【正文】 日期： 年 月 日多功能數(shù)字電子鐘的設計摘要多功能數(shù)字電子鐘憑借自身優(yōu)勢在生活中得到了廣泛的運用， 一個數(shù)字時鐘的控制核心是單片機。 通過單片機的時鐘信號達到實現(xiàn)計時的功能，時間數(shù)據(jù)可以經(jīng)由單片機輸出，利用顯示器顯示出結果。數(shù)字時鐘芯片具有可編程的優(yōu)點，功能擴展容易，如在電路板上留有一個溫度傳感器，電源輸出插座等，易于功能擴展。據(jù)史料的記載，紀元前漢武帝太初年間，落下閎這位才子創(chuàng)造了渾天儀，這是表示天體運動最早的儀器。首只石英鐘于二十世紀的二十年代被制造出來，接著三十年代起石英鐘獲得了推廣，到了六十年代，得益于應用半導體技術的出現(xiàn)與發(fā)展，制造石英鐘難題得到了成功的解決，石英電子技術廣泛的應用于計時領域，并逐漸取代機械鐘成為更加準確的時間標準。居里已經(jīng)在石英晶體上發(fā)現(xiàn)了壓電特性，石英晶體壓電的特性讓人們解決了制造時鐘表“心臟”的難題。在大多場合，石英鐘往往做為頻率的基本標準，用于日常生活各個領域的檢測與測量。經(jīng)實驗證明，振蕩部分如果使用石英晶體作為時間基準信號源，那么鐘表計時變得更精確、調整起來更加方便。主要表現(xiàn)在以下三個方面：（1）由之前的生產(chǎn)機械表轉變?yōu)樯a(chǎn)石英電子表；（2）曾經(jīng)一直獨霸中國消費市場四十幾年的大型國有企業(yè)的地位受到新興的“組裝業(yè)”的挑戰(zhàn)，制造鐘表的中心也慢慢轉向中國沿海一帶的南方；（3）鐘表業(yè)的發(fā)展由之前的注重機芯轉變成注重手表外觀件。靠著認真努力勇往直前的干勁，到了1989年終于開始完全自己生產(chǎn)，其中包括模具的制造加工。國產(chǎn)鐘表機芯研制失敗的年代已經(jīng)隨著中國的迅速發(fā)展成為過去，“組裝業(yè)”作為新興鐘表工業(yè)走出困境的起步階段也已隨著時間成為過去。這正是中國制表業(yè)發(fā)展和未來的方向。隨著科學技術技的迅速發(fā)展，社會的進步和全球化日漸激烈的競爭，消費者對數(shù)字鐘功能的追求也每天每天的增高，傳統(tǒng)的時鐘的單一計時功能已不再能滿足人們的需求。隨著集成數(shù)字電路的不斷發(fā)展和石英晶體振蕩器普遍的應用，數(shù)字電子鐘的運用已經(jīng)超過老式機械鐘表。隨著時間不斷的往后推進，科學技術每天迅速的發(fā)展，生活節(jié)奏也變得越來越快，日益激烈的競爭，人們對生活的品質要求愈來愈高，對時間計量的精度也逐漸增高，功能希望越來越多。單片機這個”心臟”，做電子鐘的核心控制器用時，電子鐘計時功能就可以通過時鐘信號實現(xiàn)，單片機就能輸出時間數(shù)據(jù)，顯示器就能顯示出來相應的結果，定時、校時功能由配置的鍵盤控制。早期使用模擬電路設計制造的控制時間的單元，比較簡陋，其定時做到的重復精度和準確性還不盡讓人滿意。隨著當今電子技術的迅猛發(fā)展，不論是辦公電子設備還是家用電器都迅速增多，我們知道不同的設備都需要獨自的控制器[4]，給人們的使用帶來很多不方便，多個控制器也很占用地方，帶來不整潔的感覺。 未來發(fā)展趨勢總之，隨著市場需求的變化，未來的的發(fā)展趨勢將是：智能化儀表儀器儀表中將普遍應用單片機[5]?！　