【正文】 基于單片機的多功能液晶顯示數(shù)字時鐘設(shè)計摘 要計算機的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。單片機在這種情況下誕生了。截止今日，單片機應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機上各種儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等，這些都離不開單片機。 單片計算機即單片微型計算機。是集CPU,RAM,ROM,定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低，功能強，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。而51系列單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次畢業(yè)設(shè)計通過對它的學(xué)習(xí)，應(yīng)用，從而達到學(xué)習(xí)、設(shè)計、開發(fā)軟、硬的能力。 本文通過對一個基于單片機的能實現(xiàn)定時，秒表，鬧鐘等功能的多功能電子時鐘的設(shè)計學(xué)習(xí)，詳細介紹了單片機應(yīng)用中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換顯示，液晶顯示原理，鍵盤掃描原理。從而達到學(xué)習(xí)、了解單片機相關(guān)指令在各方面的應(yīng)用。系統(tǒng)由AT89C5溫度檢測芯片、時鐘芯片、液晶顯示器等部分構(gòu)成，能實現(xiàn)時鐘日歷顯示的功能，能進行時、分、秒的顯示和實時溫度顯示。也具有時鐘、日歷的校準(zhǔn)，定時時間的設(shè)定和鬧鈴等功能。文章后附有電路原理圖、PCB板圖和程序清單，以供讀者參考。因水平有限，難免有疏落不足之處，敬請老師和同學(xué)能給與批評指正。關(guān)鍵字：AT89C51 定時 秒表 鬧鐘Designs of LCD digital clock based on MCS51AbstractComputers have accelerated the transformation of the world39。s human pace, but it is after all bulky. SCM in this case was born. As of today, SCM application rapid development of technology, looking around us now in all spheres of life, from missiles, navigation equipment, to the various instruments on the aircraft control from a puter network munications and data transmission, industrial automation to realtime process control and data processing, and our lives extensive use of the smart card, electronic pets, which is inseparable from the microcontroller. Monolithic singlechip microputer or puter. That is the set of CPU, RAM, ROM, the timing, number and variety of interface integrated microcontrollers. Its small size, low cost, high performance, which are widely used in smart industries, and industrial automation. And 51 Series SCM SCM is the most typical and the most representative one. The graduation design Through the study, and thereby achieve the study, design, development hardware and software capabilities.Based on a microcontroller based on the will to achieve timing, stopwatch, alarm clocks, and other functions of a multifunctional electronic clock design study, in detail, the puter application of data conversion, Principle LCD, keyboard scanning principle. Thereby achieve studying and understanding the relevant directives SCM in all aspects of the application. By AT89C51 system, temperature detection chip, the clock chips, liquid crystal displays of ponents, to achieve clock calendar display function can be carried out, hours seconds of the show and realtime temperature display. Also calculated with the calendar and clock, calendar calibration, regular hours and set the alarm function. The article attached circuit diagram, the PCB plans and procedures checklist for the reference of our readers. Due to limited, and it will inevitably be lighter inadequate, locations will give teachers and students correction and criticism. Key words: AT89C51。 