数字电子钟设计与制作毕业论文

毕 业 论 文（实习报告）题 目： 数字电子钟的设计与制作 所属系部： 电气工程学院 专业班级： 电气自动化技术 学生姓名： XXX 指导教师： XXX 2016 年 3 月 28 日毕业论文（实习报告）任务书学生姓名：XXX专业班级：电气自动化技术 所属系部：电气工程学院 题 目：数字电子钟的设计与制作任务内容：本 设 计 是 以 STC89C52 单片机为核心，独立按键和液晶显示模块 LCD1602，实现时间的显示与调整。整个系统的软件设计在 Keil 环境下以 C 语言实现具有正常的时钟显示，秒表计时和时钟校时等基本功能，同 时 发 挥 部 分 的 功 能 也 得 到 了 实 现 ，并且还具有一定的创 新 功 能论文撰写要求：1、按所学专业选题，要立意求新，实用可行。2、论文观点鲜明正确，中心突出，论据充足可靠，层次分明，结构严谨，逻辑性强。注意避免单纯罗列资料或数据，忽视论证分析的情况；避免写成描述性的记叙文章。3、学生应独立完成论文写作，严禁抄袭他人之作，严禁请人代写。4、论文交稿时，要求字迹工整，卷面清洁。文前列出目录，文后列出参考文献清单。5、论文应表述自己的独立见解，尽量避免照搬照抄书中语句。6、论文一律用统一的论文稿纸撰写，并将封面、任务书填写齐全。时间安排：2015.12.2-12.15：查找单片机数字电子钟设计资料；2015.12.15-12.30：拟定单片机数字电子钟设计的初稿；2016.2.25-3.10：对论文单片机数字电子钟设计进行修改；2016.3.11-3.31：最终定稿.参考资料：1.王静霞、杨宏丽：单片机应用技术。北京 电子工业出版社2.冯克鹏、李涛：C 语言程序设计基础。电子科技大学出版社3.王慧玲等：电路基础。北京 高等教育出版社4.曹光跃等：模拟电子技术及应用。机械工业出版社5.张毅刚等： MCS-51 单片机实用子程序设计。哈尔滨 哈尔滨大学出版社指导教师签字： 教研室主任签字: 年 月 日毕业论文（实习报告）评审表学生姓名： XXX专业班级： 电气自动化技术 所属系部：电气工程学院题 目： 数字电子钟的设计与制作指导教师评语：初评成绩：指导教师签字：年 月 日评审小组意见：评审小组成员签字：年 月 日 终评成绩：1摘 要本文介绍了基于STC89C52单片机的数字式时钟的设计，详细叙述了系统硬件、软件的具体实现过程。本文在硬件、软件设计上均采用模块化的方法，使得在设计和调试方面取得很大的方便。软件同样采用模块化的设计，包括中断模块、时间调整模块等设计，并采用简单流通性强的C语言编写实现。本设计实现了时、分、秒的显示和时间修改的功能。通过对比实际的时钟，查找出误差的来源，确定调整误差的方法，尽可能的减少误差，使得系统可以达到实际数字钟的允许误差范围内。关键字：STC89C52单片机；数字钟；模块化；2目 录摘 要 .1目 录 .2第一章 导言 .31.1 设计目的 .31.2 设计思路 .3第二章 整体设计方案 .42.1 设计要求 .42.2 整体方案的设计 .42.2.1 方案的选择 .42.2.2 电路设计框图 .42.3 单片机的介绍 .5第三章 硬件系统的设计 .83.1 最小系统设计 .83.2 LCD 显示电路 .93.3 按键控制电路的设计 .11第四章 数字式时钟的软件设计 .124.1 系统软件设计内容 .124.2 定时器/计数器 T0 中断服务程序 .144.3 按键处理模块 .15第五章 仿真及结果 .175.1 Protues 仿真图 .175.2 仿真结果 .185.3 实物图片 .19结论 .20参考文献 .213数字电子钟的设计与制作 第一章 导言1.1设计目的通过课程设计能让我们更加深入的了解单片机的基本原理，各电路的设计及其仿真调试。 使用 STC89C52 芯片的串口功能，利用寄存器内部定时器实现时分秒的显示。用 keil 进行编程和调试，再利用 proteus 进行仿真制作电路图，最后下载到单片机进行调试。 1.2设计思路 该设计选用单片机来实现，要进行各个芯片的选择 采用 STC89C52 芯片，其为高性能 CMOS8 位单片机，该芯片内含有 4Kbytes的可反复擦写 的只读存储器、128bytes 的随机存取数据存储器、32 位可编程I/O 口线、2 个 16 位定时/计数器、6 个中断源、可编程串行 UART 通道及低功耗空闲和掉电模式。因此，我们采用 STC89C52。 采用 LCD1602 显示，显示较为清楚直观，便于观察与调试。 直接采用单片机定时计数提供秒信号。使用程序实现时分秒的计数，采用此种芯片可以减 少芯片的使用，节约成本，实现的时间误差较小。4第 2 章 整体设计方案2.1 设计要求（1）用 LCD1602 显示时、分、秒。（2）24h（小时）计时方式。（3）可实现时分调整、秒表清零功能。 2.2 整体方案的设计 2.2.1 方案的选择 本次设计的方案有许多种，下面列出了三种方案： 方案一：基于数字电路的数字钟。