【正文】 至小時(shí)最高值 23 時(shí)，再按 K4 鍵，小時(shí)位回 0。K3 鍵：該鍵為自動(dòng)復(fù)位鍵，在正常顯示時(shí)間狀態(tài)下，第一次按下后，開始校對小時(shí)，以后每次按下都會(huì)分別進(jìn)入對分、秒、鬧鈴時(shí)、鬧鈴分、年、月、日的校對狀態(tài)。表 38 按鍵功能表按鍵 鍵名 功能 屬性K1 Calendar 顯示日歷 自鎖K2 T 顯示溫度 自鎖K3 FUN 功能選擇 自動(dòng)復(fù)位K4 UP 數(shù)值加一操作 自動(dòng)復(fù)位K5 DOWN 數(shù)值減一操作 自動(dòng)復(fù)位K6 Enter/Snooze 確認(rèn)鍵/貪睡 自動(dòng)復(fù)位K7 Alarm 鬧鈴開關(guān) 自鎖按鍵操作說明如下：K1 鍵：該鍵為帶自鎖按鍵，在正常顯示時(shí)間狀態(tài)下，每次將按鍵按下， LED 數(shù)碼管將顯示日期；再次按下，按鍵彈出，重新顯示時(shí)間。單片機(jī)管腳只有在按鍵按下時(shí)為低電平，按鍵彈出后重新恢復(fù)1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 5Jun2022 Sheet of File: C:\Documents and Settings\Administrator\業(yè)業(yè)\業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)\業(yè)業(yè)業(yè)\ By:K2K4K5K6K7SWPBK3湖南軟件職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)13高電平。KKKK6 鍵為自動(dòng)復(fù)位按鍵。圖 311 鍵盤電路其中 KKK7 為帶自鎖按鍵，每次按下后，其對應(yīng)的 、管腳接地，從高電平被拉至低電平。對于內(nèi)置了上拉電阻的 I/O 引腳來說，外接上拉電阻沒有意義 [15][16]。由于本設(shè)計(jì)的電子鐘最多需要 7 個(gè)按鍵，若采用矩陣式鍵盤時(shí)會(huì)有按鍵浪費(fèi)，故采用的是獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 I/O 口，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O 口線浪費(fèi)較大，且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。按照鍵盤與 CPU 的連接方式可分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。74LS164 是 8 位移位寄存器，應(yīng)用該芯片驅(qū)動(dòng) LED 做顯示部分，其優(yōu)點(diǎn)在于湖南軟件職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)12連線簡單，節(jié)省單片機(jī) I/O 口，軟件編程容易。為了在顯示部分節(jié)省單片機(jī) I/O 口，故采用靜態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示，是由微型計(jì)算機(jī)一次輸出顯示模型后，就能保持該顯示結(jié)果，直到下次發(fā)送新的顯示模型為止。因此合理的設(shè)計(jì)既應(yīng)保證驅(qū)動(dòng)電路易實(shí)現(xiàn)，又要保證圖像穩(wěn)定，無閃爍。LED 顯示分動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示：動(dòng)態(tài)顯示方式的硬件電路簡單。LED 結(jié)構(gòu)簡單，體積小，功耗低，響應(yīng)速度快，易于匹配，壽命長，可靠性高，而且顯示亮度高，價(jià)格便宜，市場上也有專門的時(shí)鐘顯示組合 LED。對于一般的段式 LCD，需要專門的驅(qū)動(dòng)電路，而且 LCD 顯示的可視性較差；對于具有驅(qū)動(dòng)電路和微處理器接口的液晶顯示模塊（字符或點(diǎn)陣） ，一般采用并行接口，對微處理器的接口要求較高，占用資源多。電阻R11 作為 DS18B20 的 I/O 口的上拉電阻，在讀時(shí)隙結(jié)束時(shí)，I/O 引腳將通過此上拉電阻拉回至高電平 [13]。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 5Jun2022 Sheet of File: C:\Documents and Setings\Administrator\業(yè)業(yè)\業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)\業(yè)業(yè)業(yè)\ By:Y1BT1BATTERY VCC11 X12X23 GND4VCC2 8SCLK 7I/O 6RST 5U2DS1302 6 RST9XTAL218 XTAL119GND20 23 26 28PSEN 29ALE/PROG 30EA/VPP 32 35 38 39VCC40U1AT89S51+5圖 38 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 環(huán)境溫度采集電路本設(shè)計(jì)中使用 DS18B20 溫度傳感器進(jìn)行環(huán)境溫度采集和轉(zhuǎn)化。DS1302 采用雙電源供電，平時(shí)由+5V 電源供電，當(dāng) +5V 掉電之后，由圖中BT1（+3V 備用電池）供電。湖南軟件職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)10如圖，AT89C51 單片機(jī) 直接接 DS1302 的 RST 端，上電后，AT89C51的 腳自動(dòng)輸出高電平。 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)鐘應(yīng)用了實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片 DS1302，其連接如圖 。當(dāng)+5V 電源被切斷后，DS1302 啟用+3V 電源，可以保持DS1302 繼續(xù)工作。整個(gè)電路使用了兩種電源，+5V 電源將為整個(gè)電路供電。