【正文】 ................................................................................................ 25 顯示功能 ............................................................................................................. 26 程序設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 26 本章小結(jié) ............................................................................................................. 26 6電路仿真 ........................................................................................................................ 27 北京理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) Proteus軟件簡(jiǎn)介 ................................................................................................ 27 Proteus的功能模塊 ............................................................................................ 27 Proteus的 貢獻(xiàn) ................................................................................................... 29 電路仿真設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 29 本章小結(jié) ............................................................................................................. 30 7多功能數(shù)字電子鐘展示 ................................................................................................... 31 電子鐘展示 ......................................................................................................... 31 本章小結(jié) ............................................................................................................. 35 8工作的總結(jié)與未來工作的展望 ........................................................................................ 36 工作總結(jié) ............................................................................................................. 36 未來展望 ............................................................................................................. 37 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 38 致謝 .................................................................................................................................. 40 附錄 .................................................................................................................................. 41 附錄 1：程序 .............................................................................................................. 41 附錄 2：元件清單 ....................................................................................................... 42 附錄 3：外文文獻(xiàn) ....................................................................................................... 43 北京理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 數(shù)字鐘發(fā)展史 中國是人類文明中最先發(fā)明計(jì)時(shí)儀器的國度。據(jù)史料的記載，紀(jì)元前漢武帝太初年間，落下閎 這位才子創(chuàng)造了渾天儀，這是表示天體運(yùn)動(dòng)最早的儀器。公元130 年的東漢時(shí)期張衡制作出了水云渾天儀，水云渾天儀的動(dòng)力來著落水，是觀測(cè)天象的最早機(jī)械計(jì)時(shí)器，為機(jī)械天文鐘的鼻祖。