【正文】 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 東華理工大學(xué)長江學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 題 目 基于 89C52 單片機的電子時鐘設(shè)計 英文題目 Electronic Clock Design Based on 89C52 學(xué)生姓名 陳志仁 學(xué) 號 09325202 專 業(yè) 電子信息工程 系 別 機械與電子工程系 指導(dǎo)教師 黃河 職 稱 講 師 二 零 一 三 年 六 月 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 摘 要 至今 ,微處理器的發(fā)展已有 40多年的歷史，起初由美國 Intel 公司首推的 4為微處理器 Intel4004，實現(xiàn)將單片處理器和運算器等元件集成在一片電路芯片上。此后微處理器的迅猛發(fā)展，微處理器內(nèi)集成的元件也越來越多，其中包括增加了存儲器、 I/O 接口電路、定時 /計數(shù)器、串行通信口、中斷控制、系統(tǒng)總線以及系統(tǒng)時鐘等，大大加強了微處理器的性能，并針對特定的領(lǐng)域制作出最大效率的微處理器。不同功能的微處理器稱為微控制器，也被我們簡稱為單片機。 本文主要介紹以單片機 AT89C52 為核心的電子時鐘顯示，數(shù)碼管為顯示器件，此電子 時鐘顯示具有年月日等基本時間顯示，以及秒表計時處理、鬧鐘定時、蜂鳴、溫度的設(shè)計。單片機通過對時鐘、溫度等數(shù)據(jù)處理后傳送至 LCD 顯示輸出，也可通過按鍵對時間進行調(diào)節(jié)。通過單片機外圍接口的擴展實現(xiàn)溫度采集等功能。 關(guān)鍵詞：電子時鐘； AT89C52；計時；溫度 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 ABSTRACT This project mainly introduces that the electronic clock which based on microcontroller AT89C52 Liquid crystal display devices39。s electronic clock display has the date and time timing processing, alarm clock timing and the design of buzzer, through the clock, temperature and other data processing and transmits signals to the LCD display output, also by adjusting button for the expansion of singlechip peripheral interface to achieve temperature acquisition functions. Key words: electronic clock。AT89C52。timing 。temperature 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第一章 緒 論 電子時鐘設(shè)計的背景 隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子產(chǎn)品技術(shù)也得到了很大的提高，單片機技術(shù)也同樣水漲船高。單片機是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上，它的產(chǎn)生是近代計算機技術(shù)發(fā)展史上一個重要的里程碑，它標志這計算機正式形成了通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支。以單片機為核心的智能化產(chǎn)品將計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)和電子測量與控制技術(shù)結(jié)合在一起，把智能賦予各種機械裝置，對傳統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和應(yīng)用方式產(chǎn)生了本質(zhì)性的變革。由于其微小的體積和低成本的投入已普遍涉及現(xiàn)代人類生活中所用的電子 和機械產(chǎn)品中，其中手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、電腦以及鼠標等電腦配件中都集成有至少 1部單片機。 電子時鐘設(shè)計的意義 從古時的日晷、沙漏計時到近代的機械計時，再延續(xù)到現(xiàn)代的通過數(shù)字電路實現(xiàn)計時，其定時的準確性和精度都不是非常的理想，隨著單片機的體積小、易控制、功能強、價格低廉、穩(wěn)定可靠、集成度高等優(yōu)點，注定了它的廣泛普及。在智能家居、工業(yè)控制、通信、航天等領(lǐng)域有著極大的作用。 電子時鐘集成的單片機，極大的提高了電子時鐘顯示的準確性和快捷性，最大化的方便了人們。此外由于單片機的精確性大到工業(yè)過 程中的大型控制系統(tǒng)，小到早已遍及全世界的兒童玩具和智能家居控制，無時無刻的影響和方便人類的生活。同樣的因為單片機的功能強、體積小、質(zhì)量輕、靈活好用、性價比高等優(yōu)良的性能，使得它可以更好地融入到更多更全面的系統(tǒng)中，可以構(gòu)成許多功能不同的微電子產(chǎn)品。 根據(jù)這種實際情況，設(shè)計了只采用一個單片機制作的多功能電子時鐘，具備了最基本的時間日期顯示功能，定時鬧鈴功能和溫度顯示功能，以及秒表功能，還可以針對家電等電氣產(chǎn)品的自動控制對其進行相應(yīng)的擴展，同樣可以避免操作繁瑣的控制器而產(chǎn)生的失誤，準確實現(xiàn)“一對多”的控制；溫度傳 感器的添加，使得此電子時鐘可以準確，快捷的進行溫度顯示，為人們的生活工作提供的極大的便利。對此設(shè)計還可以進一步的擴展利用，也可在此設(shè)計添加濕度傳感器，進而實時進行濕度的顯示。 電子時鐘設(shè)計的應(yīng)用 電子鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡纳钇罚瑥V泛是車站、碼頭、劇場、辦公室等的公共設(shè)施，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、攜帶方便、性價比高等優(yōu)點可以構(gòu)成許多功能不同的微電子產(chǎn)品。它還用于計時、自動報時及自動控制等 領(lǐng)域。 第二章 電子時鐘的硬件設(shè)計 單片機的選擇 單片微型計算機簡稱 為 單片機，是典型的嵌入式 微控制器 。