【正文】 目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 I摘 要 II一、概 述 1 1 2 2二、系統(tǒng)總體分析 2 3 3 4 4 5三、硬件設(shè)計(jì) 6 AT89C51芯片的簡(jiǎn)單論述 6 8 9 10 11 11 12 1背光電路設(shè)計(jì) 13四、軟件程序設(shè)計(jì) 14 14 16 16 16 16 16 17 17 27五、設(shè)計(jì)總結(jié) 28致謝 29參考文獻(xiàn) 30河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 課題名稱 數(shù)字電子時(shí)鐘設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 班 級(jí) 專 業(yè) 機(jī)電一體化 所 在 系 機(jī)電工程系 指導(dǎo)教師 完成日期 2013/11/26 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求： 本設(shè)計(jì)主要為實(shí)現(xiàn)一款可正常顯示時(shí)鐘/日歷、定時(shí)鬧鈴、LCD背光調(diào)節(jié)，一鍵恢復(fù)的多功能電子時(shí)鐘。采用AT89C51芯片作為核心，LCD液晶顯示器，完成時(shí)鐘/日歷的基本功能。設(shè)計(jì)任務(wù)：1．設(shè)計(jì)硬件電路，畫出電路原理圖；2. 設(shè)計(jì)軟件，編制程序，畫出程序流程圖；3．調(diào)試程序，寫出源程序代碼；4．寫出詳細(xì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（10000字以上），要求字跡工整，原理敘述正確，會(huì)計(jì)算主要元器件的一些參數(shù)，并選擇元器件。設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：第一周：查閱資料并確定論文題目第二周：針對(duì)自己定的題目寫出初步的設(shè)計(jì)方案第三~五周：根據(jù)自己的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)硬件和軟件第六~七周：修改、完善設(shè)計(jì)，仿真，調(diào)試電路，整理論文第八周：畢業(yè)答辯指導(dǎo)教師（簽名）： 摘 要單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注， 應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境要求不高、價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)，單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機(jī)電一體化設(shè)備等各個(gè)方面，而51單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)它的學(xué)習(xí)、應(yīng)用，以AT89S51芯片為核心，輔以必要的電路，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的電子時(shí)鐘，通過(guò)數(shù)碼管能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間，調(diào)整時(shí)間，從而到達(dá)學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、開發(fā)軟、硬件的能力。電子時(shí)鐘主要是利用現(xiàn)代電子技術(shù)將時(shí)鐘電子化、數(shù)字化，擁有時(shí)鐘精確、體小、界面友好、可擴(kuò)展能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生活和工作當(dāng)中。另外，在生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也常常需要定時(shí)報(bào)警，這就需要電子時(shí)鐘具有多功能性。本人對(duì)當(dāng)前電子時(shí)鐘 開發(fā)手段進(jìn)行了比較和分析，最終決定了采用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多功能電子時(shí)鐘。設(shè)計(jì)采用AT89C51芯片作為核心，1602 LCD液晶顯示器，使用DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片完成時(shí)鐘/日歷的基本功能。這種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，新能可靠，實(shí)時(shí)性好，時(shí)間精度高，操作簡(jiǎn)單編程容易。該電子時(shí)鐘可應(yīng)用于一般的生活和工作中，也可通過(guò)改裝提高性能，增加新功能，從而給人們的生活和工作帶來(lái)更多的方便?！娟P(guān)鍵詞】 電子時(shí)鐘；AT89C51單片機(jī)；DS1302 時(shí)鐘日歷芯片；LCD液晶顯示器 一、概 述 時(shí)間是人類生活必不可少的重要元素，入過(guò)沒(méi)有時(shí)間的概念，社會(huì)將不會(huì)有所法杖和進(jìn)步。從古代的水漏、十二天干地支，到后來(lái)的機(jī)械鐘表以及當(dāng)今的石英鐘，都充分顯現(xiàn)出了時(shí)間的重要性，同時(shí)也代表著科技的進(jìn)步。致力于計(jì)時(shí)器的研究和充分發(fā)揮時(shí)鐘的作用，竟有著重要的意義。20實(shí)際末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展。再起推動(dòng)下現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透到了社會(huì)的哥哥領(lǐng)域，有力的推動(dòng)和提高的社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展與信息化程度，同時(shí)也是現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提升，產(chǎn)品的更新?lián)Q代節(jié)奏譜也越來(lái)越快。時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)是那么的寶貴，工作的忙碌性和繁雜容易使人們忘記當(dāng)前的時(shí)間。然而遇到重大事情的時(shí)候，一旦忘記時(shí)間，就會(huì)給自己或者是他人造成很大的麻煩。