A T 8 9 C 5 1溫 度 傳 感 器D S 1 8 B 2 0鬧 鈴 電 路+ 5 V 電 源7 位 共 陰L E D 顯 示鍵 盤時(shí) 鐘 日 歷 芯 片D S 1 3 0 2+ 3 V 電 源圖 37 多功能電子時(shí)鐘硬件系統(tǒng)框圖鍵盤是為了完成時(shí)鐘/日歷的校對和日歷/溫度的顯示功能。該系統(tǒng)使用 AT89C51 單片機(jī)作為核心，通過讀取時(shí)鐘日歷芯片 DS1302 和溫度傳感器 DS18B20 的數(shù)據(jù)，完成此電子時(shí)鐘的主要功能——時(shí)鐘/日歷和環(huán)境溫度采集。另外，本設(shè)計(jì)要求該電子鐘能夠采集環(huán)境溫度，所以還需要溫度采集芯片。通過編程，用戶還以自行設(shè)定告警上下限溫度，告警尋找命令可以識(shí)別和尋址那些溫度超出預(yù)設(shè)告警界限的器件。測量范圍為55～ +125℃，增量值為 ℃。通過編程，DS18B20 可以實(shí)現(xiàn) 9～12 位溫度讀數(shù)，信息經(jīng)過單線接口送入DS18B20 或從 DS18B20 送出，因此從單片機(jī)到 DS18B20 僅需要連接一條線。與 AD590 不同的是，DS18B20 數(shù)字溫度傳感器能直接將被測溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)，以供單片機(jī)處理，既節(jié)省了硬件，又有效避免了模擬方式的干擾問題?！妫浑娫捶秶鷮挘?4 ～+30V 。AD590 測量到不同溫度之后，將把應(yīng)溫度轉(zhuǎn)化為線性電流輸出，為 1μA/K，正比于熱力學(xué)溫度。另外，采集環(huán)境的溫度也可采用 IC 化的溫度傳感器。圖 31 AT89C51 芯片引腳圖AT89C51 為適應(yīng)不同的產(chǎn)品需求，采用 PDIP、TQFP、PLCC 三種封裝形式，本系統(tǒng)采用雙列直插 PDIP 封裝形式，如圖 31。在空閑方式中，CPU 停止工作，而 RAM、定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。AT89C51 具有以下主要性能：1. 4KB 可改編程序 Flash 存儲(chǔ)器；2. 全靜態(tài)工作：0——24Hz；3. 1288 字節(jié)內(nèi)部 RAM；4. 32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口；5. 6 個(gè)中斷優(yōu)先級； 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器；6. 可編程串行通道；片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。片內(nèi)的FLASH 存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程器來編程。擁有 15 條可編程 I/O引腳，2 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，6 個(gè)中斷源，可編程串行 UART 通道，并能直接驅(qū)動(dòng) LED 輸出。該系列單片機(jī)均采用標(biāo)準(zhǔn) MCS51 內(nèi)核，硬件資源相互兼容，品類齊全，功能完善，性能穩(wěn)定，體積小，價(jià)格低廉，貨源充足，調(diào)試和編程方便，所以應(yīng)用極為廣泛。湖南軟件職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)7第三章 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘硬件設(shè)計(jì)在比較了第二章的三種實(shí)現(xiàn)方案之后，考慮單片機(jī)貨源充足、價(jià)格低廉，可軟硬件結(jié)合使用，能夠較方便的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的多功能性，故采用單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的硬件基礎(chǔ)。然而系統(tǒng)時(shí)鐘誤差較大，電子鐘的積累誤差也可能較大，所以可以通過誤差修正軟件湖南軟件職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第二章 各模塊方案選擇和論證6加以修正，或者在設(shè)計(jì)中加入高精度時(shí)鐘日歷芯片，以精確時(shí)間。利用單片機(jī)的智能性，可方便地實(shí)現(xiàn)具有智能的電子鐘設(shè)計(jì)。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)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。所以單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，在智能儀表、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)控制、分布式多機(jī)系統(tǒng)以及人們的生活中均有用武之地。就其組成和功能而言，一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。但是受芯片引腳數(shù)量和功能限制，不容易實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的多功能性。輸出的脈沖信號(hào) V0 的頻率 F 為： CR???)2/(式（）可通過調(diào)節(jié)式 21 中的 3 個(gè)參數(shù)，使輸出 V0 的頻率為精確的 1Hz。采用 NE555 時(shí)基電路或其他振蕩電路產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)，作為秒加法電路的時(shí)鐘信號(hào)或微處理器的外部中斷輸入信號(hào)，可構(gòu)成電子鐘。 NE555 時(shí)基電路設(shè)計(jì)方案555 定時(shí)器是一種數(shù)字與模擬混合型的集成電路，應(yīng)用廣泛。應(yīng)用 FPGA 能夠?qū)r(shí)鐘設(shè)計(jì)為為四種類型：全局時(shí)鐘、門控時(shí)鐘、多級邏輯時(shí)鐘和波動(dòng)式時(shí)鐘。