timing。 stopwatch。 alarm clocks 目 錄1引言 12總體方案介紹 2 2 23硬件仿真電路設(shè)計 3 Proteus 3 Proteus簡介 3 Proteus的基本操作 3 AT89C51的電路設(shè)計 5 AT89C51簡介 5 AT89C51的時鐘電路設(shè)計 7 AT89C51的復(fù)位電路設(shè)計 8 AT89C51液晶顯示模塊的連接 9 9 AT89C51與LCD1602的連接 13 AT89C51與時鐘芯片的連接 14 14 AT89C51與時鐘芯片DS1302的連接 16 AT89C51與溫度芯片的連接 17 17 17 AT89C51與鍵盤的連接 184 系統(tǒng)軟件設(shè)計 20 20 20 20 22 23 25 265 Proteus與Keil連接調(diào)試 286硬件實現(xiàn) 31 Protel簡介 31 Protel的硬件電路設(shè)計 31 創(chuàng)建項目文件 31 原理圖設(shè)計 32 報表生成 33 創(chuàng)建PCB文件 33 PCB布線 35 3D效果圖 367結(jié)論 37謝辭 38參考文獻 39附錄 40外文資料 771引言單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。目前單片機已經(jīng)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。本次設(shè)計的多功能數(shù)字時鐘，以AT89C51芯片為核心，輔以必要的電路，通過液晶顯示器能夠準(zhǔn)確顯示數(shù)字時鐘。它也是現(xiàn)代社會應(yīng)用廣泛的計時工具，在航天、電子等科研單位，工廠、醫(yī)院、學(xué)校等企事業(yè)單位，各種體育賽事及至我們每個人的日常生活中都發(fā)揮著重要的作用。該系統(tǒng)同時具有硬件設(shè)計簡單、工作穩(wěn)定性高、價格低廉等優(yōu)點。2總體方案介紹整個電子時鐘系統(tǒng)電路可分為五大部分：中央處理單元（CPU）、電源電路部分、顯示部分、鍵盤輸入部分、溫度采集部分。本系統(tǒng)由控制時鐘芯片DS130溫度芯片DS18BAT89C51單片機和字符點陣型LCD1602液晶顯示器等器件構(gòu)成。用DS1302產(chǎn)生時鐘信號，用溫度芯片DS18B20產(chǎn)生溫度信號，再由單片機負(fù)責(zé)接收并且對其進行控制，然后通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)具體的功能，如年、月、日、星期、時、分、秒及溫度的顯示，以及時間的校準(zhǔn)、鬧鐘的設(shè)置等。再通過編寫液晶器件的驅(qū)動程序，使其信息顯示在LCD1602液晶顯示器上。最后，將設(shè)計的硬件電路在Proteus 仿真軟件中進行仿真。DS1302時鐘芯片DS18B20溫度芯片AT89C51單片機LCD1602液晶顯示器根據(jù)上述的系統(tǒng)設(shè)計總思想設(shè)計出如下總體框架圖（圖21）：圖21系統(tǒng)總體框架圖3硬件仿真電路設(shè)計在前面的章節(jié)給出了系統(tǒng)設(shè)計的粗略輪廓，在本章節(jié)中，將畫出詳細的電路仿真原理圖，并按照要求仔細地在Proteus中完成硬件的仿真電路。總體上來說，本系統(tǒng)主要由顯示電路， 功能控制電路、傳感器電路三部分組成。吸收了硬件軟件化的思想，大部分功能通過軟件來實現(xiàn)，使電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提高。本系統(tǒng)不僅成功的實現(xiàn)了電子時鐘的基本功能，而且還可以通過對程序的改變來實現(xiàn)其它方面的開發(fā)及學(xué)習(xí)。 Proteus Proteus簡介Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析（SPICE）各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：（1）實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。（2）支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。（3）提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision3等軟件。（4）具有強大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 Proteus的基本操作雙擊桌面上的ISIS 7 Professional圖標(biāo)或者單擊屏幕左下方的“開始”→“程序”→“Proteus 7 Professional” →“ISIS 7 Professional”，出現(xiàn)如圖31所示屏幕，進入Proteus ISIS集成環(huán)境。圖31 啟動時的屏幕Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖32所示。包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。圖32 Proteus ISIS的工作界面進入Proteus ISIS的工作界面后，選擇“對象選擇器窗口”中的“對象選擇按鈕”，選擇所需的元器件，然后放置到“圖形編輯窗口”中，以些類推將原理圖中的元器件放置完畢，再用相應(yīng)的線聯(lián)接起來，繪圖完畢后點擊保存即可。如果想對本系統(tǒng)進行仿真時，還要將編譯過的源程序載下AT89C51中，操作過程為：在AT89C51芯片上單擊右鍵選擇“Edit Component”如圖33 ，在“Program File”框中選擇編譯好的源程序文件，選擇“OK”鍵關(guān)閉“Edit Component”對話框。最后點擊仿真進程控制按鈕中的“開始”按鈕即可進行仿真操作。圖33 Edit Component對話框 AT89C51的電路設(shè)計 AT89C51簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS－51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖34所