平時(shí)我們要求上班準(zhǔn)時(shí)，約會(huì)或者召開會(huì)議必然要提及時(shí)間、火車要準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)，航班要準(zhǔn)時(shí)起飛，工業(yè)生產(chǎn)中，很多環(huán)節(jié)都需要時(shí)間來(lái)確定工序替換時(shí)刻。所以說(shuō)能隨時(shí)準(zhǔn)確的指導(dǎo)時(shí)間并利用時(shí)間，是我們生活中必不可少的。想知道時(shí)間，手表當(dāng)然是很好的選擇，但是在忙碌當(dāng)中，我們還需要一個(gè)“助理”時(shí)不時(shí)的給我們體形式將，所以，計(jì)時(shí)器最好能夠用有一個(gè)定時(shí)系統(tǒng)，隨時(shí)提醒容易忘記時(shí)間的人。最早能夠定時(shí)、寶石的時(shí)鐘屬于機(jī)械式鐘表，但這種時(shí)鐘受到機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力合體技的限制，在功能性能以及在造價(jià)上都沒(méi)有辦法與電子時(shí)鐘相比。電子時(shí)鐘是采用電子電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)、分、秒進(jìn)行數(shù)字顯示的即使裝置，廣泛應(yīng)用月個(gè)人家庭、車站、碼頭辦公室等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ罨顒?dòng)中不可少的必須品。由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛使用，是的數(shù)字時(shí)鐘的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)查過(guò)老師鐘表，鐘表的數(shù)字化跟人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大的擴(kuò)展了鐘表原先的時(shí)鐘功能。諸如整點(diǎn)提示、定時(shí)報(bào)警、定時(shí)廣播、自動(dòng)啟閉路燈，定時(shí)開關(guān)烘箱、同多動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟動(dòng)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)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。電子時(shí)鐘主要是利用電子技術(shù)講時(shí)鐘電子化、數(shù)字化，擁有時(shí)間精確、體積小、界面友好、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生活和工作當(dāng)中。當(dāng)今市場(chǎng)上的電子時(shí)鐘品類繁多，外形小巧別致。也有體型較大的，諸如公共場(chǎng)所的大型電子寶石器等。電子時(shí)鐘首相是數(shù)字化了的時(shí)間顯示或報(bào)時(shí)，在此基礎(chǔ)上，人們可根據(jù)不同場(chǎng)合的要求，在詩(shī)中上加置其他功能，比如定時(shí)鬧鈴，萬(wàn)年歷等功能。 本設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘主要功能為：1. 具有顯示和手動(dòng)校對(duì)功能，24小時(shí)制，年、月、日顯示和手動(dòng)校正功能；2. 具有鬧鈴功能；3. 具有背光調(diào)節(jié)功能和一鍵恢復(fù)功能；本設(shè)計(jì)在緒論里主要介紹數(shù)字時(shí)鐘研究的背景和意義、系統(tǒng)實(shí)用功能的分析、本設(shè)計(jì)的章節(jié)結(jié)構(gòu)安排及使用的技術(shù)。 把系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)作為第二部分，在這部分里介紹了各種元器件以及芯片的選擇；第三部分是硬件電路的設(shè)計(jì)；主要對(duì)AT89C51芯片的具體介紹，時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，時(shí)間顯示電路、按鍵電路、供電電路、鬧鈴指示電路等幾部分，這一部分是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。第四部分是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，主要是用匯編語(yǔ)言對(duì)圖形漢字編程設(shè)計(jì)；第五部分是對(duì)全文的總結(jié)。第六部分是致謝，第七部分是參考文獻(xiàn)。二、系統(tǒng)總體分析數(shù)字時(shí)鐘是本設(shè)計(jì)的最主要的部分。根據(jù)需要，可利用兩種方案實(shí)現(xiàn)。方案一：本方案采用Dallas公司的專用時(shí)鐘芯片DS12887A。該芯片內(nèi)部采用石英晶體振蕩器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完備的時(shí)鐘鬧鐘功能，因此，可直接對(duì)其以用于顯示或設(shè)置，使得軟件編程相對(duì)簡(jiǎn)單。為保證時(shí)鐘在電網(wǎng)電壓不足或突然掉電等突發(fā)情況下仍能正常工作，芯片內(nèi)部包含鋰電池。當(dāng)電網(wǎng)電壓不足或突然掉電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到內(nèi)部鋰電池供電系統(tǒng)。而且即使系統(tǒng)不上電，程序不執(zhí)行時(shí)，鋰電池也能保證芯片的正常運(yùn)行，以備隨時(shí)提供正確的時(shí)間。方案二：本方案完全用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘。原理為：在單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器設(shè)三個(gè)字節(jié)分別存放時(shí)鐘的時(shí)、分、秒信息。利用定時(shí)器與軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)1秒定時(shí)中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器內(nèi)相應(yīng)的秒值加1；若秒值達(dá)到60，則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加1；若分值達(dá)到60，則清零分字節(jié)，并將時(shí)字節(jié)值加1；若時(shí)值達(dá)到24，則將十字節(jié)清零。