【正文】 北京理工大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)論文誠信承諾書本人鄭重承諾：我所呈交的畢業(yè)論文《多功能數(shù)字電子鐘的設(shè)計》是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立開展研究取得的成果，文中引用他人的觀點和材料，均在文后按順序列出其參考文獻，論文使用的數(shù)據(jù)真實可靠。 承諾人簽名： 日期： 年 月 日多功能數(shù)字電子鐘的設(shè)計摘要多功能數(shù)字電子鐘憑借自身優(yōu)勢在生活中得到了廣泛的運用， 一個數(shù)字時鐘的控制核心是單片機。 通過單片機的時鐘信號達到實現(xiàn)計時的功能，時間數(shù)據(jù)可以經(jīng)由單片機輸出，利用顯示器顯示出結(jié)果。校時，定時，鬧鐘，倒計時等功能利用鍵盤實現(xiàn)。本畢業(yè)設(shè)計通過51系列單片機AT89C2051來設(shè)計多功能數(shù)字電子時鐘，編程用C語言，能夠?qū)崿F(xiàn)秒，分，小時和日，月，年的準(zhǔn)確顯示、定時鬧鐘等功能。本次畢業(yè)設(shè)計的電子時鐘系統(tǒng)由時鐘電路，LED顯示電路，定時報警電路，按鍵調(diào)整電路組成。數(shù)字時鐘芯片具有可編程的優(yōu)點，功能擴展容易，如在電路板上留有一個溫度傳感器，電源輸出插座等，易于功能擴展。關(guān)鍵詞：單片機；AT89C2051；C語言北京理工大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計The design of the multifunction digital electronic clockABSTRACTMultifunction digital electronic clock with their own advantages have been widely used in life, the control center is a singlechip digital clock. Achieve timing functions through the microcontroller clock signal is reached, the time data can be output via the MCU using the display shows the results. When the school, timing, alarm clock, countdown and other functions using the keyboard implementation. The graduation AT89C2051 through 51 series multifunction digital electronic clock design, Using C programming language, can be achieved in seconds, minutes, hours and days, months, years to accurately display, timing alarm clock and other functions. The graduate design electronic clock system by the clock circuit, LED display circuit, timer alarm circuit, key adjustment circuit. Programmable digital clock chip has the advantage of easy extensions, for leave a temperature sensor, a power outlet on the board and others,it is very easy for extensions.Keyword: MCU。 AT89C2051。C programming language目錄1緒論 1 數(shù)字鐘發(fā)展史 1 研究背景 2 研究狀況 3 未來發(fā)展趨勢 4 數(shù)字鐘設(shè)計研究內(nèi)容 4 52單片機 6（Single Chip Microsoftputer,簡稱MCU）簡介 6 6 6 7 7 8 9 10 103各個模塊的特性及結(jié)構(gòu) 11 AT89C2051單片機模塊 11 LED顯示模塊 15 15 17 多功能數(shù)字電子鐘技術(shù)路線 1流程圖 18 19 本章小結(jié) 194硬件電路設(shè)計 20 復(fù)位電路 20 按鍵電路 20 時鐘電路 21 顯示控制電路 22 數(shù)碼管顯示電路 22 電源電路設(shè)計 23 綜合電路的實現(xiàn) 23 本章小結(jié) 245系統(tǒng)軟件的設(shè)計 25 調(diào)時功能 25 顯示功能 26 程序設(shè)計 26 本章小結(jié) 266電路仿真 27 Proteus軟件簡介 27 Proteus的功能模塊 27 Proteus的貢獻 29 電路仿真設(shè)計 29 本章小結(jié) 307多功能數(shù)字電子鐘展示 31 電子鐘展示 31 本章小結(jié) 358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 38致謝 40附錄 41附錄1：程序 41附錄2：元件清單 53附錄3：外文文獻 541緒論 數(shù)字鐘發(fā)展史中國是人類文明中最先發(fā)明計時儀器的國度。