【正文】 .......... 27 致謝 ............................................................... 28 參考文獻(xiàn) ........................................................... 29 附錄一 ............................................................. 31 附錄二 ............................................................. 32 1 緒論 時(shí)鐘發(fā)展史 很早 以前 ,人類(lèi)主要是利用天文現(xiàn)象和流動(dòng)物質(zhì)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)來(lái)計(jì)時(shí) 。 例如 ,日晷是利用日影的方位計(jì)時(shí) ，陰雨天和夜里沒(méi)法使用且測(cè)量誤差較大 ；漏壺和沙漏是利用水流和沙流的流量計(jì)時(shí) ，雖然晚上可以使用，但是水容易結(jié)冰，誤差還是大。后來(lái)人們發(fā)明了機(jī)械鐘，以機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)為時(shí)間基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的計(jì)量，誤差達(dá)到一天一分鐘左右。而如今的數(shù)字鐘用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒，精度較高，一天的誤差不到一秒。目前精度最高的時(shí)鐘要屬原子鐘，其每天的誤差小于一億分之一秒。 隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，對(duì)時(shí)間的要求越來(lái)越高，精準(zhǔn)數(shù)字計(jì)時(shí)的消費(fèi)需求也是越來(lái)越多。 二十一世紀(jì)的今天，最具代表性的計(jì)時(shí)產(chǎn)品就是電子萬(wàn)年歷，它是近代世界鐘表業(yè)界的第三次革命。第一次是擺和擺輪游絲的發(fā)明，相對(duì)穩(wěn)定的機(jī)械振蕩頻率源使鐘表的走時(shí)差從分級(jí)縮小到秒級(jí)，代表性的產(chǎn)品就是帶有擺或擺輪游絲的機(jī)械鐘或表。第二次革命是石英晶體振蕩器的應(yīng)用，發(fā)明了走時(shí)精度更高的石英電子鐘表，使鐘表的走時(shí)和月差從分級(jí)縮小到秒級(jí)。第三次革命就是單片機(jī)數(shù)碼計(jì)時(shí)技術(shù)的應(yīng)用（電子萬(wàn)年歷），使計(jì)時(shí)產(chǎn)品的走時(shí)日差從分級(jí)縮小到 1/600 萬(wàn)秒，從原有傳統(tǒng)指針計(jì)時(shí)的方式發(fā)展為人們?nèi)粘８鼮槭煜さ囊构鈹?shù)字顯示方式，直觀明了，并增加了全自動(dòng)日期、星期、溫度以及其他日常附屬信息的顯示功能，它更符合消費(fèi)者的生活需求！因此，電子萬(wàn)年歷的出現(xiàn)帶來(lái)了鐘表計(jì)時(shí)業(yè)界跨躍性的進(jìn)步。 目前的研究現(xiàn)狀 我國(guó)生產(chǎn)的電子萬(wàn)年歷有很多種，總體上來(lái)說(shuō)以研究多功能電子萬(wàn)年歷為主，使萬(wàn)年歷除了原有的顯示時(shí)間，日期等基本功能外，還具有鬧鈴，報(bào)警等功能。商家生產(chǎn)的電子萬(wàn)年歷更從質(zhì)量，價(jià)格，實(shí)用上考慮，不斷的改進(jìn)電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)，使其更加的具有市場(chǎng)。 在國(guó)內(nèi)，電子鐘因 LCD數(shù)字顯示效用直接有效，所以大多運(yùn)用在城市的主要營(yíng)業(yè)場(chǎng)所，以及車(chē)站、碼頭等公共場(chǎng)所。在對(duì)公共場(chǎng)所的電子鐘設(shè)定的時(shí)候，使用者還可根據(jù)周邊的氣候、溫度等對(duì) LCD 屏進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)，因?yàn)?LCD 的顯示耗電量很省，所以能夠保持持續(xù)的工作效果 。 研究目的及意義 電子鐘亦稱數(shù)字顯示鐘，是一種用 數(shù)字電路 技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械時(shí)鐘相比，直觀性為其主要顯著特點(diǎn)，且因非機(jī)械驅(qū)動(dòng)，具有更長(zhǎng)的使用壽命，相較石英鐘的石英機(jī)芯驅(qū)動(dòng)，更具準(zhǔn)確性。電子鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個(gè)人家庭以及車(chē)站、碼頭、劇院、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)極大地方便。相對(duì)于其他時(shí)鐘類(lèi)型，它的特點(diǎn)可歸結(jié)為 “兩強(qiáng)一弱 ”：比機(jī)械鐘強(qiáng)在觀時(shí)顯著，比石英鐘強(qiáng)在走時(shí)準(zhǔn)確，但是它的弱點(diǎn)為顯 示 較為單調(diào)。 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、 按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。 除了采用集成化的時(shí)鐘芯片外，還有采用 MCU 的方案，利用 STC89 系列單片微機(jī)制成萬(wàn)年歷電路，采用軟件和硬件結(jié)合的方法，控制輸出，分別用來(lái)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒，其最大特點(diǎn)是 :硬件電路簡(jiǎn)單，安裝方便易于實(shí)現(xiàn)，軟件設(shè)計(jì)獨(dú)特 ,可靠。 