【正文】 簽名 年 月 日 學(xué)院答辯委員會(huì) 意見(jiàn) 答辯委員 會(huì)主任簽名 （學(xué)院蓋章） 年 月 日 注：學(xué)院、專業(yè)名均寫全稱；成績(jī)登記表雙面打印 摘要 摘要 隨時(shí)代的發(fā)展，生活節(jié)奏的加快，人們的時(shí)間觀念愈來(lái)愈強(qiáng)；隨自動(dòng)化、智能化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品的智能度愈來(lái)愈高，用到時(shí)間提示、定時(shí)控制 的地方也會(huì)愈來(lái)愈多，因此，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)數(shù)字時(shí)鐘具有良好的應(yīng)用前景。本設(shè)計(jì)利用 Atmel 公司的 AT89S52 單片機(jī)對(duì)電子時(shí)鐘進(jìn)行開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)所需功能的硬件電路，應(yīng)用匯編語(yǔ)言進(jìn)行軟件編程，并用實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行演示、驗(yàn)證。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。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) AT89C52 電子時(shí)鐘 ABSTRACT ABSTRACT Traditional digital electronic clock with a greater amount of discrete ponents, not only takes up a lot of space and utilization than low, as the system design plexity continues to improve, the clock system design using traditional methods are difficult to meet the design requirements . Microcontroller is a CPU, RAM, ROM, timer / counter and a variety of interfaces in one of the microcontroller. Its small size, low cost, powerful, widely used in smart products and industrial automation. And 51 of the microcontroller MCU is the most typical and most representative one. This design is based on 51 singlechip electronic clock, using both assembly language for the programming language, to overe the drawbacks of conventional electronic clock. The design of the basic functions to be achieved for the microcontroller timer display. SCM can reflect the scalability advantages of electronic clock, add time to adjust, the use of buttons, adjust the date and time of year, month。由于單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費(fèi)產(chǎn)品、辦公自動(dòng)化、汽車電子、 PC 機(jī)外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。諾依曼”（ Von Neumann）結(jié)構(gòu)。 本文討論的單片機(jī)多功能時(shí)鐘系統(tǒng)的核心是目前應(yīng)用極為廣泛的 51系列單片機(jī)，配置了外圍設(shè)備，構(gòu)成了一個(gè)可編程的計(jì)時(shí)定時(shí)系統(tǒng)，具有體積小，可靠性高，功能多等特點(diǎn)。 設(shè)計(jì)任務(wù) 熟練掌握相關(guān)知識(shí)內(nèi)容 。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。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。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。 本章小節(jié) 本章主要介紹了課題背景、設(shè)計(jì)任務(wù)和課題意義，對(duì)單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及結(jié)構(gòu)作了簡(jiǎn)要敘述，也對(duì)本系統(tǒng)的應(yīng)用及概況進(jìn)行了說(shuō)明。由于 DS12887時(shí)鐘芯片 內(nèi)含一個(gè)鋰電池， 所以 斷電情況 可以 運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù) ，重新上電后不用校正時(shí)鐘。設(shè)計(jì)中結(jié)合硬件、軟件的分步調(diào)試，達(dá)到要求的控制效果。 4 基于單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件描述 系統(tǒng)程序?qū)?