【正文】 蘭州文理學院學生畢業(yè)論文 題 目： 基于單片機的時鐘設計 摘要：本文設計的是基于單片機的時鐘設計。該設計主要利用單片機來實現其功能，在這次設計中，我們采用LED數碼管顯示時、分、秒，以24小時計時方式，根據數碼管動態(tài)顯示原理來進行顯示，用12MHz的晶振產生振蕩脈沖，定時器計數，并采用數字電路實現對“時”、“分”、“秒”數字顯示的計時裝置，具有顯示時間的基本功能，還可以實現對時間的調整，時鐘走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化，在介紹本單片機的發(fā)展情況基礎上，說明了本設計實現的功能，以及實驗板硬件情況，并對各功能電路進行了分析。主要工作放在軟件編程上，用實驗板實現時間、日期、定時及它們的設定功能，詳細對軟件編程流程以及調試進行了說明，并對計時誤差進行了分析及校正，提出了定時音與顯示相沖突問題及解決方案。實驗證明效果良好，可以投入使用。因此，設計開發(fā)時鐘具有良好的應用前景。關鍵詞：單片機；時鐘；定時器；數碼管Abstract: This design is the clock design based on mcu. The design mainly uses single chip to achieve its function, in this design, we use LED digital display hours,minutes, seconds, to 24 hour time, according to the principle of dynamic display of digital tube to display, use the 12MHz crystal oscillation pulse, the timer count,and a digital circuit implementation of the when, sub, seconds the figures show that the timing device, can display the basic function of time, also can realize the adjustment of the time, the clock of high precision, convenient use,multiple functions, easy integration, based on introducing the development situation of the micro controller, the design and implementation of the function, as well as the experimental board hardware conditions, and the function of each circuit are analyzed. The main work in the software programming, using experimental board to realize the time, date, time and setting of their functions,the software programming and debugging process in detail are described, and the timing error analysis and correction, the timing and tone and display conflict problems and solutions. The experiment proved that the effect is good, can be put into use. Therefore, the design and development of the clock has a good application prospect.Keywords: single chip microputer。 clock。 timer。 digital tube目錄0 引言 2 1 設計任務分析 2 2 設計意義 3 時鐘的應用 3 2 單片機的選擇........................................................................................................................... 3 3 系統功能及操作 5 系統功能的確定 5 基本功能 5 擴展功能 5 系統操作說明 6 4 系統硬件設計 6 芯片的選擇 6 實驗板電路原理圖 7 功能電路分析 8 時鐘電路 8 復位電路 8 鍵盤電路 9 數碼顯示電路 9 蜂鳴器電路 10 5 系統軟件設計 10 數據單元分配 11 數據存儲單元分配 11 標志位單元分配 11 計時時鐘實現的基本方法 11 實現時鐘程序設計步驟 11 主程序模塊設計 12 計時子程序模塊的實現 12 顯示子程序模塊的實現 13 時鐘設定子程序模塊的實現 13 日期、定時設定子程序模塊的實現 13 程序說明 13 定時器初值計算 13 程序初始化 13 誤差分析及校正 13 實現閃動設定 13 實現連續(xù)加1 14 定時音與顯示相沖突問題及解決方案 14 6 設計程序 14 7 系統調試與功能說明 25 硬盤調試 25 系統性能測試與功能說明 26 系統時鐘誤差分析 26 軟件調試問題及解決 26 結束語 27 致謝 27 參考文獻 27 0 引言在日常生活和工作中，我們常常用到定時控制，如擴印過程中的曝光定時等。早期常用的一些時間控制單元都使用模擬電路設計制作的，其定時準確性和重復精度都不是很理想，現在基本上都是基于數字技術的新一代產品，隨著單片機性價比的不斷提高，新一代產品的應用也越來越廣泛。大則可以構成復雜的工業(yè)過程控制系統，完成復雜的控制功能；小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。它功能強大、體積小、質量輕、靈活好用，配以適當的接口芯片，可以構成各種各樣、功能各異的微電子產品。隨著電子技術的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設備逐漸增多，不同的設備都有自己的控制器，使用起來很不方便。這些具有人們所需要的智能化特性的產品減輕了人的勞動，擴大了數字化的范圍，為家庭數字化提供了可能。 根據這種實際情況，本文設計了一個單片機多功能時鐘系統，它有基本的時間功能，還有定時功能，既可作為鬧鈴，也可擴展為定時對家電等電氣產品的自動控制，可以避免多種控制器的混淆，利用一個控制器對多路電器進行控制；可增加溫度傳感器，進行實時溫度顯示，進一步擴展為利用不同的溫度某些電氣產品進行自動控制；也可增加濕度傳感器，進行實時濕度顯示，以便對濕度進行控制，方便人們的生活。