【正文】 .................13 PCB 的 制作 ..........................................................................................................14 結(jié)論 ..........................................................................................................................................16 參考文獻 ................................................................................................................................17 附錄一 PROTEL 99SE 原理圖 ..........................................................................................18 附錄二 PCB 板圖 .................................................................................................................19 附錄 三 系統(tǒng)程序 ................................................................................................................17 致謝 ..........................................................................................................................................21 數(shù)字萬年歷時鐘電路的設(shè)計 畢業(yè) 設(shè)計 1 引 言 電子科技日新月異， 產(chǎn)品逐漸增多，技術(shù)不斷復新?lián)Q代， 人們對現(xiàn)代電子設(shè)備的智能化和微型化及其精度提出了更高的要求 。 而單片機因其具有穩(wěn)定可靠、 體積小、 成本低 等特點，成為設(shè)計智能化儀器儀表的首選微控制器，因此本次我們沒有選用傳統(tǒng)的專用的時鐘芯片，而是采用了AT89C51 芯片，此款單片機可以使用軟件對其進行在線編程，其靈活性和可靠性都相對提高。 現(xiàn)在是一個知識爆炸的新時代。新產(chǎn)品、新技術(shù)層出 不窮，電子技術(shù)的發(fā)展更是日新月異?？梢院敛豢鋸埖恼f，電子技術(shù)的應(yīng)用無處不在，電子技術(shù)正在不斷地改變我們的生活，改變著我們的世界。在這快速發(fā)展的年代，時間對人們來說是越來越寶貴，在快節(jié)奏的生活時，人們往往忘記了時間，一旦遇到重要的事情而忘記了時間，這將會帶來很大的損失。因此我們需要一個定時系統(tǒng)來提醒這些忙碌的人。數(shù)字化的鐘表給人們帶來了極大的方便 [1]。 近些年，隨著科技的發(fā)展和社會的進步，人們對數(shù)字鐘的要求也越來越高，傳統(tǒng)的時鐘已不能滿足人們的需求。多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化 ，有電子鬧鐘、數(shù)字鬧鐘等等。單片機在多功能數(shù)字鐘中的應(yīng)用已是非常普遍的，人們對數(shù)字鐘的功能及工作順序都非常熟悉。但是卻很少知道它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理。由單片機作為數(shù)字鐘的核心控制器，可以通過它的時鐘信號進行計時實現(xiàn)計時功能，將其時間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機輸出，利用顯示器顯示出來。通過鍵盤可以進行定時、校時功能。輸出設(shè)備顯示器可以用液晶顯示技術(shù)和數(shù)碼管顯示技術(shù) 。 數(shù)字鐘 是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時 、 分 、 秒數(shù)字顯示的計時裝置 ,廣泛用于家庭 、 車站 、 會議室、辦公室等公共場所 ， 通過完美的設(shè)計和制作過程數(shù)字萬年歷逐漸受到人們的歡迎。 成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?， 由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用 ， 使得 數(shù)字鐘 的精度 ，遠遠超過老式鐘表 , 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、自動起閉路燈、甚至各種定時電氣的自動啟用等，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 擴大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。 數(shù)字萬年歷時鐘電路的設(shè)計 畢業(yè) 設(shè)計 2 第 一 章 數(shù)字 萬年歷設(shè)計方 案 方案論證 按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求 可 見數(shù)字百年歷具有計時和顯示、報時功能。電路設(shè)計中包括分頻模塊，用于將外部晶振產(chǎn)生的一定周期的時鐘信號計數(shù)產(chǎn)生 1s 時鐘信號；分計數(shù)模塊 、 60 進制的秒； 24 進制的時計數(shù)模塊； 12 進制的月計數(shù)模塊；通過語言選擇的閏年平年天數(shù)選擇模塊； 2 選一模式轉(zhuǎn)換模塊； 5 選一的調(diào)時控制模塊；另有顯示模塊和整點報時信號端口 ， 通過一段時間對專業(yè)書籍及多種設(shè)計方案的研究機分析， 主控芯片使用 51 系列 的 AT89C51 單板機 作為核心控制芯片，用 C 語言進行編程來滿足設(shè)計的要求。年、月、日 , 時、分、秒的顯示用 LED 數(shù)碼管來實現(xiàn) ,在時、分、秒之間各有2 個 LED 發(fā)光二極管來作為時間分隔符每秒隨 秒位閃爍一次 ,直觀且具有美感 ,在日期與時間間切換和對時鐘進行調(diào)整 可以 通過 3 個按鈕開關(guān) 來實現(xiàn) ,其他外接電路還有晶振電路、復位電路 等。 框圖 構(gòu)成 本 設(shè)計用 AT89c51 作為核心控制部分， AT89C51 為 40 引腳雙列直插芯片 ,有四個 I/O 口P0,P1,P2,P3,每一條 I/O 線都能獨立地作輸出或輸入 外 接晶振電路與復位電路 ， P3 口接三個按鈕開關(guān)作為時間調(diào)整部分，以 LED 數(shù)碼管作為顯示部分 ， P0 口控制數(shù)碼管段選部分， P1 口和P2 口控制數(shù)碼管位選部分。