現(xiàn)三部分功能：時(shí)鐘部分實(shí)現(xiàn)年、月、日、時(shí)、分、秒、星期顯示和設(shè)置功能；鍵盤部分主要為時(shí)鐘設(shè)置；功能整體程序流程框圖如圖 。接著把元器件焊接到各個(gè)功能電路的模塊上，并結(jié)合程序進(jìn)行調(diào)試。 本設(shè)計(jì)能達(dá)到以下結(jié)果： 1）顯示年、月、日、星期等日歷相關(guān)信息。 單 片 機(jī) 時(shí)鐘日期 按鍵操作 輸入輸出 顯示時(shí)間日期 退出模式 第二章 總體方案 5 2）掉電后時(shí)鐘芯片正常運(yùn)行，重新上電后不用校正時(shí)鐘。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在線編程，也適于常規(guī)編程器。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K（ 0000H～ 1FFFH） Flash， 256 字節(jié)（ 00H～ FFH）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 64K（ 0000H～ FFFFH）程序存儲(chǔ)器（ ROM）， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 AT89S52 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用位尋址方式，最大尋址范圍為256 字節(jié)（ 00H～ FFH）。其中低 128 字節(jié)為真正的 RAM 存儲(chǔ)器，高 128 字節(jié)為特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)，如累加器 ACC、程序狀態(tài)字 PSW、數(shù)據(jù)指針 DPTR、程序計(jì)數(shù)器PC等。 圖 片內(nèi) RAM 區(qū) 8 基于單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。 單片機(jī)也被稱為微控制器（ Microcontroler），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 早期的單片機(jī)都是 8位或 4位的。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開(kāi)始出現(xiàn)了 16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。隨著 INTEL i960 系列特別是后來(lái)的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用， 32位單片機(jī)迅速取代 16 位單片機(jī)的 高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。目前，高端的 32 位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至 1 美元，最高端的型號(hào)也只有 10美元。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的 Windows和 Linux操作系統(tǒng)。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有 12 部單片機(jī)。汽車上一般配備 40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò) PC機(jī)和其他計(jì)算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。概括的講：一塊芯片就成了 一臺(tái)計(jì)算機(jī)。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、 VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。晶體的兩腳之間的阻值在 450700 歐之間。晶體兩腳常生的頻率總和是 。這兩腳叫OSC測(cè)試腳。在總頻 OSC線上還電容。如果開(kāi)機(jī)數(shù) 碼卡上的 OSC 燈不亮，先查晶體兩腳的電壓和波形；有電壓有波形，在總頻線路正常的情況下，為分頻器壞；無(wú)電壓無(wú)波形，在分頻器電源正常情況下，為分頻器壞；有電壓無(wú)波形，為晶體壞。有了總頻，也不一定有頻率。 當(dāng)總頻產(chǎn)生后，分頻器開(kāi)始分頻， R2將分頻器分過(guò)來(lái)的頻率送到南橋，在南橋處理過(guò)后送到 PCI 槽 B8 和 ISA的 B20 腳，這兩腳叫系統(tǒng)測(cè)試腳，這個(gè)測(cè)試 腳可以反映主板上所有的時(shí)鐘是否正常。 在主板上 RESET 和 CLK 者是南橋處理的，在總頻正常下，如果 RESET 和 CLK都沒(méi)有，在南橋電源正常情況下，為南橋壞。在主板上，時(shí)鐘線比 AD線要粗一些，并帶有彎曲。就像計(jì)算器的清零按鈕的作用一樣，當(dāng)你進(jìn)行完了一個(gè)題目的計(jì)算后肯定是要清零的是吧！或者你輸入錯(cuò)誤，計(jì)算失誤時(shí) 都 要進(jìn)行清零操作。和計(jì)算器清零按鈕有所不同的是，復(fù)位電路啟動(dòng)的手段有所不同。篡位電路都 是比較簡(jiǎn)單的大都是只有電阻和電容組合就可以辦到了。 為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位10 基于單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電路的第一功能是上電復(fù)位。5% ，即～ 。 