≈悄芑瘍x器儀表的突出優(yōu)點可以體現(xiàn)在：①智能化儀器儀表能夠做到靈活多變的輸出信息；②智能化儀器儀表有自行檢測故障的功能；③智能化儀器儀表能夠對復雜的被測信號進行相應的計算和正確處理的功能，增強儀器儀表的實用性；④智能化儀器儀表通過切換自動量程，可以提高分辨率與精度；⑤智能化儀器儀表有自行修復誤差功能；⑥智能化儀器儀表具有實現(xiàn)多參數(shù)/多回路的精準監(jiān)測功能；⑦智能化儀器儀表具有對特定信號實行定點、定時測量強大功能。本次設計通過AT89C2051單片機來設計電子鐘，用C語言編程實現(xiàn)，實現(xiàn)了小時，分，秒和年，月，日的顯示、實現(xiàn)了倒計時等功能。2單片機（Single Chip Microsoftputer,簡稱MCU）簡介單片機又可稱為微控制器，把中央處理器（簡稱CPU），只讀存儲器（簡稱ROM），隨機存儲器（簡稱RAM），計時器（Timer/Counter），中斷系統(tǒng)（Interrupt System），輸出接口（簡稱I/O Interface）集中在一塊半導體芯片上，由此構成一臺完整的數(shù)字計算機。20紀70年代，美國的一家知名公司Fairchild推出了首款單片機F－8，緊隨其后英特爾公司推出了應用更廣泛、更具影響力的MCS48系列單片機，憑借體積小、重量輕、價格低廉和控制功能齊全的特點，得到了各方的青睞，這為單片機走得更好更遠打了了堅若磐石的基礎。單片機MCS51系列的一經(jīng)推出，標志了Single Chip Microputer體系結構已經(jīng)趨于完善。英特爾（Intel公司）向市場推出的MCS96單片機，開始把一些運用在測控系統(tǒng)的模數(shù)轉換器(ADC)、調制脈寬的脈寬調制器(PWM)、監(jiān)視程序運行的監(jiān)視器(WDT)、高速I/O口加入到片中，使單片機典型的微控制器特征得到展現(xiàn)。2）、眾多計算機外圍功能做到了集成，如：a) 配置現(xiàn)場總線接口：CAN BUS總線；b) 提供串行擴展總線：BUS總線、SPI總線、Microwire總線、I2C總線；c)CMOS化，提供了功耗管理的強大功能。單片機的發(fā)展已經(jīng)到了萬花爭春的時代，用戶有廣闊的選擇空間。(2)大力發(fā)展專用單片機專用型與通用型的區(qū)別是經(jīng)過某一型號單片機具體能夠適用的范圍區(qū)分的。根據(jù)選用的技術與控制單元設計的方法不同，目前市場上的大多單片機可區(qū)分為兩大類型：精簡指令集結構(RISC)和繁雜指令集結構(CISC)。(4)C語言的廣泛支持a) 普遍的單片機都做到支持C語言編程，為以后學習和應用單片機奠定了基礎[14]；b) 高級語言大大降低了選型的障礙，易于優(yōu)化、升級和交流程序。其杰出的性能和完善的構造甚至導致后來的很多廠商多參考或沿襲了其體系結構，很多世界性大電氣商在以后的時間里豐富、完善和發(fā)展了MCS51單片機。由于單片機具備質量輕，體積小，價格便宜的優(yōu)點；強大的控制功能，豐富的指令；抗干擾能力強；IO引腳相對較少；片內存儲器容量比較小等諸多特點，因此其在日常家電，游戲機，幼童玩具，儀表儀器，計算機的外圍設備，機電一體化的產(chǎn)品，分布式的監(jiān)控，工業(yè)控制等諸多領域有著廣泛的應用。3各個模塊的特性及結構本次畢業(yè)設計的目標：借助51單片機讓電子鐘實現(xiàn)基本的時分秒的顯示功能。P1口做輸出緩沖器功能用時，能吸收達20mA的電流，而且可以直接驅動LED進行顯示。當對端口寫1時，經(jīng)過內部的上拉電阻實現(xiàn)了端口拉=至高電位，這時具有作輸入口的功用。寄存器B：在 *、/ 運算中需要寄存器B ?！