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，這是表示天體運動最早的儀器。公元130年的東漢時期張衡制作出了水云渾天儀，水云渾天儀的動力來著落水，是觀測天象的最早機械計時器，為機械天文鐘的鼻祖。到了唐代，公元725年間梁令瓚和張遂（又稱一行），創(chuàng)造了一個水運渾天銅儀，水運渾天銅儀不僅能演示天球和日、月的運動軌跡，而且上面做了兩個木人，這兩個木人能夠按時打鐘，按時擊鼓。首次做到將機械鐘的“心臟”——擒縱器運用于計時器，這是中國古代科學(xué)家為人類的計時科學(xué)做出的偉大貢獻，讓人類計時事業(yè)向前邁了一大步，這項發(fā)明比十四世紀(jì)歐洲制造的機械鐘整整快了六個世紀(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)用于計時領(lǐng)域，并逐漸取代機械鐘成為更加準(zhǔn)確的時間標(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時器成功制成了石英鐘。經(jīng)過多次反復(fù)的測試，一只精密的石英鐘表，計時365天的時間誤差僅為35秒，十分精準(zhǔn)。鑒于石英鐘如此精確的計時，英國格林尼治天文臺于1942年也開始選用了石英鐘作為御用計時工具。在大多場合，石英鐘往往做為頻率的基本標(biāo)準(zhǔn)，用于日常生活各個領(lǐng)域的檢測與測量。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?，F(xiàn)今的設(shè)計理念主要是簡單實用、走時準(zhǔn)確。經(jīng)實驗證明，振蕩部分如果使用石英晶體作為時間基準(zhǔn)信號源，那么鐘表計時變得更精確、調(diào)整起來更加方便。鐘表作為一種計時器具，它的出現(xiàn)創(chuàng)造了時間計量新的里程碑。談起時鐘大家無不知曉，它讓我們知道每天的各個時間，記錄我們的每時每分每秒，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)生了一場天翻地覆的轉(zhuǎn)折。主要表現(xiàn)在以下三個方面：（1）由之前的生產(chǎn)機械表轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)石英電子表；（2）曾經(jīng)一直獨霸中國消費市場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；（3）鐘表業(yè)的發(fā)展由之前的注重機芯轉(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)相對簡單單調(diào)、零件數(shù)量偏少只需手工的認(rèn)真勞動就能完成的制造石英鐘的機芯入手?？恐鴱娜毡尽⒌聡M口石英鐘機芯堅強的發(fā)展本國的鐘表業(yè)?？恐J(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)，對新技術(shù)的投資與發(fā)展機芯質(zhì)量的穩(wěn)定性、實用性等各方面都有了提高，對手機表機芯研制與開發(fā)成了新的主流方向?，F(xiàn)在石英鐘機芯生產(chǎn)主要活躍于福建、番禺、廣東東莞；機械鐘表機芯生產(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，達到了日新月異的程度，電子業(yè)的快速發(fā)展同時也促進了鐘表業(yè)的發(fā)展。國產(chǎn)鐘表機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，做出具有獨立的知識產(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[1] [2]，加上配置了外圍設(shè)備，從而組成了一個可編程的定時和計時的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的突出特點是可靠性高，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，如今社會的各個領(lǐng)域幾乎都能見到，這些變化大力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，社會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，社會的進步和全球化日漸激烈的競爭，消費者對數(shù)字鐘功能的追求也每天每天的增高，傳統(tǒng)的時鐘的單一計時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、電子秒表等多種功能。