基于單片機的電子鐘的設計畢業(yè)論文

1、<p>　　基于單片機的電子鐘的設計</p><p>　　重慶XXX大學畢業(yè)論文</p><p><b>　　學生姓名：</b></p><p><b>　　指導教師： </b></p><p>　　?！　I(yè)：機電一體化</p><p><b>　　二O

2、一二年四月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　20世紀末電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。</p><p>　　現(xiàn)代生活的人們越來越

3、重視起了時間觀念，可以說是時間和金錢劃上了等號。對于那些對時間把握非常嚴格和準確的人或事來說，時間的不準確會帶來非常大的麻煩，所以以數(shù)碼管為顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。數(shù)碼管顯示的時間簡單明了而且讀數(shù)快、時間準確顯示到秒。而機械式的依賴于晶體震蕩器，可能會導致誤差。</p><p>　　數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠遠超過老式機械鐘。在

4、這次設計中，我們采用LED數(shù)碼管顯示時、分、秒，以24小時計時方式，根據(jù)數(shù)碼管動態(tài)顯示原理來進行顯示，利用AT89C51讀取DS1302時鐘芯片的信息。在此次設計中，電路具有顯示時間的其本功能，還可以實現(xiàn)對時間的調(diào)整。數(shù)字鐘是其小巧，價格低廉，走時度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費的喜愛，因此得到了廣泛的使用。</p><p>　　關(guān)鍵字：時鐘、單片機、精確</p><p>&

5、lt;b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要…………………………………………………………………………… 0</p><p>　　1 緒 論……………………………………………………………………………… 1</p><p>　　1.1數(shù)字電子鐘的背景1</p><p>　　1.2數(shù)字電子鐘的意義1&l

6、t;/p><p>　　1.3數(shù)字電子鐘的應用1</p><p>　　1.4系統(tǒng)組成模塊2</p><p>　　2 控制模塊…………………………………………………………………………… 3</p><p>　　2.1 SCT89C52簡介3</p><p>　　2.2管腳及功能3</p><p>

7、;　　2.3單片機的最小系統(tǒng)5</p><p>　　2.3.1時鐘電路5</p><p>　　2.3.2復位及復位電路5</p><p>　　2.4 內(nèi)存狀態(tài)7</p><p><b>　　2.4應用領(lǐng)域7</b></p><p>　　3時鐘模塊………………………………………………………

8、…………………… 9</p><p>　　3.1 時鐘方法的論證與選擇9</p><p>　　3.2 DS1302時鐘芯片9</p><p>　　3.2.1 DS1302簡介9</p><p>　　3.2.2 引腳功能及結(jié)構(gòu)9</p><p>　　3.2.3 DS1302的控制字節(jié)10</p>

9、<p>　　3.2.4 數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O)10</p><p>　　3.2.5 DS1302的寄存器10</p><p>　　4 顯示模塊……………………………………………………………………………12</p><p>　　4.1 顯示方法的論證與選擇12</p><p>　　4.2 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與工作原理12&

10、lt;/p><p>　　4.3 7段數(shù)碼管驅(qū)動方法13</p><p>　　5系統(tǒng)總體方案……………………………………………………………………… 15</p><p>　　5.1系統(tǒng)框架15</p><p>　　5.2系統(tǒng)原理圖及功能15</p><p>　　5.2.1時鐘模塊原理圖設計15</p>

11、<p>　　5.2.2顯示模塊原理圖設計16</p><p>　　5.2.3調(diào)整模塊原理圖設計16</p><p>　　附錄1:電路原理圖……………………………………………………………………18</p><p>　　附錄2：程序代碼…………………………………………………………………… 19</p><p>　　致　　謝……………

12、…………………………………………………………………25</p><p>　　參考文獻………………………………………………………………………………26</p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1數(shù)字電子鐘的背景 </p><p>　　20世紀末電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，

13、現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當前的時間。忘記了要做的事情，當事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。</p><p>　　目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著C

14、MOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。</p><p>　　單片機模塊中最常見的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技

15、術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。</p><p>　　1.2數(shù)字電子鐘的意義</p><p>　　數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時、分、秒數(shù)字顯示的計時裝置，廣泛用于個人、家庭、車站、碼頭辦公室等公共場所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?，由于?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用,使得數(shù)字鐘

16、的精度,遠遠超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎的。因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應用，有著非?，F(xiàn)實的意義。</p><p>　　1.3數(shù)字電子鐘的應用 </p><p>

17、　　數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領(lǐng)域。</p><p><b>　　1.4系統(tǒng)組成模塊</b></p><p>　　

18、根據(jù)功能要求及系統(tǒng)分析，此系統(tǒng)由四大模塊組成控制器模塊、顯示模塊、時鐘模塊、調(diào)整模塊組成，第一節(jié)將介紹控制模塊，以STC89C52為模板，第二節(jié)將對時鐘模塊進行介紹，第三節(jié)介紹顯示模塊，在現(xiàn)在的應用中的幾種常見的幾種顯示器件。第四節(jié)將進行本設計的具體功能和原理。</p><p><b>　　2 控制模塊</b></p><p>　　2.1 SCT89C52簡介<

