【正文】 .......................................................................... 32 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 1 1 概述 課題研究的背景及意義 由于單片機有著獨一無二的性能，所以在各行各業(yè)都有著廣泛的運用。 從而通過本次設(shè)計來提高 學(xué)習(xí)、設(shè)計、開發(fā)軟硬件的能力。 畢業(yè)設(shè)計說明書作 者簽名 : 日期 : 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名 : 日期 : 年 月 日 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 數(shù)字電子鐘的設(shè)計與實現(xiàn) 摘 要 : 單片機 的誕生是在 20 世紀(jì) 70 年代 ， 因為它具有 極高的性價比， 更為重要的是其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛 、 而且 發(fā)展 速度也比較 快 ，所以倍受廣大專業(yè)人士的青睞。 畢業(yè)設(shè)計說明書 數(shù)字電子鐘的設(shè)計與實現(xiàn) 專業(yè) 自動化 學(xué)生姓名 班級 B 自動化 學(xué)號 0 指導(dǎo)教師 完成日期 203 年 6 月日 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 畢業(yè)設(shè)計說明書 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計說明書是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究、設(shè)計工作后獨立完成的。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。在本 次畢業(yè)設(shè)計 中將 通過對它 全面的了解 ，以 STC89C51 芯片為主 ， 再加上相關(guān) 的 實現(xiàn) 電路，簡 單的 設(shè)計了一個的 數(shù)字電子鐘 ，它 是 由 直流電源供電，通過數(shù)碼管 將時間準(zhǔn)確的顯示出來 ， 通過相關(guān)的按鍵及時對時間進(jìn)行調(diào)整。 Electronic clock。 3）有可拓展的功能，可以根據(jù)需要來設(shè)計各種規(guī)模的系統(tǒng)。 而就 目前 國內(nèi) 市場 而言，絕大多數(shù) 的電子鐘 都是采 用全硬件電路 來 實現(xiàn)，這種方法不僅使 電路 的 結(jié)構(gòu) 變得非常 復(fù)雜， 而且會損耗很大的功率 。 現(xiàn)如今 ， 基本上所有精度高的 計時工具都 是采用的 石英晶體振蕩器，由于 數(shù)字電子鐘 ，石英表，石英鐘 等都是采用的 石英技術(shù)，因此 使用起來就比較方便 ， 走勢也比較穩(wěn)定 ，走時精度 相當(dāng)?shù)?高， 也就沒必要 經(jīng)常 校時了 [1]。 [6] 本次設(shè)計主 要 采 用單片機內(nèi)部的定時 /計數(shù)器來實現(xiàn) 數(shù)字電子鐘 的方法， 以 單片機STC89C51 芯片和數(shù)碼管為核心， 加上相關(guān)的實現(xiàn) 電路， 從而 構(gòu)成了一個單片機電子計 時 器。 課題預(yù)期效果 LED 顯示器可準(zhǔn)確顯示 00： 00： 00—— 23： 59： 59， 24 小時制的時間計數(shù)。當(dāng)秒、分值為 60 時，該位清零，且高位加一。 按鍵模塊：該設(shè)計需要校對時間，所以用三個按鍵來實現(xiàn)。STC89C51 系列單片機集合了 8051 的內(nèi)核功能，具有機器周期、單時鐘的功能，是 一種運行速度快，功率消耗低的新型單片機。 10 位精度 ADC，共 8 路 ? 通用異步串行口 (UART) ? SPI 同步通信口，主模式 / 從模式 ? 工作溫度范圍 ： 0 75℃ / 40 +85℃ STC89C51 的引腳功能 STC89C51 的引腳功能如下： ? VCC：供電電壓。 P0 既可以用于外部程序數(shù)據(jù)的存儲器 ，也可以作為源碼的輸入端口。 ? /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。 本設(shè)計所用主控制模塊如圖所示。每個 LED 數(shù)碼管總共有 8 個段數(shù)，其中 7 段用于對數(shù)字的顯示，還有一段是用于顯示小數(shù)點的。 [13]如圖 所示： 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 7 圖 顯示電路 復(fù)位模塊 本設(shè)計采用自動上電復(fù)位，電路復(fù)位后 P0－ P3口引 腳全部表現(xiàn)為高電平，特殊功能寄存器和程序計數(shù)器將全部被清零。系統(tǒng)通過掃描按鍵是否被按下，來設(shè)定各模塊的工作情況，使計時器可以在按鍵的控制下，有序地進(jìn)行工作。 圖 晶振模塊 鬧鐘模塊 鬧鐘模塊是由一個 PNP 型的三極管，一個電阻和一個蜂鳴器組成的，三極管的發(fā)射極接電壓，基極經(jīng)電阻與單片機相連，集電極與蜂鳴器相連，而蜂鳴器的另一端接地。 數(shù)字電子鐘的設(shè)計與實現(xiàn) 10 4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 程序流程圖 各個中斷口的首地址是在程序運行后再設(shè)置的，緊接著中斷被開啟，中斷開啟后將比較設(shè)定時間與當(dāng)時時間，倘若兩項比較不一致，則顯示時鐘然后進(jìn)行掃描，并程序繼續(xù)往下執(zhí)行 [14]。 