【正文】 蘭州文理學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 題 目： 基于單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì) 摘要：本文設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)主要利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，在這次設(shè)計(jì)中，我們采用LED數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒，以24小時(shí)計(jì)時(shí)方式，根據(jù)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理來(lái)進(jìn)行顯示，用12MHz的晶振產(chǎn)生振蕩脈沖，定時(shí)器計(jì)數(shù)，并采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，具有顯示時(shí)間的基本功能，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的調(diào)整，時(shí)鐘走時(shí)精度高，使用方便，功能多，便于集成化，在介紹本單片機(jī)的發(fā)展情況基礎(chǔ)上，說(shuō)明了本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能，以及實(shí)驗(yàn)板硬件情況，并對(duì)各功能電路進(jìn)行了分析。主要工作放在軟件編程上，用實(shí)驗(yàn)板實(shí)現(xiàn)時(shí)間、日期、定時(shí)及它們的設(shè)定功能，詳細(xì)對(duì)軟件編程流程以及調(diào)試進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)計(jì)時(shí)誤差進(jìn)行了分析及校正，提出了定時(shí)音與顯示相沖突問(wèn)題及解決方案。實(shí)驗(yàn)證明效果良好，可以投入使用。因此，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)鐘具有良好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；時(shí)鐘；定時(shí)器；數(shù)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(shè)計(jì)任務(wù)分析 2 2 設(shè)計(jì)意義 3 時(shí)鐘的應(yīng)用 3 2 單片機(jī)的選擇........................................................................................................................... 3 3 系統(tǒng)功能及操作 5 系統(tǒng)功能的確定 5 基本功能 5 擴(kuò)展功能 5 系統(tǒng)操作說(shuō)明 6 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 芯片的選擇 6 實(shí)驗(yàn)板電路原理圖 7 功能電路分析 8 時(shí)鐘電路 8 復(fù)位電路 8 鍵盤電路 9 數(shù)碼顯示電路 9 蜂鳴器電路 10 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 10 數(shù)據(jù)單元分配 11 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元分配 11 標(biāo)志位單元分配 11 計(jì)時(shí)時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)的基本方法 11 實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)步驟 11 主程序模塊設(shè)計(jì) 12 計(jì)時(shí)子程序模塊的實(shí)現(xiàn) 12 顯示子程序模塊的實(shí)現(xiàn) 13 時(shí)鐘設(shè)定子程序模塊的實(shí)現(xiàn) 13 日期、定時(shí)設(shè)定子程序模塊的實(shí)現(xiàn) 13 程序說(shuō)明 13 定時(shí)器初值計(jì)算 13 程序初始化 13 誤差分析及校正 13 實(shí)現(xiàn)閃動(dòng)設(shè)定 13 實(shí)現(xiàn)連續(xù)加1 14 定時(shí)音與顯示相沖突問(wèn)題及解決方案 14 6 設(shè)計(jì)程序 14 7 系統(tǒng)調(diào)試與功能說(shuō)明 25 硬盤調(diào)試 25 系統(tǒng)性能測(cè)試與功能說(shuō)明 26 系統(tǒng)時(shí)鐘誤差分析 26 軟件調(diào)試問(wèn)題及解決 26 結(jié)束語(yǔ) 27 致謝 27 參考文獻(xiàn) 27 0 引言在日常生活和工作中，我們常常用到定時(shí)控制，如擴(kuò)印過(guò)程中的曝光定時(shí)等。早期常用的一些時(shí)間控制單元都使用模擬電路設(shè)計(jì)制作的，其定時(shí)準(zhǔn)確性和重復(fù)精度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著單片機(jī)性價(jià)比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。大則可以構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)，完成復(fù)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(qiáng)大、體積小、質(zhì)量輕、靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?，可以?gòu)成各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來(lái)很不方便。這些具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人的勞動(dòng)，擴(kuò)大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。 根據(jù)這種實(shí)際情況，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)多功能時(shí)鐘系統(tǒng)，它有基本的時(shí)間功能，還有定時(shí)功能，既可作為鬧鈴，也可擴(kuò)展為定時(shí)對(duì)家電等電氣產(chǎn)品的自動(dòng)控制，可以避免多種控制器的混淆，利用一個(gè)控制器對(duì)多路電器進(jìn)行控制；可增加溫度傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度顯示，進(jìn)一步擴(kuò)展為利用不同的溫度某些電氣產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)控制；也可增加濕度傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)濕度顯示，以便對(duì)濕度進(jìn)行控制，方便人們的生活。1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。 時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時(shí)候，這種遺忘無(wú)傷大雅。但是，一旦重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機(jī)模塊中最常見(jiàn)的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。 設(shè)計(jì)意義在日常生活和工作中，我們常常用到定時(shí)控制，如擴(kuò)印過(guò)程中的曝光定時(shí)等。早期常用的一些時(shí)間控制單元都使用模擬電路設(shè)計(jì)制作的，其定時(shí)準(zhǔn)確性和重復(fù)精度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著單片機(jī)性價(jià)比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。