19、/p><p>　　單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種帶有AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、大存儲容量、強I/O功能及較好的結(jié)

20、構(gòu)兼容性方向發(fā)展。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，STC 89C52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。</p><p>　　圖2.1 STC89C51外觀 圖2.2 管腳排列</p><p&g

21、t;<b>　　2.2管腳及功能</b></p><p>　　STC89C52有兩種封裝形式，其中一種采用DIP40封裝形式（如圖2.2），其具體管腳功能如其下。</p><p>　　① 主電源引腳（2根）</p><p>　　VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源</p><p>　　GND(Pin20)：接地線

22、</p><p>　?、谕饨泳д褚_（2根）</p><p>　　XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端</p><p>　　XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端</p><p><b>　?、劭刂埔_（4根）</b></p><p>　　RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引

23、腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位。</p><p>　　ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號</p><p>　　PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號</p><p>　　EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。</p><p>　

24、?、芸删幊梯斎?輸出引腳（32根）</p><p>　　STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。</p><p>　　PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7</p><p>　　P1口（Pin1～Pin8）：8位準雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1

25、.7 </p><p>　　P2口（Pin21～Pin28）：8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7 </p><p>　　P3口（Pin10～Pin17）：8位準雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.7</p><p>　　STC89C52主要功能如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 STC89C52主要功能</p&

26、gt;<p>　　2.3單片機的最小系統(tǒng)</p><p><b>　　2.3.1時鐘電路</b></p><p>　　STC89C52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖2.3 (a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器

27、就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。</p><p>　　外部方式的時鐘電路如圖2.3（b）所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供

28、單片機使用。</p><p>　　示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。</p><p>　　RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩

29、分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。</p><p>　?。╝）內(nèi)部方式時鐘電路 （b）外部方式時鐘電路</p><p><b>　　圖2.3時鐘電路</b></p><p>　　2.3.2復位及復位電路</p><p><b>　　（1）復位操作</b></p>

30、;<p>　　復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵重新啟動。</p><p>　?。?）復位信號及其產(chǎn)生</p><p>　　RST引腳是復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24個振蕩周期

31、(即二個機器周期)以上。若使用頗率為12MHz的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過2us才能完成復位操作。</p><p>　　產(chǎn)生復位信號的電路邏輯如圖2.4所示：</p><p>　　圖2.4 復位信號的電路邏輯圖</p><p>　　整個復位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復位信號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復位電路在每個機器周期的S5P2時刻對

32、施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復位操作所需要的信號。</p><p>　　復位操作有上電自動復位相按鍵手動復位兩種方式。上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖2.5（a）所示。這佯，只要電源Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復位初始化。</p><p>　　按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復位是

33、通過使復位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖2.5（b）所示；而按鍵脈沖復位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的，其電路如圖2.5（c）所示：</p><p>　?。╝）上電復位 （b）按鍵電平復位 （c）按鍵脈沖復位</p><p><b>　　圖2.5復位電路</b></p><p>　　上述電路圖中的電

34、阻、電容參數(shù)適用于12MHz晶振，能保證復位信號高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。</p><p><b>　　2.4 內(nèi)存狀態(tài)</b></p><p>　　機算計的存儲器地址空間有兩種結(jié)構(gòu)形式：普林斯頓結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)。51單片機系列通常采用哈佛結(jié)構(gòu)，其特點ROM和RAM被安排在兩個不同的地址空間，RO和MRAM可以有相同的地址，但CPU訪問ROM和RAM使用的是不同的

35、訪問指令。</p><p>　　從物理地址上看，STC89C52單片機共有4個存儲空間，即片內(nèi)程序存儲器（簡稱片內(nèi)ROM）,片外程序存儲器（簡稱片外ROM）,片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（簡稱片內(nèi)RAM）,片外數(shù)據(jù)存儲器（簡稱片外RAM）。 </p><p>　　由于片內(nèi)和片外程序存儲器是統(tǒng)一編址的，因此從邏輯的地址空間來看，STC89C52系列單片機只有三個存儲器空間：程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)儲存器和片外

36、數(shù)據(jù)儲存器。</p><p>　　為區(qū)別不同的存儲單元，需要使用不同的編程指令。其中MOV指令用于訪問片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，MPVC指令用于訪問片外數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　片內(nèi)ROM地址空間為000H-0FFFH（共4KB），片外ROM地址空間為0000H-FFFFH（共64KB）。片內(nèi)RAM地址空間為00H-7符號（共128B），特殊功能寄存器占用片內(nèi)RAM的80H-FFH地址空間(

37、128B),片外RAM地址空間為0000H-FFFFH(64KB)。</p><p><b>　　2.4應用領(lǐng)域</b></p><p><b>　?。?）家用電器領(lǐng)域</b></p><p>　　用單片機控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字控制電路，使家用電器（如洗衣機、空調(diào)、冰箱、微波爐、和電視機等）功能更完善，更加智能化和易