當(dāng)然，有時(shí)根據(jù)需要，也會(huì)應(yīng)用MAX+plus 開發(fā)集成環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)。湖南軟件職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第二章 各模塊方案選擇和論證4第二章 電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)方案分析電子鬧鐘既可以通過純硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)，根據(jù)電子時(shí)鐘里的核心部件——秒信號(hào)的產(chǎn)生原理，通常有以下三種形式： FPGA 設(shè)計(jì)方案現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA） ，可編程邏輯器件的設(shè)計(jì)過程是利用 EDA 開發(fā)軟件和編程工具對器件進(jìn)行開發(fā)的過程。但是，一般的單片機(jī)目前還沒有通用的系統(tǒng)管理軟件或監(jiān)控程序，而只是放置由用戶調(diào)試好的應(yīng)用程序。它有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，加上它的芯片級的體積和在現(xiàn)場運(yùn)行環(huán)境下的高可靠性，它最能滿足各種中、小型對象的嵌入式應(yīng)用要求。 芯片級嵌入式系統(tǒng)則以單片機(jī)最為經(jīng)典。 板級嵌入式系統(tǒng)則有各種類型的帶 CPU 的主板及 OEM 產(chǎn)品。它們大都有豐富的通用計(jì)算機(jī)軟件及周邊外設(shè)的支持，有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，應(yīng)用軟件的開發(fā)也很方便。從形式上可將嵌入式系統(tǒng)分為系統(tǒng)級、板級和芯片級。實(shí)時(shí)性是它的主要特征，對系統(tǒng)的物理尺寸、可靠性、重啟動(dòng)和故障恢復(fù)方面也有特殊的要求。單片機(jī)的發(fā)展主要還是表現(xiàn)在其接口和性能不斷滿足多種多樣檢測控制對象的要求上，尤其突出表現(xiàn)在它的控制功能上，構(gòu)成各種專用的控制器和多機(jī)控制系統(tǒng)。但它的發(fā)展方向是高性能、高可靠性、低功耗、低電壓、低噪音和低成本。它構(gòu)成的檢測控制系統(tǒng)應(yīng)該有實(shí)時(shí)的、快速湖南軟件職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章單片機(jī)概述3的外部響應(yīng)，應(yīng)該能迅速采集到大量數(shù)據(jù)，能在做出正確的邏輯推理和判斷后實(shí)現(xiàn)對被控制對象參數(shù)的調(diào)整與控制。高性能的 32 位、64 位微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正向中、大型計(jì)算機(jī)挑戰(zhàn)。它不僅可以處理文字、字符、圖形、圖像等信息，而且還可以處理音頻、視頻等信息，并正向多媒體、人工智能、數(shù)字模擬和仿真、網(wǎng)絡(luò)通信等方向發(fā)展。 微處理器 MPU 是微型計(jì)算機(jī)的核心部件，它的性能決定了微型計(jì)算機(jī)的性能。目前按單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度，把它們分為 4 位、8 位、16位及 32 位單片機(jī)。但是，在國內(nèi)單片機(jī)的叫法仍然有著普遍的意義。這些對外電路及外設(shè)接口已經(jīng)突破了微型計(jì)算機(jī)（Microputer）傳統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，所以更為確切反映單片機(jī)本質(zhì)的名稱應(yīng)是微控制器。 由于單片機(jī)面對的是測控對象，突出的是控制功能，所以它從功能和形態(tài)上來說都是應(yīng)控制領(lǐng)域應(yīng)用的要求而誕生的。湖南軟件職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章單片機(jī)概述2第一章 單片機(jī)概述 單片機(jī)概念所謂單片機(jī)，即把組成微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)功能部件，如中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、輸入/ 輸出接口電路、定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器以及串行通信接口等集成在一塊芯片中，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。定時(shí)部分可以顯示時(shí)、分、秒，而且用按鍵還可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)整和鬧鈴的設(shè)定。電子時(shí)鐘首先是數(shù)字化了的時(shí)間顯示或報(bào)時(shí)器，在此基礎(chǔ)上，人們可以根據(jù)不同場合的要求，在時(shí)鐘上加置其他功能，比如定時(shí)鬧鈴，萬年歷，環(huán)境溫度、濕度檢測，環(huán)境空氣質(zhì)量檢測，USB 擴(kuò)展口功能等。當(dāng)今市場上的電子時(shí)鐘品類繁多，外形小巧別致。致力于計(jì)時(shí)器的研究和充分發(fā)揮時(shí)鐘的作用，將有著重要的意義。正文中首先介紹了系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)思路以及工作原理，其次簡單闡述了程序的流程、程序各功能模塊的分析和實(shí)現(xiàn)過程，最后簡單總結(jié)了本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)以及收獲的經(jīng)驗(yàn)關(guān)鍵詞： 單片機(jī)， LED 燈數(shù)碼管顯示器 ，AT89C52 湖南軟件職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IIABSTRACTWith puter peration in the social sphere, S