传统的数字钟以最为基本的数字电路来实现的。其设计复杂，体积大，运行稳定性不好。所以不考虑。 方案二：通过单片机 STC89C52 芯片为主控电路，由电源电路、单片机主控电路、按键控制电路和蜂鸣器等组成。本次设计就是通过单片机为主控电路，通过电路仿真而实现。使用 Proteus 软件进行绘制仿真电路图，用 Medwin 软件进行编程与调试，即用汇编语言编写程序。 方案三：通过单片机 STC89C52 芯片为主控电路，由电源电路、单片机主控电路、按键控制电路和蜂鸣器等组成。本次设计就是通过单片机为主控电路，通过电路仿真而实现。使用 Proteus 软件进行绘制仿真电路图，用 keil 软件进行编程与调试，最终生成 hex 文件，传入单片机内部，从而实现仿真效果。 即用 C 语言来编写程序，以实现最终的目标。 通过比较各种方案的优缺点以及自己学习过的专业知识，最终确定按照第三种方案实施。第三种方案相比第一、第二种方案而言，不需要对单片机的各种指令以及不同存储器的寻址、寄存器分配等有所掌握，而只需用基本的 C 语言知识就可以实现设计的要求。所以此次设计采用第三种方案。2.2.2 电路设计框图 根据本次设计的要求，在尽量要求准确精简的条件下设计了以下电路框图。本次设计包含有四个主要的部分：单片机的最小系统，即由单片机，时钟电路，复位电路组成；蜂鸣器控制电路；数码管显示电路和按键控制电路。其整体设计框图如下图 2-1 所示。5时钟电路 LCD1602 显示电路复位电路STC89C52单片机 按键控制电路图 2-12.3 单片机的介绍 单片机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 单片机经过几代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价位、大存储容量、强 I/O 功能及较好的结构兼容性方向发展。其发展趋势不外乎以下几个方面： 1.多功能 单片机中尽可能地把所需要的存储器和 I/O 口都集成在一块芯片上，使得单片机可以实现更多的功能。比如 A/D、PWM、PCA（可编程计数器阵列）、WDT（监视定时器-看门狗）、高速 I/O 口及计数器的捕获/比较逻辑等。 有的单片机针对某一个应用领域，集成了相关的控制设备，以减少应用系统的芯片数量。例如，有的芯片以 51 内核为核心，集成了 USB 控制器、SMART CARD接口、MP3 解码器、CAN 或者 I*I*C 总线控制器等，LED、LCD 或 VFD 显示驱动器也开始集成在 8 位单片机中。2.高效率和高性能 为了提高执行速度和执行效率，单片机开始使用 RISC、流水线和 DSP 的设计技术，使单片机的性能有了明显的提高，表现为：单片机的时钟频率得到提高；同样频率的单片机运行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，单片机的寻址能力、片内 ROM（FLASH）和 RAM 的容量都突破了以往的数量和限制。6由于系统资源和系统复杂程度的增加，开始使用高级语言（如 C 语言）来开发单片机的程序。使用高级语言可以降低开发 难度，缩短开发周期，增强软件的可读性和可移植性，便于改进和扩充功能。 3.低电压和低功耗 单片机的嵌入式应用决定了低电压和低功耗的特性。由于 CMOS 等工艺的大量采用，很多单片机可以在更低的电压下工作（1.2V 或 0.9V），功耗已经降低到微安级。这些特性使得单片机系统可以在更小电源的支持下工作更长的时间。4.低价格 单片机应用面广，使用数量大。目前世界各大公司为了提高竞争力，在提高单片机性能的同时，十分注意降低其产品的价格。 综合考虑各种类型的单片机，本设计采用 STC 公司的 STC89C52 类型的单片机，该单片机具有 8K 可擦除 Flash 存储器，具有高性能和低功耗特性的 8 位 CMOS 微控制器；单片机内部 Flash 允许程序存储器具有可编程的功能，因此也可以也可以应用于常规编程器；在单芯片未处理器中，具有灵巧的的系统可编程 Flash 和 8bitCPU，使STC89C52 成为很多控制系统和嵌入式控制应用系统主流的控制芯片。 52 系列单片机具有以下标准功能：可擦除 Flash 存储空间为 8kb，可用内部 RAM 存储空间具有 256kb，同时具有 32 位 I/O 口线，片内具有数据指针 2 个，具有定时器三个计数器三个。除此之外，STC89C52 具有可降至 0Hz 静态逻辑操作，同时可使两种软件选择节电模式；在掉电保护工作方式下，振荡器将停止工作，并保存 RAM 中的内容，单片机停止一切工作，除非等到下一个硬件或中断复位后才停止；在空闲工作模式下，CPU 工作停止，同时允许中断、串口、定时器/计数器和 RAM 继续工作。该单片机的引脚图如图 2-2 所示 7图 2-2它一共有 40 个引脚，引脚又分为四类。包括主电源引脚 Vcc 和 Vss；