1 設計任務分析 20世紀末，電子技術獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現代電子產品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現代電子產品性能進一步提高，產品更新換代的節(jié)奏也越來越快。 時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當前的時間。忘記了要做的事情，當事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能用單片機通過軟件方法來實現了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統控制技術的一次革命。單片機模塊中最常見的是數字鐘，數字鐘是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。 設計意義在日常生活和工作中，我們常常用到定時控制，如擴印過程中的曝光定時等。早期常用的一些時間控制單元都使用模擬電路設計制作的，其定時準確性和重復精度都不是很理想，現在基本上都是基于數字技術的新一代產品，隨著單片機性價比的不斷提高，新一代產品的應用也越來越廣泛。大則可以構成復雜的工業(yè)過程控制系統，完成復雜的控制功能；小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。它功能強大、體積小、質量輕、靈活好用，配以適當的接口芯片，可以構成各種各樣、功能各異的微電子產品。隨著電子技術的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設備逐漸增多，不同的設備都有自己的控制器，使用起來很不方便。這些具有人們所需要的智能化特性的產品減輕了人的勞動，擴大了數字化的范圍，為家庭數字化提供了可能。根據這種實際情況，設計了一個單片機多功能時鐘系統，它有基本的時間功能，還有定時功能，既可作為鬧鈴，也可擴展為定時對家電等電氣產品的自動控制，可以避免多種控制器的混淆，利用一個控制器對多路電器進行控制；可增加溫度傳感器，進行實時溫度顯示，進一步擴展為利用不同的溫度某些電氣產品進行自動控制；也可增加濕度傳感器，進行實時濕度顯示，以便對濕度進行控制，方便人們的生活。 時鐘的應用 時鐘已成為人們日常生活中：必不可少的必需品，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數字集成電路技術的發(fā)展和采用了先進的石英技術，使數字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領域。2 單片機的選擇 單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領域，故又稱為微控制器。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構成，內部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當的軟件及外部設備相結合，便可成為一個單片機控制系統。 單片機經過3代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、大存儲容量、強I/O功能及較好的結構兼容性方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢不外乎以下幾個方面：多功能 單片機中盡可能地把所需要的存儲器和I/O口都集成在一塊芯片上，使得單片機可以實現更多的功能。比如A/D、PWM、PCA（可編程計數器陣列）、WDT（監(jiān)視定時器看家狗）、高速I/O口及計數器的捕獲/比較邏輯等。 有的單片機針對某一個應用領域，集成了相關的控制設備，以減少應用系統的芯片數量。例如，有的芯片以51內核為核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解碼器、CAN或者I*I*C總線控制器等，LED、LCD或VFD顯示驅動器也開始集成在8位單片機中。高效率和高性能 為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機開始使用RISC、流水線和DSP的設計技術，使單片機的性能有了明顯的提高，表現為：單片機的時鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機運行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機的尋址能力、片內ROM（FLASH）和RAM的容量都突破了以往的數量和限制。 由于系統資源和系統復雜程度的增加，開始使用高級語言（如C語言）來開發(fā)單片機的程序。使用高級語言可以降低開發(fā) 難度，縮短開發(fā)周期，增強軟件的可讀性和可移植性，便于改進和擴充功能。低電壓和低功耗 單片機的嵌入式應用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。由于CMOS等工藝的大量采用，很多單片機可以在更低的電壓下工作（），功耗已經降低到uA級。這些特性使得單片機系統可以在更小電源的支持下工作更長的時間。低價格 單片機應用面廣，使用數量大，帶來的直接好處就是成本的降低。目前世界各大公司為了提高競爭力，在提高單片機性能的同時，十分注意降低其產品的價格。下面大致介紹一下單片機的主要應用領域和特點。（1）家用電器領域 用單片機控制系統取代傳統的模擬和數字控制電路，使家用電器（如洗衣機、空調、冰箱、微波爐、和電視機等）功能更完善，更加智能化和易于使用。（2）辦公自動化領域 單片機作為嵌入式系統廣泛應用于現代辦公設備，如計算機的鍵盤、磁盤驅動、打印機、復印機、電話機和傳真機等。（3）商業(yè)應用領域 商業(yè)應用系統部分與家用和辦公應用系統相似，但更加注重設備的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。商用系統中廣泛使用的電子計量儀器、收款機、條形碼閱讀器、安全監(jiān)測系統、空氣調節(jié)系統和冷凍保鮮系統等，都采用了單片機構成的專用系統。與通用計算機相比，這些系統由于比較封閉，可以更有效地防止病毒和電磁干擾等，可靠性更高。（4）工業(yè)自動化 在工業(yè)控制和機電一體化控制系統中，除了采用工控計算機外，很多都是以單片機為核心的單片機和多機系統。（5）智能儀表與集成智能傳感器 目前在各種電氣測量儀表中普遍采用了單片機應用系統來代替?zhèn)鹘y的測量系統，使得測量系統具有存儲、數據處理、查詢及聯網等智能功能。將單片機和傳感器相結合，可以構