實(shí)驗(yàn)板電路原理圖 實(shí)驗(yàn)板電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 圖 實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu)框圖 功能電路分析 時(shí)鐘電路 實(shí)驗(yàn)板的時(shí)鐘振蕩源電路如圖 。該電路提供單片機(jī)工作所需的振蕩頻率，計(jì)算定時(shí)器初值即需此晶振頻率，在通信時(shí)也需知道晶振頻率，以對(duì)波特率進(jìn) 行計(jì)算。由于 AT89S52具有 ISP 的功能，即可以通過(guò)并口線直接將程序下載到單片機(jī)內(nèi)，因此， AT89S52 具有兩種狀態(tài)，下載程序狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)。 圖 復(fù)位電路 12 基于單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) 鍵盤電路 圖 如圖 所示為陣列按鍵電路，各設(shè)置及轉(zhuǎn)換信號(hào)由此電路輸入，實(shí)驗(yàn)板提供了 16 個(gè)按鍵，由 P1 口經(jīng) SN74F244（驅(qū)動(dòng)芯片）輸出擴(kuò)展成 4 4的陣列按鍵，～ 為行線， ～ 為列線。 此鍵盤用掃描工作方式，若有鍵按下，則相應(yīng)位端口被拉低為低電平，由于本系統(tǒng)只用了 4 個(gè)按鍵，所以只需對(duì) 4個(gè)按鍵進(jìn)行掃描。 液晶顯示屏 LCD1602 （一） LCD1602 特點(diǎn)說(shuō)明 [12] [13] 液晶顯示模塊由于具有低功耗、壽命長(zhǎng)、體積小、顯示內(nèi)容豐富、價(jià)格低、接口控制方便等優(yōu)點(diǎn)，因此在各類電子產(chǎn)品中被極廣泛地推廣和應(yīng)用。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用字符型液屏顯示模塊 LCD1602 作為顯示器件，這樣不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，而且極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。 LCD1602 可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符，采用＋ 5V 電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比 [14]。 表 LCD1602管腳功能表 （ 1）基本操作時(shí)序： LCD1602 讀寫操作 時(shí)序總體上來(lái)說(shuō)是比較簡(jiǎn)單的，掌握其有兩種方法：一種是直接看時(shí)序圖，另外一種方法是直接記憶和總結(jié)讀寫時(shí)電平高低和變化。 讀狀態(tài) 輸入： RS=L， R/W=H， E=H 輸出： D0D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入： RS=L， R/W=L， D0D7=指令碼， E=高脈沖 輸出：無(wú) 讀數(shù)據(jù) 輸入： RS=H， R/W=H， E=H 輸出： D0D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入： RS=H， R/W=L， D0D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無(wú) （ 2） 狀態(tài)字說(shuō)明： 表 狀態(tài)字表 對(duì)控制器每次進(jìn)行讀寫操作之前，都必須進(jìn)行讀寫檢測(cè)，確保 STA7為 0 （ 3） 指令說(shuō)明： 14 基于單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) 表 顯示模式設(shè)置表 表 顯示開(kāi) /關(guān)及背光燈設(shè)置表 （ 4） 數(shù)據(jù)控制 控制器內(nèi)部有一個(gè)數(shù)據(jù)地址指針，用戶可通過(guò)它們來(lái)訪問(wèn)內(nèi)部的全部 80字節(jié) RAM （ 5） 數(shù)據(jù)指針設(shè)置 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 15 表 數(shù)據(jù)指針設(shè)置表 （ 6） 其他設(shè)置 表 其他設(shè)置指令表 （三） LCD1602 初始化過(guò)程 (1)延時(shí) 15ms (2)寫指令 38H(不檢測(cè)忙信號(hào) ) (3)延時(shí) 5ms (4) 寫指令 38H(不檢測(cè)忙信號(hào) ) (5)寫指令 5ms (6) 寫指令 38H(不檢測(cè)忙信號(hào) ) (7)之后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測(cè)忙信號(hào) (8)寫指令 38H：顯示模式設(shè)置 (9)寫指令 08H：顯示關(guān)閉 (10) 寫指令 01H：顯示清屏幕 (11) 寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 (12) 寫指令 0CH：顯示及光標(biāo)設(shè)置 本章小節(jié) 本章主要對(duì)芯片作了介紹，對(duì)其內(nèi)存單元作了詳細(xì)說(shuō)明 ，并對(duì)系統(tǒng)硬件（實(shí)驗(yàn)板）的結(jié)構(gòu)框圖和各功能電路作了說(shuō)明，以及這些電路在本設(shè)計(jì)中的用途。 首先對(duì) STC89C5 LCD160 DS12C887 進(jìn)行初始化，日歷信息通過(guò) LCD1602顯