如圖 1－ 1 所示 ： 圖 1－ 1 總體系統(tǒng)框圖 晶振電路 單片機 AT89C51 數(shù)碼管 段選部分 復位電路 時間調(diào)整電路 數(shù)碼管 位選部分 LED 數(shù)碼管管 數(shù)字萬年歷時鐘電路的設(shè)計 畢業(yè) 設(shè)計 3 第 二 章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 單片機的選擇與 參數(shù)介紹 我選用了比較常用且功能強大的 AT89C51 單片機， 下面我來詳細介紹該芯片的參數(shù)與功能 ： AT89C51 是由美國 Atmel 公司生產(chǎn)的至今為止世界上最新型的高性能八位單片機。該芯片采用FLASH 存儲技術(shù)，內(nèi)部具有 2KB 字節(jié)快閃存存儲器，采用 DIP 封裝，是目前在中小系統(tǒng)中應(yīng)用最為普及的單片機 [2]。 （ 1） AT89C51 的功能描述 AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處理器，片內(nèi)有 4k 字節(jié)的在線可重復編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能 重復寫入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。它與 MCA51系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替 MCS51 系列單片機，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 系列產(chǎn)品沒有的功能。 AT89C51 可構(gòu)成真正的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長度小于 4K， 四個 I/O 口全部提供給用戶?？捎?5V 電壓編程 ， 而且擦寫時間僅需10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時間的百分之一 ， 與 8751/87C51 的 12V 電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的 要求，改寫時不 拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍（ ~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0Hz～ 24MHz 之間，比 8751/87C51 等 51 系列的 6MHz～12MHz 更具有靈活性 ， 系統(tǒng)能快能慢。 AT89C51 芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 P0 口是三態(tài)雙向口 ， 通稱數(shù)據(jù)總線口 ， 因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀 /寫操作。 （ 2） AT89C51 引腳功能 AT89C51 單片機為 40 引腳芯片如圖 ２－１ 所示，在本設(shè)計中，主要用到 P0 口、 P2 口、 口及 、 、 口。 圖 2－ 1 AT89C51 引腳圖 數(shù)字萬年歷時鐘電路的設(shè)計 畢業(yè) 設(shè)計 4 AT89S51 具有 PDIP,TQFP 和 PLCC 三種封裝形式。上圖就是 PDIP 封裝的引腳排列，有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出 （ I/O） 端口 。具有兩個 16 位可編程定時器；中斷系統(tǒng)是具有 6 個中斷源、 5個中斷矢量、 2級中斷優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)；震蕩器頻率 0 到 33MHZ,因此我們在此選用 12MHZ的晶振是比較合理的；具有片內(nèi)看門狗定時器；具有斷電標志 POF 等等 。 P0口可作為通用 I/O 口，但須外接上拉電阻；作為輸出口， 每各引腳可吸收 8 各 TTL 的灌電流。作為輸入時，首先應(yīng)將引腳置 1。 P0 也可用做訪問外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器時的低 8 位地址 /數(shù)據(jù)總線的復用線。在該模式下， P0口含有內(nèi)部上拉電阻。在 FLASH 編程時， P0口接收代碼字節(jié)數(shù)據(jù)；在編程效驗時， P0 口輸出代碼字節(jié)數(shù)據(jù) (需要外接上拉電阻 )。 P1 口： 8 位、雙向 I/0 口，內(nèi)部含有上拉電阻。 P1口可作普通 I/O 口。輸出緩沖器可驅(qū)動四個 TTL 負載；用作輸入時，先將引腳置 1，由片內(nèi)上拉電阻將其抬到高電平。 P1 口的引腳可由外部負載拉到低電平，通過上拉電阻提供電流。 在 FLASH 并行編程和校驗時， P1 口可輸入低字節(jié)地址。在串行編程和效驗時，,、輸出和移位脈沖引腳。 P2 口：具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P2口用做輸出口時，可驅(qū)動 4 各 TTL 負載；用做輸入口時，先將引腳置 1，由內(nèi)部上拉電阻將其提高到高電平。若負載為低電平，則通過內(nèi)部上拉電阻向外部輸出電流。 CPU 訪問外部 16 位地址的存儲器時， P2 口提供高 8 位地址。當 CPU 用 8 位地址尋址外部存儲時， P2 口為 P2 特殊功能寄存器的內(nèi)容。 在 FLASH 并行編程和校驗時， P2 口可輸入高字節(jié)地址和某些控制信號。 P3 口：具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向口。 P3口用做輸出口時，輸出緩沖器可吸收 4 各 TTL 的灌電流；用做輸入口時，首先將引腳置 1，由內(nèi)部上拉電阻抬位高電平。若外部的負載是低電平，則通過內(nèi)部上拉電阻向輸出電流。 在與 FLASH 并行 編程和校驗時， P3口可輸入某些控制信號。 P3 口除了通用 I/O 口功能外，還有替代功能 如表 2－ 1 所示 。 表 2－ 1 P3 口的第二功能 端口引腳 各個功能 RXD(串行口輸入端 ) TXD(串行口輸出端 ) INT0(外部中斷 0請求輸入端，低電平有效 ) INT1(外部中斷 1請求輸入端，低電平有效 ) T0(定時 /計數(shù)器 0計數(shù)脈沖輸入端 ) T1(定時 /計數(shù)器 1計數(shù)脈沖輸入端 ) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效 ) 數(shù)字萬年歷時鐘電路的設(shè)計 畢業(yè) 設(shè)計 5 時鐘功能的選擇 方案一 ： 采用實時時鐘芯片 。