大則可以構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)，完成復(fù)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(qiáng)大、體積小、質(zhì)量輕、靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?，可以?gòu)成各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來(lái)很不方便。這些具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人的勞動(dòng)，擴(kuò)大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。根據(jù)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)多功能時(shí)鐘系統(tǒng)，它有基本的時(shí)間功能，還有定時(shí)功能，既可作為鬧鈴，也可擴(kuò)展為定時(shí)對(duì)家電等電氣產(chǎn)品的自動(dòng)控制，可以避免多種控制器的混淆，利用一個(gè)控制器對(duì)多路電器進(jìn)行控制；可增加溫度傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度顯示，進(jìn)一步擴(kuò)展為利用不同的溫度某些電氣產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)控制；也可增加濕度傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)濕度顯示，以便對(duì)濕度進(jìn)行控制，方便人們的生活。 時(shí)鐘的應(yīng)用 時(shí)鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇場(chǎng)、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。2 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 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：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)經(jīng)過(guò)3代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格、大存儲(chǔ)容量、強(qiáng)I/O功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢(shì)不外乎以下幾個(gè)方面：多功能 單片機(jī)中盡可能地把所需要的存儲(chǔ)器和I/O口都集成在一塊芯片上，使得單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。比如A/D、PWM、PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列）、WDT（監(jiān)視定時(shí)器看家狗）、高速I/O口及計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。 有的單片機(jī)針對(duì)某一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，集成了相關(guān)的控制設(shè)備，以減少應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。例如，有的芯片以51內(nèi)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(qū)動(dòng)器也開(kāi)始集成在8位單片機(jī)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(jī)開(kāi)始使用RISC、流水線和DSP的設(shè)計(jì)技術(shù)，使單片機(jī)的性能有了明顯的提高，表現(xiàn)為：?jiǎn)纹瑱C(jī)的時(shí)鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機(jī)運(yùn)行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機(jī)的尋址能力、片內(nèi)ROM（FLASH）和RAM的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。 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（如C語(yǔ)言）來(lái)開(kāi)發(fā)單片機(jī)的程序。使用高級(jí)語(yǔ)言可以降低開(kāi)發(fā) 難度，縮短開(kāi)發(fā)周期，增強(qiáng)軟件的可讀性和可移植性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充功能。低電壓和低功耗 單片機(jī)的嵌入式應(yīng)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(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。低價(jià)格 單片機(jī)應(yīng)用面廣，使用數(shù)量大，帶來(lái)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(jìng)爭(zhēng)力，在提高單片機(jī)性能的同時(shí)，十分注意降低其產(chǎn)品的價(jià)格。下面大致介紹一下單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)。（1）家用電器領(lǐng)域 用單片機(jī)控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字控制電路，使家用電器（如洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱、微波爐、和電視機(jī)等）功能更完善，更加智能化和易于使用。（2）辦公自動(dòng)化領(lǐng)域 單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代辦公設(shè)備，如計(jì)算機(jī)的鍵盤、磁盤驅(qū)動(dòng)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、電話機(jī)和傳真機(jī)等。（3）商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)部分與家用和辦公應(yīng)用系統(tǒng)相似，但更加注重設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。商用系統(tǒng)中廣泛使用的電子計(jì)量?jī)x器、收款機(jī)、條形碼閱讀器、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和冷凍保鮮系統(tǒng)等，都采用了單片機(jī)構(gòu)成的專用系統(tǒng)。與通用計(jì)算機(jī)相比，這些系統(tǒng)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(dòng)化 在工業(yè)控制和機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中，除了采用工控計(jì)算機(jī)外，很多都是以單片機(jī)為核心的單片機(jī)和多機(jī)系統(tǒng)。（5）智能儀表與集成智能傳感器 目前在各種電氣測(cè)量?jī)x表中普遍采用了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)，使得測(cè)量系統(tǒng)具有存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、查詢及聯(lián)網(wǎng)等智能功能。將單片機(jī)和傳感器相結(jié)合，可以構(gòu)