【正文】 簽名 年 月 日 學院答辯委員會 意見 答辯委員 會主任簽名 （學院蓋章） 年 月 日 注：學院、專業(yè)名均寫全稱；成績登記表雙面打印 摘要 摘要 隨時代的發(fā)展，生活節(jié)奏的加快，人們的時間觀念愈來愈強；隨自動化、智能化技術(shù)的發(fā)展，機電產(chǎn)品的智能度愈來愈高，用到時間提示、定時控制 的地方也會愈來愈多，因此，設(shè)計開發(fā)數(shù)字時鐘具有良好的應(yīng)用前景。本設(shè)計利用 Atmel 公司的 AT89S52 單片機對電子時鐘進行開發(fā)，設(shè)計了實現(xiàn)所需功能的硬件電路，應(yīng)用匯編語言進行軟件編程，并用實驗板進行演示、驗證。主要工作放在軟件編程上，用實驗板實現(xiàn)時間、日期、定時及它們的設(shè)定功能，詳細對軟件編程流程以及調(diào)試進行了說明，并對計時誤差進行了分析 及校正，提出了定時音與顯示相沖突問題及解決方案。 關(guān)鍵詞：單片機 AT89C52 電子時鐘 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。由于單片機集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等一系列優(yōu)點，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，單片機的應(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)展到家用消費產(chǎn)品、辦公自動化、汽車電子、 PC 機外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。諾依曼”（ Von Neumann）結(jié)構(gòu)。 本文討論的單片機多功能時鐘系統(tǒng)的核心是目前應(yīng)用極為廣泛的 51系列單片機，配置了外圍設(shè)備，構(gòu)成了一個可編程的計時定時系統(tǒng)，具有體積小，可靠性高，功能多等特點。 設(shè)計任務(wù) 熟練掌握相關(guān)知識內(nèi)容 。早期常用的一些時間控制單元都使用模擬電路設(shè)計制作的，其定時準確性和重復精度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著單片機性價比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來越廣泛。它功能強大、體積小、質(zhì)量輕、靈活好用，配以適當?shù)慕涌谛酒梢詷?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，擴大了數(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)計任務(wù)和課題意義，對單片機的優(yōu)點及結(jié)構(gòu)作了簡要敘述，也對本系統(tǒng)的應(yīng)用及概況進行了說明。由于 DS12887時鐘芯片 內(nèi)含一個鋰電池， 所以 斷電情況 可以 運行十年以上不丟失數(shù)據(jù) ，重新上電后不用校正時鐘。設(shè)計中結(jié)合硬件、軟件的分步調(diào)試，達到要求的控制效果。 4 基于單片機的時鐘系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)軟件描述 系統(tǒng)程序?qū)?現(xiàn)三部分功能：時鐘部分實現(xiàn)年、月、日、時、分、秒、星期顯示和設(shè)置功能；鍵盤部分主要為時鐘設(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功能電路的模塊上，并結(jié)合程序進行調(diào)試。 本設(shè)計能達到以下結(jié)果： 1）顯示年、月、日、星期等日歷相關(guān)信息。 單 片 機 時鐘日期 按鍵操作 輸入輸出 顯示時間日期 退出模式 第二章 總體方案 5 2）掉電后時鐘芯片正常運行，重新上電后不用校正時鐘。片上 Flash 允許程序存儲器在線編程，也適于常規(guī)編程器。 AT89S52 具有以下標準功能： 8K（ 0000H～ 1FFFH） Flash， 256 字節(jié)（ 00H～ FFH）數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 64K（ 0000H～ FFFFH）程序存儲器（ ROM）， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口內(nèi)晶振及時鐘電路。 AT89S52 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器用位尋址方式，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、程序計數(shù)器PC等。 圖 片內(nèi) RAM 區(qū) 8 基于單片機的時鐘系統(tǒng)設(shè)計 單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。 單片機也被稱為微控制器（ Microcontroler），是因為它最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對提及要求嚴格的控制設(shè)備當中。 早期的單片機都是 8位或 4位的。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機系統(tǒng)。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。隨著 INTEL i960 系列特別是后來的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用， 32位單片機迅速取代 16 位單片機的 高端地位，并且進入主流市場。目前，高端的 32 位單片機主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至 1 美元，最高端的型號也只有 10美元。