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：存儲器、中央處理器（ CPU）和 I/O接口電路等。因此，單片機只需要配合適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。 單片機經(jīng)歷 SCM、 MCU、 SoC 三大階段的發(fā)展，使得單片機具有了 多功能 、 高性能、低電壓、低價格、低功耗、大存儲容量、強 I/O功能及較好的兼容性 等優(yōu)點 。 多功能 單片機中盡可能地把 諸多模塊 都集成在一塊芯片上，使得單片機 可以實現(xiàn)的功能更加繁多 。 其中把 ADC、 DAC 以及多路模擬開關(guān)和采樣 /保持器乃至 LED 等顯示驅(qū)動器集成在單片機芯片中，也就是外圍器件的內(nèi)置化。 高性能 為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機開始使用 RISC 結(jié)構(gòu) 、流水線和 DSP 的設(shè)計技術(shù)，使單片機的性能有了 顯著 的提高。 由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，開始使用高級語言來開發(fā)單片機的程序。使用高級語言 明顯 降低開發(fā)難度 以及 縮短 了 開發(fā) 的 周期，軟件的可讀性和可移植性 也得到了大大的提升 ，便于改 進和擴充功能。 低電壓和低功耗 因單片機使用的場合空間有限，對其體積的要求嚴格，這也 決定了 單片機具有 低電壓和低功耗的特性 非常 重要。 目前單片機制造工藝普遍應(yīng)用 CHMOS 工藝，其中 HMOS 工藝為互補金屬氧化物具有高速度、高密度的特點，再加上 CMOS 工藝 具備了低功耗的優(yōu)良特性。由于 CHMOS 工藝 的大量采用，很多單片機可以在更低的電壓下工作（ 或），功耗已經(jīng)降低到 uA級。這些特性使得單片機系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長的時間。 目前，國內(nèi)生產(chǎn)單片機的種類繁多，在此，我們采用為 89C52 單片機為主控制器。89C52 內(nèi)置 8 位中央處理器、 256 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 RAM、 8k片內(nèi)部程序存儲器（ ROM）32 個雙向輸入 /輸出 (I/O)口、 3 個 16 位定時 /計數(shù)器和 5個兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩電路。此外， 89C52 還可工作于低功耗模式，可通過兩種 軟件 選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié) CPU 而 RAM 定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存 RAM 數(shù)據(jù)，時鐘振蕩停止，同時停止 芯片內(nèi)其它功能。 89C52具有 PDIP(40pin)和 PLCC(44pin)兩種封裝形式。 單片機的基本簡介 單片機有兩種基本結(jié)構(gòu)：一種是在通用微型計算機中廣泛采用的，數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器共用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為“馮諾依曼”（ Von Neumann）結(jié)構(gòu)。另一種稱為“哈佛”（ Harvard）結(jié)構(gòu)是將數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器完全分開，采用不同的訪問指令進行訪問，目前的單片機多采用“哈佛”結(jié)構(gòu)。 89C52 單片機 主要功能特性 標準 MCS51內(nèi)核和指令系統(tǒng) 片內(nèi) 8kROM(可擴充 64kB 外部存儲器 ) 32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM(可擴充64kB 外部存儲器 ) 3個 16位可編程定時 /計數(shù)器 時鐘頻率 向上或向下定時計數(shù)器 改進型快速編程脈沖算法 6個中斷源 工作電壓 全雙工串行通信口 布爾處理器 — 幀錯誤偵測 4層優(yōu)先級中斷結(jié)構(gòu) — 自動地址識別 兼容 TTL 和 CMOS 邏輯電平 空閑和掉電節(jié)省模式 PDIP(40)和 PLCC(44)封裝形式 89C52 單片機 各 引腳功能 1． 主電源引腳 有 VCC、 VSS。 VCC（ 40 腳）：接 +5V電源，為 程序運行和校檢時 提供 所需的 電能。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 VSS（ 20 腳 ）：為 接地 端 。 2． 外界晶體引腳有 XTAL XTAL2。 XTAL1（ 18腳） ：片內(nèi) 它 屬于 一個反向 振蕩 放大器輸入端， 此放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器，可以提供單片機相應(yīng)的時鐘控制信號。 XTAL2（ 19腳）在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸出端。 當(dāng)使用內(nèi)部時鐘時， 兩 引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘信號，外部時鐘由 XTAL1 引入， XTAL2 處于 懸空 狀態(tài) 。 3． 控制類引腳包括 RESET（即為 RST/VPD）、 ALE、 PSEN、 EA，可以提供控制信號，有些具有復(fù)用功能。 RSR/ VPD（ 9腳）： VPD 是單片機內(nèi)部備用電源，為單片機的上電復(fù)位和掉電保護端。振蕩器工作時，在此引腳加上兩個機器周期的高電平將使單片機進行復(fù)位（ REST）操作。復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平保持為不超過 的低電平，以保證單片機正常運行。 當(dāng)電源端出現(xiàn)故障、小于低電平設(shè)定值或者掉電，此引腳可接入備用電源（ VPD）以保持內(nèi)部 RAM中的數(shù)據(jù)不出現(xiàn)異常。 ALE/PROG（ 30 腳）：地 址鎖存允許信號，以平均每機器周期兩次有效的信號輸出。在訪問片外存儲器或 I/O時，用于鎖存低八位地址，以實現(xiàn)低八位地址與數(shù)據(jù)的隔離。在不訪問