綪SW】 (D0H) D2 D1 D0 F0F0：用戶標志位，用戶要決定程序的流向，可用軟件對F0置位“1”或清“0”實現(xiàn)。RSRS0：為工作寄存區(qū)選擇位[11] [12]。堆棧指針SP：擁有子程序的調用和中斷處理功能。MCS51是由包含PC在內的一共有22個特殊功能的寄存器，每個除了有特定的名稱外，還擁有各自確定的地址，離散的分布于片內RAM中，具體是在80H～FFH，共128個存儲單元中。當數(shù)碼管特定的段上加了電壓后，加壓段就會發(fā)出光亮，從而顯示了不同的字樣。LED數(shù)碼管能夠正常顯示需要用到驅動電路，驅動電路可以驅動數(shù)碼管的段碼，達到顯示的效果，驅動LED數(shù)碼管方式有兩類分別為靜態(tài)式及動態(tài)式。2）動態(tài)顯示驅動LED數(shù)碼管比較多運用的顯示方式是動態(tài)顯示，動態(tài)驅動是指把全部數(shù)碼管，一共8個顯示筆劃“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端連接在一起，這樣只要控制公共極COM的位選通就可以控制電路中的每個數(shù)碼管，就是能夠選定想點亮的特定的數(shù)碼管，I/O線控制各自獨立的位選通。 多功能數(shù)字電子鐘技術路線、流程圖多功能數(shù)字電子鐘鐘 鬧鈴按鍵模塊定時時間顯示校時 結構功能圖NYYN系統(tǒng)初始化開外部中斷有無按鍵按下?讀定時器獲取時間信息LED數(shù)碼管顯示當前時間T=T?繼續(xù)按鍵處理子程序開始鬧鈴處理子程序 數(shù)字時鐘流程圖時鐘的功能：上電后會顯示出10：10：00 ，寄意十全十美。如果按擊小時位次數(shù)超過23次則會顯示為：：，此時已經(jīng)關閉了鬧鐘功能。秒表的功能：點擊四次S1，顯示狀態(tài)轉變成00：00：00，冒號變成長亮。4硬件電路設計經(jīng)過對多功能電子鐘的系統(tǒng)原理圖的詳細分析，和模塊功能的具體實現(xiàn)，對每一個模塊的電路進行以下具體的搭建[5]。只需接一個電容把RST復位引腳連接到VCC，再接一個電阻連接到地就搞定了。其中Vcc的上升時間不會超過1ms，那么就能夠實現(xiàn)需要的自動上電復位。抖動持續(xù)時間多久由開關特有的機械特性決定，一般常見的為510ms。時鐘頻率的大小直接影響著單片機的速度，而時鐘電路的質量則決定了單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這兩個引腳如果把微調石英晶體振蕩器和電容跨接，就組成了一個自激振蕩器[5]。數(shù)碼管的工作原理：數(shù)碼管是由八個發(fā)光二極管組成的顯示器件。把數(shù)碼管的ag與單片機的I/O口控制的相應芯片連接，此時加高電平的位相應的發(fā)光二極管開始發(fā)光，這樣I/O口就實現(xiàn)輸出了不同的代碼，達到控制了數(shù)碼管顯示不一樣的字符。在本畢業(yè)設計中，用電池代替。我們通過2051單片機的基本的C語言進行其邏輯編程，使其達到我們需要的功能。本次設計系統(tǒng)的時分秒的顯示部件由一共三只共陽極的LED數(shù)碼管[5]組成，為了保護各段LED仿真免于損壞，我們在系統(tǒng)中添加了限流電阻。 本章小結本章主要是對系統(tǒng)軟件的設計，實現(xiàn)了調時功能和顯示功能，調試修改得到能夠滿足要求的程序。Proteus不論是從布置原理圖、調試代碼還是單片機同外圍電路的協(xié)同仿真，都可以一鍵實現(xiàn)切換到PCB設計，達到了真正的概念與產(chǎn)品的無縫設計。