多功能數(shù)字電子鐘中單片機的的應(yīng)用已經(jīng)是很平常的事[3]。數(shù)字鐘現(xiàn)在已經(jīng)普遍的運用于個人家庭及教室、車站、工作辦公室、碼頭等公眾場合，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)字電子鐘的運用已經(jīng)超過老式機械鐘表。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，已經(jīng)不僅局限于原先的報時功能，它的功能越來越多，越來越人性化，為人類的生活貢獻出自己的力量，例如定時自動提醒、定時自動開啟開關(guān)、定時自動關(guān)閉開關(guān)、時間程序按時自動控制、自動按時通斷動力設(shè)備、以及其他各類定時電路及電氣的自動啟用等，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)字鐘及擴大其應(yīng)用，完善以及發(fā)展數(shù)字電子鐘有著非常現(xiàn)實的意義。 研究狀況數(shù)字電子時鐘從誕生起，憑借自己的強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。隨著時間不斷的往后推進，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，日益激烈的競爭，人們對生活的品質(zhì)要求愈來愈高，對時間計量的精度也逐漸增高，功能希望越來越多。精確無誤的時間已經(jīng)成為各個行業(yè)安全運行的基本準(zhǔn)則，電子化的時代時間稍微一點的誤差，都將會造成一系列不可估量的嚴(yán)重后果和巨大的經(jīng)濟損失 。 電子鐘有多種設(shè)計方法，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，第三種實現(xiàn)方法是對單片機編程[4]。其中，使用單片機編程來實現(xiàn)功能的電子時鐘具有編程靈活、硬件的結(jié)構(gòu)相對簡單、方便功能擴展等突出優(yōu)點。單片機這個”心臟”，做電子鐘的核心控制器用時，電子鐘計時功能就可以通過時鐘信號實現(xiàn)，單片機就能輸出時間數(shù)據(jù)，顯示器就能顯示出來相應(yīng)的結(jié)果，定時、校時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)備顯示器。不論是日常起居生活還是各類自動控制系統(tǒng)中，經(jīng)常遇到需要實時監(jiān)控時間和提醒時間等多種功能的要求。因此具備多種功能的電子鐘擁有廣大的市場，對多功能電子鐘的市場開發(fā)具有現(xiàn)實的意義。早期使用模擬電路設(shè)計制造的控制時間的單元，比較簡陋，其定時做到的重復(fù)精度和準(zhǔn)確性還不盡讓人滿意。現(xiàn)今的新生代產(chǎn)品幾乎都是運用數(shù)字技術(shù)，伴隨著單片機迅速發(fā)展，性價比在愈來愈高，應(yīng)用新一代的產(chǎn)品變得越來越普遍。在復(fù)雜方面可以構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)，完成各種復(fù)雜的控制功能；簡單的能夠運用于日常的家電控制，乃至運用于幼童的電子玩具。它質(zhì)量輕、功能多、體積小巧、靈活而實用，只需搭配適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?，就能夠組成各式各樣、不同功能，形狀各異的微電子產(chǎn)品。隨著當(dāng)今電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，不論是辦公電子設(shè)備還是家用電器都迅速增多，我們知道不同的設(shè)備都需要獨自的控制器[4]，給人們的使用帶來很多不方便，多個控制器也很占用地方，帶來不整潔的感覺。隨著單片機的普遍運用，各種功能的電子產(chǎn)品的出現(xiàn)不僅解決了各種問題，減輕了人的勞動，大大拓展了數(shù)字化的范圍，促進了數(shù)字化在家庭中的發(fā)展進程。依據(jù)現(xiàn)今社會的實際需求情況，設(shè)計一個以單片機為核心的多功能時鐘系統(tǒng)[5]，既有基本的時間功能，定時功能使其充當(dāng)鬧鈴，甚至擴展為對家電等電氣產(chǎn)品的定時自動控制，豐富利用空間，方便生活。為了避免混淆不同的控制器，只需一個控制器就能夠做到對各種電器進行操作；也可以增添溫度傳感器，實時掌握溫度，擴展到利用溫度的不同實現(xiàn)對某些特定的電氣產(chǎn)品進行數(shù)字自動的操控；也可增加濕度傳感器，通過對實時濕度測量，對濕度進行控制，實現(xiàn)數(shù)字化的方便人性化的健康生活。 未來發(fā)展趨勢總之，隨著市場需求