該方案具有硬件電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。但由于每次執(zhí)行程序時(shí)，定時(shí)器都要重新賦初值，所以該時(shí)鐘精度不高。而且，由于是軟件實(shí)現(xiàn)，當(dāng)單片機(jī)不上電，程序不執(zhí)行時(shí)，時(shí)鐘將不工作。基于硬件電路的考慮，本設(shè)計(jì)采用方案二完成數(shù)字時(shí)鐘的功能。 LED顯示屏幕 能實(shí)時(shí)顯示高清晰度、色彩豐富的動(dòng)態(tài)圖像；顯示與播放可與控制計(jì)算機(jī)顯示器上的內(nèi)容點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)，LED顯示屏上的圖像色彩、縮放比例和顯示尺寸，還可通過(guò)計(jì)算機(jī)任意調(diào)整LED電子顯示屏是集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理于一體的大型顯示屏系統(tǒng)。它以其色彩鮮艷，動(dòng)態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，但未處理器和LED發(fā)光二極管之間還需要處理芯片。LCD顯示屏幕是利用光的偏振現(xiàn)象來(lái)顯示的，后者能顯示復(fù)雜的圖像和自定義字符。具有輕薄短小、低耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)LCD顯示屏本身不發(fā)光可以靠反射投射光源發(fā)光的優(yōu)點(diǎn)。非常適合嵌入式系統(tǒng)，移動(dòng)設(shè)備使用。應(yīng)用非常廣泛?；谠O(shè)計(jì)需求選用LCD顯示屏。方案一：靜態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。該方式每一位都需要一個(gè)8 位輸出口控制。靜態(tài)顯示時(shí)較小的電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但當(dāng)所顯示的位數(shù)較多時(shí)，靜態(tài)顯示所需的I/O口太多，造成了資源的浪費(fèi)。方案二：動(dòng)態(tài)顯示。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位的輪流點(diǎn)亮各個(gè)位，對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。利用人的視覺(jué)暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也于點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示?；诒驹O(shè)計(jì)選取的是動(dòng)態(tài)顯示。驅(qū)動(dòng)電路的選擇采取并口輸入，占用大量I/O口資源。選取串口輸入，I/O口資源使用較少。所以我選用串口輸入。電路中行方向由AT89C51的p0口和p2口完成掃描，由于p0口沒(méi)有上拉電阻，*8的排阻上拉。為提供負(fù)載能力，接16個(gè)2N5551的NPN三極管驅(qū)動(dòng)。列方向則由4—16譯碼器74LS154完成掃描。同樣，驅(qū)動(dòng)部分則是16個(gè)2N5401的三極管完成的。 數(shù)字電子鐘是一個(gè)將“ 時(shí)”，“分”，“秒”顯示于人的視覺(jué)器官的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒，另外應(yīng)有校時(shí)功能和 報(bào)時(shí)功能。因此，一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時(shí)”，“分”，“秒”計(jì)數(shù)器、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路和振蕩器組成。主電路系統(tǒng)由秒信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”。“時(shí)計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天24小時(shí)的累計(jì)。譯碼顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)用七段顯示譯碼器譯碼，通過(guò)七段顯示器顯示出來(lái)。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路時(shí)根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。校時(shí)電路時(shí)用來(lái)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。經(jīng)以上分析，電路圖匯總?cè)缦拢簣D21整體電路圖三、硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用以AT89C51單片機(jī)為核心芯片的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要由AT89C51芯片信號(hào)發(fā)生器、時(shí)間顯示電路、按鍵電路、供電電路、鬧鈴指示電路等幾部分。參考以下框圖： 圖31 AT89C51芯片的簡(jiǎn)單論述單片機(jī)是微型機(jī)的一個(gè)主要分支，他在結(jié)構(gòu)上的最大特點(diǎn)是吧CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入、輸出接口電路集成在一塊超大規(guī)模集成電路上芯片上。就其組成的功能而言，一塊單片機(jī)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。單片機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：、體積小、有很高的可靠性；；、低電壓、便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；、SPI等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)；、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。AT89C51單片機(jī)是一款低功耗，低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KB（可經(jīng)過(guò)1000次擦寫周期）的Flash可編程可反復(fù)擦寫的只讀存儲(chǔ)器（EPRO