到了唐代，公元 725 年間梁令瓚和張遂（又稱一行），創(chuàng)造了一個(gè)水運(yùn)渾天銅儀，水運(yùn)渾天銅儀不僅能演示天球和日、月的運(yùn)動(dòng)軌跡，而且上面做了兩個(gè)木人，這兩個(gè)木人能夠按時(shí)打鐘，按時(shí)擊鼓。首次做到將機(jī)械鐘的“心臟” —— 擒縱器運(yùn)用于計(jì)時(shí)器，這是中國古代科學(xué)家為人類的計(jì)時(shí)科學(xué)做出的偉大貢獻(xiàn)，讓人類計(jì)時(shí)事業(yè)向前邁了一大步，這項(xiàng)發(fā)明比十四世紀(jì)歐洲制造的機(jī)械鐘整 整快了六個(gè)世紀(jì)。 首只石英鐘于二十世紀(jì)的二十年代被制造出來，接著三十年代起石英鐘獲得了推廣，到了六十年代，得益于應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，制造石英鐘難題得到了成功的解決，石英電子技術(shù)廣泛的應(yīng)用于計(jì)時(shí)領(lǐng)域，并逐漸取代機(jī)械鐘成為更加準(zhǔn)確的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。早在 1880 年，法國科學(xué)家皮埃爾居里和保羅雅克居里已經(jīng)在石英晶體上發(fā)現(xiàn)了壓電特性，石英晶體壓電的特性讓人們解決了制造時(shí)鐘表“心臟”的難題。經(jīng)研究，科學(xué)家用電子鐘和以石英晶體制成的振蕩計(jì)時(shí)器成功制成了石英鐘。經(jīng)過多次反復(fù)的測(cè)試，一只精密的石英鐘表，計(jì)時(shí) 365 天的時(shí)間誤差僅為 35 秒，十分精準(zhǔn)。鑒于石英鐘如此精確的計(jì)時(shí)，英國格林尼治天文臺(tái)于 1942 年也開始選用了石英鐘作為御用計(jì)時(shí)工具。在大多場(chǎng)合，石英鐘往往做為頻率的基本標(biāo)準(zhǔn)，用于日常生活各個(gè)領(lǐng)域的檢測(cè)與測(cè)量。石英鐘迅速發(fā)展，到 1970 年前后，石英鐘變得越來越精致小巧，它已經(jīng)既是實(shí)用品，也是一件高雅的裝飾品。它不僅為人們提供方便的生活，更為人們的生活增添豐富的色彩。現(xiàn)今的設(shè)計(jì)理念主要是簡(jiǎn)單實(shí)用、走時(shí)準(zhǔn)確。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，振蕩部分如果使用石英晶體作為時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)源，那么鐘表計(jì)時(shí)變得更精確、調(diào)整起來更加方便。鐘表作為一種計(jì)時(shí) 器具，它的出現(xiàn)創(chuàng)造了時(shí)間計(jì)量新的里程碑。談起時(shí)鐘大家無不知曉，它讓我們知道每天的各個(gè)時(shí)間，記錄我們的每時(shí)每分每秒，我們的生活、工作、休閑等等都離不開它。中國的鐘表業(yè)在二十世紀(jì)八十年代發(fā)生了一場(chǎng)天翻地覆的轉(zhuǎn)折。主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面： （ 1）由之前的生產(chǎn)機(jī)械表轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)石英電子表； （ 2）曾經(jīng)一直獨(dú)霸中國消費(fèi)市場(chǎng)四十幾年的大型國有企業(yè)的地位受到新興的“組裝業(yè)”的挑戰(zhàn)，制造鐘表的中心也慢慢轉(zhuǎn)向中國沿海一帶的南方； 北京理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 （ 3）鐘表業(yè)的發(fā)展由之前的注重機(jī)芯轉(zhuǎn)變成注重手表外觀件。 這翻天覆地的轉(zhuǎn)變以閃電般的速度沖擊上了傳統(tǒng)的國內(nèi)鐘表制造業(yè)。為了適應(yīng)這種變化，為了在瞬息萬變的環(huán)境中生產(chǎn)與發(fā)展，中國鐘表制造業(yè)開始從技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單單調(diào)、零件數(shù)量偏少只需手工的認(rèn)真勞動(dòng)就能完成的制造石英鐘的機(jī)芯入手?？恐鴱娜毡?、德國進(jìn)口石英鐘機(jī)芯堅(jiān)強(qiáng)的發(fā)展本國的鐘表業(yè)。靠著認(rèn)真努力勇往直前的干勁，到了 1989 年終于開始完全自己生產(chǎn)，其中包括模具的制造加工。到了最近的十余年，通過自主研發(fā)，對(duì)新技術(shù)的投資與發(fā)展機(jī)芯質(zhì)量的穩(wěn)定性、實(shí)用性等各方面都有了提高，對(duì)手機(jī)表機(jī)芯研制與開發(fā)成了新的主流方向?，F(xiàn)在石英鐘機(jī)芯生產(chǎn)主要 活躍于福建、番禺、廣東東莞；機(jī)械鐘表機(jī)芯生產(chǎn)主要分布在上海、山東等地。 當(dāng)今中國的電子業(yè)發(fā)展十分快速，達(dá)到了日新月異的程度，電子業(yè)的快速發(fā)展同時(shí)也促進(jìn)了鐘表業(yè)的發(fā)展。國產(chǎn)鐘表機(jī)芯研制失敗的年代已經(jīng)隨著中國的迅速發(fā)展成為過去，“組裝業(yè)”作為新興鐘表工業(yè)走出困境的起步階段也已隨著時(shí)間成為過去。一支新的充滿智慧、勇敢、活力的鐘表精英在中國這塊土地上茁壯的成長。 我們應(yīng)該相信，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，運(yùn)用當(dāng)今電子工業(yè)技術(shù)、材料工業(yè)技術(shù)和其他領(lǐng)域的最新科技技術(shù)，中國鐘表業(yè)一定會(huì)在不久的將來生產(chǎn)出代表中國科技水平的產(chǎn) 品，為人類鐘表業(yè)立下新的里程碑。