【正文】 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 基于 89C52 單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì) 英文題目 Electronic Clock Design Based on 89C52 學(xué)生姓名 陳志仁 學(xué) 號(hào) 09325202 專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程 系 別 機(jī)械與電子工程系 指導(dǎo)教師 黃河 職 稱(chēng) 講 師 二 零 一 三 年 六 月 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(guó) Intel 公司首推的 4為微處理器 Intel4004，實(shí)現(xiàn)將單片處理器和運(yùn)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(lái)越多，其中包括增加了存儲(chǔ)器、 I/O 接口電路、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行通信口、中斷控制、系統(tǒng)總線以及系統(tǒng)時(shí)鐘等，大大加強(qiáng)了微處理器的性能，并針對(duì)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(chēng)為微控制器，也被我們簡(jiǎn)稱(chēng)為單片機(jī)。 本文主要介紹以單片機(jī) AT89C52 為核心的電子時(shí)鐘顯示，數(shù)碼管為顯示器件，此電子 時(shí)鐘顯示具有年月日等基本時(shí)間顯示，以及秒表計(jì)時(shí)處理、鬧鐘定時(shí)、蜂鳴、溫度的設(shè)計(jì)。單片機(jī)通過(guò)對(duì)時(shí)鐘、溫度等數(shù)據(jù)處理后傳送至 LCD 顯示輸出，也可通過(guò)按鍵對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)單片機(jī)外圍接口的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)溫度采集等功能。 關(guān)鍵詞：電子時(shí)鐘； AT89C52；計(jì)時(shí)；溫度 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第一章 緒 論 電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)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(jī)技術(shù)也同樣水漲船高。單片機(jī)是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上，它的產(chǎn)生是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上一個(gè)重要的里程碑，它標(biāo)志這計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。以單片機(jī)為核心的智能化產(chǎn)品將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)和電子測(cè)量與控制技術(shù)結(jié)合在一起，把智能賦予各種機(jī)械裝置，對(duì)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(lèi)生活中所用的電子 和機(jī)械產(chǎn)品中，其中手機(jī)、電話(huà)、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都集成有至少 1部單片機(jī)。 電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)的意義 從古時(shí)的日晷、沙漏計(jì)時(shí)到近代的機(jī)械計(jì)時(shí)，再延續(xù)到現(xiàn)代的通過(guò)數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)，其定時(shí)的準(zhǔn)確性和精度都不是非常的理想，隨著單片機(jī)的體積小、易控制、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)鐘集成的單片機(jī)，極大的提高了電子時(shí)鐘顯示的準(zhǔn)確性和快捷性，最大化的方便了人們。此外由于單片機(jī)的精確性大到工業(yè)過(guò) 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(wú)時(shí)無(wú)刻的影響和方便人類(lèi)的生活。同樣的因?yàn)閱纹瑱C(jī)的功能強(qiáng)、體積小、質(zhì)量輕、靈活好用、性?xún)r(jià)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(shí)際情況，設(shè)計(jì)了只采用一個(gè)單片機(jī)制作的多功能電子時(shí)鐘，具備了最基本的時(shí)間日期顯示功能，定時(shí)鬧鈴功能和溫度顯示功能，以及秒表功能，還可以針對(duì)家電等電氣產(chǎn)品的自動(dòng)控制對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展，同樣可以避免操作繁瑣的控制器而產(chǎn)生的失誤，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)“一對(duì)多”的控制；溫度傳 感器的添加，使得此電子時(shí)鐘可以準(zhǔn)確，快捷的進(jìn)行溫度顯示，為人們的生活工作提供的極大的便利。對(duì)此設(shè)計(jì)還可以進(jìn)一步的擴(kuò)展利用，也可在此設(shè)計(jì)添加濕度傳感器，進(jìn)而實(shí)時(shí)進(jìn)行濕度的顯示。 電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)的應(yīng)用 電子鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡纳钇?，廣泛是車(chē)站、碼頭、劇場(chǎng)、辦公室等的公共設(shè)施，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)極大的方便。由于數(shù)字集成電東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)可以構(gòu)成許多功能不同的微電子產(chǎn)品。它還用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等 領(lǐng)域。 第二章 電子時(shí)鐘的硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng) 為 單片機(jī)，是典型的嵌入式 微控制器 。