STC89C51 是由深圳宏晶科技公司推出的一種小型單片機(jī)。其主要特點(diǎn)為采用 Flash 存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與 MCS51完全兼容，可以很快被廣大用戶接受。 本文介紹了基于 STC89C51 單 片機(jī)設(shè)計(jì)的 電子時(shí)鐘。可以同時(shí)顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒 等信息，還具有時(shí)間 紅外 校準(zhǔn)等功能。 2 總體方案設(shè)計(jì) 方案 的選擇 2． 設(shè)計(jì)要求 A．具有年、月、日、周、時(shí)、分、秒的顯示功能； B．具有年、月、日、周、時(shí)、分、秒的校準(zhǔn)功能； C．具有圖片顯示功能； D．具有紅外遙控功能。 2． 方案的選擇 本課題是基于單片機(jī)控制的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)， MCS51系列的單片機(jī)集成了 8位 CPU、 4K 字節(jié) ROM、 128 字節(jié) RAM、 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和 4個(gè) 8位 I/O口等基本功能部件，基本能滿足本課題的研究，所以主控芯片選擇 STC89C51 單片機(jī)。時(shí)鐘的顯示功能用 128*64LCD 來(lái)實(shí)現(xiàn)， 其顯示分辨率為 128 64,內(nèi)置 8192個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示 8 4 行16 16 點(diǎn) 陣的漢字 ， 也可完成 圖形顯示 。 低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類(lèi)型的圖形點(diǎn)陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多， 且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶 模塊。 為了更精確的顯示時(shí)間，需要一時(shí)鐘芯片來(lái)進(jìn)行計(jì)時(shí)。 DS1302 是由美國(guó)DALLAS 公司推出的具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。 對(duì)于紅外遙控功能，主要用來(lái)調(diào)整時(shí)間和切換顯示頁(yè)面。本課題中選用通用紅外遙控器和紅外接收頭。 總體方案組成框圖 根據(jù) 以上硬件的選擇，系統(tǒng)的硬件框圖 所示。 圖 系統(tǒng)硬件框圖 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3. 1 主芯片模塊 STC89C51 單片的引腳功能圖如圖 所示， 邏輯符號(hào)如圖 所示， 它有40個(gè)引腳。 STC89C51 主控芯片 12864LCD 紅外遙控 時(shí)鐘芯片DS1302 復(fù)位電路 晶振電路 圖 STC89C51 引腳圖 圖 STC89C51 邏輯圖 （ 1） 電源引腳 （ a） VCC（ 40）：電源正端，外接 +5V。 （ b） VSS（ 20）：接地。 （ 2） 時(shí)鐘電路引腳 XTAL1(18)、 XTAL2(19)： XTAL1 為片內(nèi)振蕩電路的輸入端， XTAL2 為片內(nèi)振蕩電路的輸出端。 8051 的時(shí)鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)振蕩方式，需在這兩個(gè)腳外接石英晶體和振蕩電容，振蕩電容一般取 10p～30p。另一種是外部時(shí)鐘方式，即將 XTAL 1 接地，外部時(shí)鐘信號(hào)從 XTAL 2腳輸入。 （ 3） 控制引腳 （ a） ALE/PROG(30):地址鎖存控制信號(hào) /編程脈沖輸入端。 （ b） PSEN（ 29）：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 （ c） EA/VPP（ 31）：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端 /編程電壓輸入 端。 （ d） RESET/VPT（ 9）：復(fù)位 /備用電源輸入引腳。在該引腳上輸入24 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即復(fù)位。 （ 4） 輸入 /輸出引腳 （ a） ～ (39～ 32):8 位雙向并行 I/O 口， P0口可作為通用雙向 I/O 口。在外接數(shù)據(jù)、程序存儲(chǔ)器時(shí)，可作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用引腳。 （ b） ～ （ 1～ 8）： 8位雙向并行 I/O 口。 （ c） ～ （ 21～ 28）： 8 位雙向并行 I/O 口。 P0 口可作為通用雙向 I/O 口。在外接數(shù)據(jù)、程序存儲(chǔ)器時(shí)，可作 為高 8位地址輸出引腳。 （ d） ～ （ 10～ 17）： 8 位雙向并行 I/O 口。 P3 口除了作為通用 I/O 口使用外，每一個(gè)引腳都可以復(fù)用。 中斷系統(tǒng) 8051 單片機(jī)允許 5 個(gè)中斷源： （ 1）外部中斷源（ 2個(gè)） 由 INT0（ ）引腳和 INT1（ ）引腳引入。這兩個(gè)中斷源的請(qǐng)求方式有兩種：低電平觸發(fā)或下降沿觸發(fā)。 （ 2）內(nèi)部中斷源（ 2個(gè)） T0：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 中斷，由 T0溢出引起。 T1：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 中斷，由 T1溢出引起。 （ 3） TI/RI（ 1 個(gè)） 串行 I/O 口中斷，由一幀字符發(fā)送 /接收完后引起。