我們也希望在不斷的提高制造技術(shù)水平中，能夠不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，做出具有獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的好產(chǎn)品。這正是中國制表業(yè)發(fā)展和未來的方向。 研究背景 本 次畢業(yè)設(shè)計(jì) 的多功能 數(shù)字電子鐘的 核心是 采用 目前應(yīng)用 最為普遍 的 51系列單片機(jī) [1] [2]， 加上 配置了外圍設(shè)備， 從而組 成了一個(gè)可編程的定時(shí) 和 計(jì)時(shí) 的 系統(tǒng)， 這個(gè)系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是 可靠性高，體積小，功能多等。不僅 可以 滿足 各種 所需 的 要求 ， 而且還有擴(kuò)展 其他各種功能 ，有著 不可估量 的應(yīng)用領(lǐng)域。 20世紀(jì)末，電子 科技 技術(shù) 的迅猛 發(fā)展 毋庸置疑的 推動(dòng) 了當(dāng)今 電子產(chǎn)品 和其他各種高科技產(chǎn)品 的蓬勃發(fā)展，如今 社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域 幾乎都能見到 ，這 些變化大 力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展 ， 社會(huì) 的 信息化 水平和 綜合技 術(shù) 水平 有了空前的 提高。隨著科 學(xué)技術(shù) 技的 迅速 發(fā)展 ， 社會(huì)的進(jìn)步和全球化 日漸激烈的 競(jìng)爭(zhēng)， 消費(fèi)者 對(duì)數(shù)字鐘 功能 的 追 求也 每天每天的增高 ，傳統(tǒng)的時(shí)鐘 的單一計(jì)時(shí)功能 已不 再 能滿足人們的需求。 各種 產(chǎn)品更新?lián)Q代的頻率 變得愈來愈 快 ， 電子鐘不 論 在性能 上， 還是在 外觀上 亦或是用途上都 為滿足市場(chǎng)需要 發(fā)生了 巨大 的變化， 市面上大多 電子鐘都已具備電子鬧鐘 功能 、溫度檢測(cè)、電子秒表等 多種 功能。多功能數(shù)字 電子 鐘中單片機(jī)的 的應(yīng)用 已經(jīng) 是 很平常 的 事 [3]。 數(shù)字鐘現(xiàn)在已經(jīng)普遍的運(yùn)用于個(gè)人家庭及教室、車站、工作辦公室、碼頭等北京理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 公眾場(chǎng)合，作為人們生活中不可缺少的生活必需品。隨著集成數(shù)字電路的不斷發(fā)展和石英晶體振蕩器普遍的應(yīng)用，數(shù)字電子鐘的運(yùn)用已經(jīng)超過老式機(jī)械鐘表。鐘表的數(shù)字化在為我們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利的同時(shí)，已經(jīng)不僅局限于原先的報(bào)時(shí)功能，它的功能越來越多，越來越人性化，為人類的生活貢獻(xiàn)出自己的力量，例如定時(shí)自動(dòng)提醒、定時(shí)自動(dòng)開啟開關(guān)、定時(shí)自動(dòng)關(guān)閉開關(guān)、時(shí)間程序按時(shí)自動(dòng)控制、自動(dòng)按時(shí)通斷動(dòng)力設(shè)備、以及其他各類定時(shí)電路及電氣的自動(dòng)啟用等，以上所述都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。由此我們可以得出結(jié)論，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，完善以及發(fā) 展數(shù)字電子鐘有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。 研究 狀況 數(shù)字電子時(shí)鐘從誕生起，憑借自己的強(qiáng)大魅力就成為人類的好伙伴，給人們的生活、工作、學(xué)習(xí)、娛樂提供各種各樣的便利。隨著時(shí)間不斷的往后推進(jìn)，科學(xué)技術(shù)每天迅速的發(fā)展，生活節(jié)奏也變得越來越快，日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)，人們對(duì)生活的品質(zhì)要求愈來愈高，對(duì)時(shí)間計(jì)量的精度也逐漸增高，功能希望越來越多。精確無誤的時(shí)間已經(jīng)成為各個(gè)行業(yè)安全運(yùn)行的基本準(zhǔn)則，電子化的時(shí)代時(shí)間稍微一點(diǎn)的誤差，都將會(huì)造成一系列不可估量的嚴(yán)重后果和巨大的經(jīng)濟(jì)損失 。 電子鐘有多種設(shè)計(jì)方法，第一種可以使用專門的電子 鐘芯片加上必要的外圍電路和顯示電路，第二種可以借助中小規(guī)模集成電路來構(gòu)成電子鐘，第三種實(shí)現(xiàn)方法是對(duì)單片機(jī)編程 [4]。其中，使用單片機(jī)編程來實(shí)現(xiàn)功能的電子時(shí)鐘具有編程靈活、硬件的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、方便功能擴(kuò)展等突出優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)這個(gè) ” 心臟 ” ，做電子鐘的核心控制器用時(shí)，電子鐘計(jì)時(shí)功能就可以通過時(shí)鐘信號(hào)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)就能輸出時(shí)間數(shù)據(jù)，顯示器就能顯示出來相應(yīng)的結(jié)果，定時(shí)、校時(shí)功能由配置的鍵盤控制。在這里可以選用數(shù)碼管顯示技術(shù)或者液晶顯示技術(shù)其中一種作為輸出設(shè)備