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的 Windows和 Linux操作系統(tǒng)。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有 12 部單片機。汽車上一般配備 40多部單片機，復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過 PC機和其他計算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。概括的講：一塊芯片就成了 一臺計算機。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、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測試腳。在總頻 OSC線上還電容。如果開機數(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；無電壓無波形，在分頻器電源正常情況下，為分頻器壞；有電壓無波形，為晶體壞。有了總頻，也不一定有頻率。 當總頻產(chǎn)生后，分頻器開始分頻， R2將分頻器分過來的頻率送到南橋，在南橋處理過后送到 PCI 槽 B8 和 ISA的 B20 腳，這兩腳叫系統(tǒng)測試腳，這個測試 腳可以反映主板上所有的時鐘是否正常。 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都沒有，在南橋電源正常情況下，為南橋壞。在主板上，時鐘線比 AD線要粗一些，并帶有彎曲。就像計算器的清零按鈕的作用一樣，當你進行完了一個題目的計算后肯定是要清零的是吧！或者你輸入錯誤，計算失誤時 都 要進行清零操作。和計算器清零按鈕有所不同的是，復位電路啟動的手段有所不同。篡位電路都 是比較簡單的大都是只有電阻和電容組合就可以辦到了。 為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位10 基于單片機的時鐘系統(tǒng)設(shè)計 電路的第一功能是上電復位。5% ，即～ 。 實驗板電路原理圖 實驗板電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 圖 實驗板結(jié)構(gòu)框圖 功能電路分析 時鐘電路 實驗板的時鐘振蕩源電路如圖 。該電路提供單片機工作所需的振蕩頻率，計算定時器初值即需此晶振頻率，在通信時也需知道晶振頻率，以對波特率進 行計算。由于 AT89S52具有 ISP 的功能，即可以通過并口線直接將程序下載到單片機內(nèi)，因此， AT89S52 具有兩種狀態(tài)，下載程序狀態(tài)和運行狀態(tài)。 圖 復位電路 12 基于單片機的時鐘系統(tǒng)設(shè)計 鍵盤電路 圖 如圖 所示為陣列按鍵電路，各設(shè)置及轉(zhuǎn)換信號由此電路輸入，實驗板提供了 16 個按鍵，由 P1 口經(jīng) SN74F244（驅(qū)動芯片）輸出擴展成 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 個按鍵，所以只需對 4個按鍵進行掃描。 液晶顯示屏 LCD1602 （一） LCD1602 特點說明 [12] [13] 液晶顯示模塊由于具有低功耗、壽命長、體積小、顯示內(nèi)容豐富、價格低、接口控制方便等優(yōu)點，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)計采用字符型液屏顯示模塊 LCD1602 作為顯示器件，這樣不僅簡化了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，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 個字符，采用＋ 5V 電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比 [14]。 表 LCD1602管腳功能表 （ 1）基本操作時序： LCD1602 讀寫操作 時序總體上來說是比較簡單的，掌握其有兩種方法：一種是直接看時序圖，另外一種方法是直接記憶和總結(jié)讀寫時電平高低和變化。 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 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 （ 2） 狀態(tài)字說明： 表 狀態(tài)字表 對控制器每次進行讀寫操作之前，都必須進行讀寫檢測，確保 STA7為 0 （ 3） 指令說明： 14 基于單片機的時鐘系統(tǒng)設(shè)計 表 顯示模式設(shè)置表 表 顯示開 /關(guān)及背光燈設(shè)置表 （ 4） 數(shù)據(jù)控制 控制器內(nèi)部有一個數(shù)據(jù)地址指針，用戶可通過它們來訪問內(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 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 初始化過程 (1)延時 15ms (2)寫指令 38H(不檢測忙信號 ) (3)延時 5ms (4) 寫指令 38H(不檢測忙信號 ) (5)寫指令 5ms (6) 寫指令 38H(不檢測忙信號 ) (7)之后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測忙信號 (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：顯示光標移動設(shè)置 (12) 寫指令 0CH：顯示及光標設(shè)置 本章小節(jié) 本章主要對芯片作了介紹，對其內(nèi)存單元作了詳細說明 ，并對系統(tǒng)硬件（實驗板）的結(jié)構(gòu)框圖和各功能電路作了說明，以及這些電路在本設(shè)計中的用途。 首先對 STC89C5 LCD160 DS12C887 進行初始化，日歷信息通過 LCD1602顯