【正文】 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）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 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 講 師 二零一三年六月36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為微控制器，也被我們簡(jiǎn)稱為單片機(jī)。本文主要介紹以單片機(jī)ST89C52和DS12C887時(shí)鐘芯片為核心的電子時(shí)鐘顯示，LCD1602為液晶顯示器件，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ABSTRACTThis project mainly introduces that the electronic clock which based on microcontroller ST89C52 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。ST89C52。timing 。temperature第一章 緒論 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景和意義 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)代人類生活中所用的電子和機(jī)械產(chǎn)品中，其中手機(jī)、電話、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)。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、性價(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。 電子鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡纳钇?，廣泛是廣場(chǎng)，旅店等公共場(chǎng)合的必須設(shè)施，給人們的衣食住行帶來(lái)極大的方便。由于單片機(jī)集成系統(tǒng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使電子時(shí)鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便、性價(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。 方案論證電子時(shí)鐘電路的種類繁多，有通過(guò)數(shù)字電路和單片機(jī)集成等等，針對(duì)各種各樣的情況或者不同領(lǐng)域所需要的電子時(shí)鐘的要求也不盡相同，在生活上需要的電子時(shí)鐘精度就沒(méi)有多大的要求，而在工業(yè)控制和航天等一些需要精準(zhǔn)的時(shí)間便需要高精準(zhǔn)的電子時(shí)鐘，本設(shè)計(jì)的題目是基于89C52單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)的需要正常顯示的是年、月、日、星期、時(shí)、分、秒。本設(shè)計(jì)需要硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的結(jié)合。 方案1——基于STC89C52單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)此方案是直接使用STC89C52單片機(jī)的集成電路來(lái)進(jìn)行電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)。相比于常用的51單片機(jī)STC89C52增加了一些功能，核心CPU為8位使用靈巧以及可編程Flash存儲(chǔ)器，成為了嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用變得更加的靈活多樣，解決方案也變得有效。首先采用單片機(jī)的集成電路來(lái)進(jìn)行計(jì)時(shí)，便需要此單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器每隔一定時(shí)間產(chǎn)生的一個(gè)中斷信號(hào)，當(dāng)中斷次數(shù)到達(dá)一定時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)秒信號(hào)，當(dāng)秒信號(hào)累加到了一定值便進(jìn)行分的累加，依次類推，之后便是時(shí)、日、星期、月、年的進(jìn)位。這樣也就實(shí)現(xiàn)了利用單片機(jī)集成電路的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)。其次通過(guò)單片機(jī)的集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，不需要再加入其它的芯片，實(shí)現(xiàn)了資源的充分，但是用此方案所設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘精度不夠，且掉電后數(shù)據(jù)易丟失，編程復(fù)雜。 方案2——基于DS12C887的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)此種方案是在以單片機(jī)為核心裝置的基礎(chǔ)上，加上一個(gè)相關(guān)的時(shí)鐘芯片，此類芯片有許多，比如MC146818,DS12887等等。它們雖然可以滿足單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)時(shí)鐘的相關(guān)要求，但是此類芯片連接單片機(jī)較為復(fù)雜，數(shù)據(jù)總線和地址總線的占用頗多，且芯片的體積相比其它較大，在如今寸土寸金的時(shí)代此種芯片已變得越來(lái)越不合適，由于近年來(lái)愈來(lái)愈多串行接口的芯片的廣泛應(yīng)用，也產(chǎn)生了一些串行接口的時(shí)鐘芯片，其中DS12C887便是其中的一種它的綜合性能相比MC146818,DS12887等較好且價(jià)格公道的串行接口時(shí)鐘芯片。通過(guò)52單片機(jī)的核心控制和DS12C887時(shí)鐘芯片的輔助，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的同步信號(hào)，加上一些基本必要電路進(jìn)行集成來(lái)構(gòu)成整個(gè)電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)的完成，其中外加的電路有顯示電路、鍵盤電路、鬧鈴電路。如果想在此系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展還可在電路上增設(shè)相應(yīng)的電路。由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮諸多因素：功耗、精確度、軟件編程的簡(jiǎn)便，芯片的體積、芯片成本等。結(jié)合上述的各種影響DS12C887芯片為最佳選擇，故方案2被采用。 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（），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(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)