它在以下几个重要方面奠定了单片机的体系结构

(1) 完善的外部总线。有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) CPU外围功能单元的集中管理模式。

(3) 设置面向工控的位地址空间及位操作方式。

(4) 指令系统突出控制功能。

第三阶段——微控制器形成阶段（1983年～1990年）。这一阶段单片机的主要技术发展方向是满足测控对象要求的外围电路的增强，如A／D转换、D／A转换、