設(shè)置鬧鐘時間 回到鬧鈴比較處 圖 設(shè)鬧鐘流程圖 開始對鬧鐘時間進(jìn)行調(diào)節(jié)，按 三次 和 、 分別對 鬧鐘 時鐘加一 或減一 ，按 四次和 、 分別對鬧鐘分鐘進(jìn)行加一或減一設(shè)置， 查看顯示值，再判斷是否退出回到鬧鈴比較處。然后返回中斷。硬件調(diào)試包括電源模塊、顯示模塊、按鍵模塊等模塊的調(diào)式，軟件調(diào)試就是通過修改軟件程序，使電子鐘的功能完善，能滿足課題的基本要求，并提高數(shù)字電子鐘的精度。比如說有模擬電路仿真、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 [21]；它還包含了專門用來精確測量與分析的高級仿真圖表。 圖 仿真圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 15 Keil 軟件調(diào)試 首選 在 Keil 軟件 中 根據(jù)設(shè)計要求 編好一個程序 代碼 ， 確保編譯沒有錯誤后 ， 再 添加到 PROTEUS 仿真軟件中的 STC89C51 芯片中，保存，運行，觀察是否 能 得到想要的結(jié)果 ； 如果不 能， 則回到 Keil 中 重新 改進(jìn)程序，再編譯、仿真，直至所有功能均可實現(xiàn) 為止 。 鬧鈴功能， 當(dāng)達(dá) 到了設(shè)定的 鬧鐘 時間后 ， 蜂鳴器 就會不斷的 發(fā)出聲音。通過本次畢業(yè)設(shè)計，獲益良多。第一，要查看是不是軟件編程中出現(xiàn)了問題，如果連程序都沒有完善好，那么，程 序下載到硬件電路中，在實際操作的過程中就肯定會存在問題。軟件設(shè)計是個即靈活又細(xì)膩的工作，我要細(xì)心地去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，去不斷完善，以此來培養(yǎng)我良好的邏輯思維能力以及分析問題，解決問題 的能力。制版與仿真 [M]. 北京 : 清華大學(xué)出版社 , 2020. [22] 朱清慧 . Proteus 顯示控制系統(tǒng)設(shè)計與實例 [M]. 北京 : 清華大學(xué)出版社 , 2020. [23] 杜樹春 . 基于 Proteus 和 Keil C51 的單片機設(shè)計與仿真 [M]. 北京 : 電子工業(yè)出版社 , 2020. [24] 徐愛鈞 . Keil 單片機高級語言編程與 Uvision2 應(yīng)用實踐 [M]. 北京 : 北京電子工業(yè)出版社 , 2020. [25] Andria N. A High Resolution Digital Frequency Meter for Low Frequencies[J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 1990, 39(4): 376 382, 667. 數(shù)字電子鐘的設(shè)計與實現(xiàn) 18 致 謝 在這里我要感謝輔導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)，她不僅教會了我們?nèi)绾螌懻撐?，還教會了我們很多專業(yè)性的知識，讓我們對所學(xué)的知識有了更加深入的了解，并且能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識運用到實際當(dāng)中，這些都要感謝指導(dǎo)老師孜孜不倦的教導(dǎo)。在此次設(shè)計中，知道了無論做什么事要有一顆平常的心，不要想著走捷徑，一步一個腳印才是硬道理。 sbit smg3=P2^5。 sbit bell=P2^0。 //數(shù)值 減一按鍵 char table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e}。 //數(shù)碼管的時、分、秒位 char a=0,n=0。 void key()。//中斷初始化函數(shù)調(diào)用 shi=z_shi。//數(shù)碼管顯示函數(shù)的調(diào)用 key()。(z_fen==n_fen)amp。(n_miao/10==0))// 鐘表時間與鬧鐘時間相同，蜂鳴器響 { bell=0。 } if(a==20) { a=0。 if(z_fen==60) { z_fen=0。//消抖延時 if(k1==0) { n++。//關(guān)閉定時器 if(k2==0) { delay(3000)。//數(shù)碼管顯示鐘表的時分秒 while(k2==0) 數(shù)字電子鐘的設(shè)計與實現(xiàn) 22 。 smg_z()。 if(k2==0) { z_fen++。//等待松手 } } 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 23 if(k3==0) { delay(3000)。//數(shù)碼管顯示鐘表的時分秒 while(k3==0) 。 if(k2==0) { n_shi++。 } } 數(shù)字電子鐘的設(shè)計與實現(xiàn) 24 if(k3==0) { delay(3000)。 //數(shù)碼管顯示鬧鐘的時分秒 while(k3==0) 。//鬧鐘的分鐘加一 if(n_fen==60) n_fen=0。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 25 if(k3==0) { n_fen。//等待松手 } } } if(n==0) { TR0=1。//小時的十位 delay(10)。 P0=table[shi%10]。//1111 1111 smg3=0。 P0=0xff。 smg4=1。//秒鐘的十位 delay(10)。 P0=table[miao%10]。//1111 1111 } void init() //初始化定時器函數(shù) { IE=0x82。 TR0=1。 } 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 27 void smg_z() //數(shù)碼管顯示鐘表時間的時、分、秒函數(shù) { shi=z_shi。 //數(shù)碼管顯示鬧鐘的時、分、秒 fen=n