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：存儲(chǔ)器、中央處理器（ CPU）和 I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要配合適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)經(jīng)歷 SCM、 MCU、 SoC 三大階段的發(fā)展，使得單片機(jī)具有了 多功能 、 高性能、低電壓、低價(jià)格、低功耗、大存儲(chǔ)容量、強(qiáng) I/O功能及較好的兼容性 等優(yōu)點(diǎn) 。 多功能 單片機(jī)中盡可能地把 諸多模塊 都集成在一塊芯片上，使得單片機(jī) 可以實(shí)現(xiàn)的功能更加繁多 。 其中把 ADC、 DAC 以及多路模擬開(kāi)關(guān)和采樣 /保持器乃至 LED 等顯示驅(qū)動(dòng)器集成在單片機(jī)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(jī)開(kāi)始使用 RISC 結(jié)構(gòu) 、流水線和 DSP 的設(shè)計(jì)技術(shù)，使單片機(jī)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(kāi)始使用高級(jí)語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)單片機(jī)的程序。使用高級(jí)語(yǔ)言 明顯 降低開(kāi)發(fā)難度 以及 縮短 了 開(kāi)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(jìn)和擴(kuò)充功能。 低電壓和低功耗 因單片機(jī)使用的場(chǎng)合空間有限，對(duì)其體積的要求嚴(yán)格，這也 決定了 單片機(jī)具有 低電壓和低功耗的特性 非常 重要。 目前單片機(jī)制造工藝普遍應(yīng)用 CHMOS 工藝，其中 HMOS 工藝為互補(bǔ)金屬氧化物具有高速度、高密度的特點(diǎn)，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(jī)可以在更低的電壓下工作（ 或），功耗已經(jīng)降低到 uA級(jí)。這些特性使得單片機(jī)系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長(zhǎng)的時(shí)間。 目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)單片機(jī)的種類(lèi)繁多，在此，我們采用為 89C52 單片機(jī)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(chǔ)器 RAM、 8k片內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ ROM）32 個(gè)雙向輸入 /輸出 (I/O)口、 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器和 5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。此外， 89C52 還可工作于低功耗模式，可通過(guò)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(shí)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(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)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(jī)的基本簡(jiǎn)介 單片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)：一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器共用一個(gè)存儲(chǔ)器空間的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為“馮諾依曼”（ Von Neumann）結(jié)構(gòu)。另一種稱(chēng)為“哈佛”（ Harvard）結(jié)構(gòu)是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器完全分開(kāi)，采用不同的訪問(wèn)指令進(jìn)行訪問(wèn)，目前的單片機(jī)多采用“哈佛”結(jié)構(gòu)。 89C52 單片機(jī) 主要功能特性 標(biāo)準(zhǔn) MCS51內(nèi)核和指令系統(tǒng) 片內(nèi) 8kROM(可擴(kuò)充 64kB 外部存儲(chǔ)器 ) 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM(可擴(kuò)充64kB 外部存儲(chǔ)器 ) 3個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率 向上或向下定時(shí)計(jì)數(shù)器 改進(jìn)型快速編程脈沖算法 6個(gè)中斷源 工作電壓 全雙工串行通信口 布爾處理器 — 幀錯(cuò)誤偵測(cè) 4層優(yōu)先級(jí)中斷結(jié)構(gòu) — 自動(dòng)地址識(shí)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(jī) 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(yùn)行和校檢時(shí) 提供 所需的 電能。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(gè)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(jī)相應(yīng)的時(shí)鐘控制信號(hào)。 XTAL2（ 19腳）在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸出端。 當(dāng)使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)， 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(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘信號(hào)，外部時(shí)鐘由 XTAL1 引入， XTAL2 處于 懸空 狀態(tài) 。 3． 控制類(lèi)引腳包括 RESET（即為 RST/VPD）、 ALE、 PSEN、 EA，可以提供控制信號(hào)，有些具有復(fù)用功能。 RSR/ VPD（ 9腳）： VPD 是單片機(jī)內(nèi)部備用電源，為單片機(jī)的上電復(fù)位和掉電保護(hù)端。振蕩器工作時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)進(jìn)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(guò) 的低電平，以保證單片機(jī)正常運(yùn)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(hào)，以平均每機(jī)器周期兩次有效的信號(hào)輸出。在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器或 I/O時(shí)，用于鎖存低八位地址，以實(shí)現(xiàn)低八位地址與數(shù)據(jù)的隔離。在不訪問(wèn)