這些功能具體為：（1）原理布圖 （2）SPICE電路仿真（3）PCB自動或人工布線具有革命性的特點的則有： （1）互動的電路仿真。配合Protues系統(tǒng)配置的邏輯分析儀、虛擬示波器等設備，構件了一個完整的電子設計開發(fā)的環(huán)境。編譯和調試：不論是單片機匯編語言編輯、編譯，還是源碼級仿真都能支持，還配備了AVR、8051和PIC的匯編編譯器，也能夠跟第三方的集成編譯環(huán)境相結合，例如Keil、Hitech和IAR等，實現(xiàn)仿真和調試高級語言的源碼級。 （2）Protues擁有豐富的仿真儀表：邏輯分析的儀器、示波器、SPI的調試器、虛擬終端、信號發(fā)生器、I2C的調試器、交流直流的電壓表、模式的發(fā)生器、交流直流的電流表。使儀器對測量結果的影響減少到最低。 在軟件仿真方面，支持如51系列單片機、PIC12系列單片機、AVR系列單片機、PIC18系列單片機、HC11系列單片機、Z80系列單片機、68000系列等當前的主流單片機[11] [12]。這樣原理圖就繪制完成，： 可調數(shù)字鐘的電路仿真圖通過電路仿真，經(jīng)過多次修改得到了能夠實現(xiàn)預期的電路功能，即實現(xiàn)了我們想要的時分秒顯示功能，鬧鐘和倒計時功能。 時鐘功能校時功能展示圖，點按一下S1，那么當前時間和冒號轉變成閃爍狀態(tài)，點按下S2則小時位會累加1，點按S3則分鐘位會累加1，其中秒時不能調。鬧鈴聲為蜂鳴器長鳴3秒鐘。點擊S2會開始進行秒表計時，再次點擊S2就會停止計時，此時點擊S3則秒表清零?；?1單片機實現(xiàn)，通過對51系類單片機的認識，確定了選用2051單片機；（3）研究各個模塊的特性及結構之后確定了可行的實現(xiàn)路線；（4）經(jīng)過努力完成了硬件電路的設計及軟件系統(tǒng)的設計。經(jīng)過了這個畢業(yè)設計我認識到自己還有很多不足，知識的欠缺，需要不斷的去積累知識，在實踐中提高自己的運用能力。借此，我覺得日后還需要在以下幾個方面進行一些改進：（1）提高時間的計時精度；（2）拓展電子鐘的功能，如增加溫度檢測、溫度顯示功能、星期、日、年、遙控控制等功能。老師在整個畢業(yè)設計過程中關心我的畢業(yè)設計的進度，提醒我按要求完成畢業(yè)設計。感謝師兄師姐，感謝朋友，感謝爸媽給我關心和溫暖，讓我在低落和困難走出來，養(yǎng)成良好樂觀的心態(tài)，過了一個愉快、豐富多彩的大學生活，謝謝！感謝論文審閱人、評議人和答辯委員會各位專家所付出的辛勤勞動！最后，再一次表示衷心的感謝！祝每個人每天都能開開心心，萬事順意！謝謝！附錄附錄1：程序 count_count++。 count_minute++。 } } }附錄2：元件清單序號名稱規(guī)格位號數(shù)量序號名稱規(guī)格位號數(shù)量1單片機AT89C2051U1113三極管9012Q1～Q772三端集成穩(wěn)壓78L05U2114電阻220R3～R9732位共陽數(shù)碼管LED1～LED33151KRR10～R1574發(fā)光二極管紅色φ3D1～D44162KR1R1825蜂鳴器5V有源U3117R1616瓷片電容30PFCC321810KR117CC5219按鍵6*6*5SSS3382位排針J1～J3320電池盒4節(jié)5號19集成電路插座20PU1121電路板90*150110電解電容10uFC1122111100uFC6112晶振12MHzY11附錄3：外文文獻AT89S52Descri