38、于使用。</p><p>　　（2）辦公自動化領(lǐng)域</p><p>　　單片機作為嵌入式系統(tǒng)廣泛應用于現(xiàn)代辦公設備，如計算機的鍵盤、磁盤驅(qū)動、打印機、復印機、電話機和傳真機等。 </p><p><b>　?。?）工業(yè)自動化</b></p><p>　　在工業(yè)控制和機電一體化控制系統(tǒng)中，除了采用工控計算機外，很多都是以單

39、片機為核心的單片機和多機系統(tǒng)。</p><p>　　（4）智能儀表與集成智能傳感器</p><p>　　目前在各種電氣測量儀表中普遍采用了單片機應用系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量系統(tǒng)，使得測量系統(tǒng)具有存儲、數(shù)據(jù)處理、查詢及聯(lián)網(wǎng)等智能功能。將單片機和傳感器相結(jié)合，可以構(gòu)成新一代的智能傳感器。它將傳感器變換后的物理量作進一步的變化和處理，使其成為數(shù)字信號，可以遠距離傳輸并與計算機接口。</p>

40、;<p>　?。?）現(xiàn)代交通與航空航天領(lǐng)域</p><p>　　通常應用于電子綜合顯示系統(tǒng)、動力監(jiān)控系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及運行監(jiān)視系統(tǒng)等。這些領(lǐng)域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實時性的要求往往比商用系統(tǒng)還要高，因此采用單片機系統(tǒng)更加重要。</p><p><b>　　3時鐘模塊</b></p><p>　　3.1 時鐘方法的論證

41、與選擇</p><p>　　案一：利用SCT89C52的定時中斷進行計時，但此方案的計時不精確，對于時間精度要求高的場合不太適用，所以此設計不選用該方案。</p><p>　　方案二：利用DS1302時鐘芯片，利用CPU對其進行讀寫，此方案計時精度高，相比應用范圍廣，所以選用此方案。</p><p>　　3.2 DS1302時鐘芯片</p><p

42、>　　3.2.1 DS1302簡介</p><p>　　DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS13

43、02是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。</p><p>　　3.1 DS1302外觀</p><p>　　3.2.2 引腳功能及結(jié)構(gòu)</p><p>　　DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS130

44、2由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1＋0.2V時，Vcc2給DS1302供電。當Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當RST為高電平時，所有的數(shù)

45、據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc>2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細說明。SCLK為時鐘輸入端。 下圖為DS1302的引腳功能圖及外部電路的電路圖：</p><p>　　3.2 DS1302管腳排列 &

46、lt;/p><p>　　3.2.3 DS1302的控制字節(jié) </p><p>　　DS1302 的控制字如圖2所示?？刂谱止?jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0)如為0表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 <

47、/p><p>　　3.2.4 數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O) </p><p>　　在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。 </p><p>　　3.2.5 DS1302的寄存器 </p>&

48、lt;p>　　DS1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其日歷、時間寄存器及其控制字見表1。</p><p>　　此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組

49、態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。</p><p><b>　　4 顯示模塊</b></p><p>　　4.1 顯示方法的論證與選擇</p><p>　　方案一：LED數(shù)碼管，

50、LED數(shù)碼管實際上是由七個發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。此方法實現(xiàn)簡單、顯示清楚，而且價格便宜題目所需功能的要求，因此此方案為最佳方案。</p><p>　　方案二：LCD1602，應用極為廣泛的小型液晶，該模塊操作簡單、指令明確、控制方便，作為顯示完全可以滿足要求，但由于題目中要求簡單，因此無法選用。</p><p>

51、　　方案三：LCD12864，12864是128*64點陣液晶模塊的點陣數(shù)簡稱，適用于各類儀器，小型設備的顯示領(lǐng)域，但結(jié)合題目而言，12864相比價格較貴，所以不必采用此方案。</p><p>　　方案四：全彩LCD，全彩是目前的發(fā)展趨勢，但由于我們初定是采用單片機作為主控芯片，與主流彩屏所需的ARM控制器相比有很大差距，因此不予考慮。</p><p>　　綜合以上因素，考慮采用方案一。

52、</p><p>　　4.2 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與工作原理</p><p>　　7段數(shù)碼管一般由8個發(fā)光二極管組成，其中由7個細長的發(fā)光二極管組成數(shù)字顯示，另外一個圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點。</p><p><b>　　共陰極</b></p><p><b>　　共陽極</b></p>

53、<p>　　圖4.1管腳排列圖 圖4.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫發(fā)光?？刂葡鄳亩O管導通，就能顯示出各種字符，盡管顯示的字符形狀有些失真，能顯示的數(shù)符數(shù)量也有限，但其控制簡單，使有也方便。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極數(shù)碼管，陰極連在一起的稱為共陰極數(shù)碼管，如圖4.2所示。</p>&l

54、t;p>　　4.3 7段數(shù)碼管驅(qū)動方法</p><p>　　發(fā)光二極管（LED是一種由磷化鎵（GaP）等半導體材料制成的，能直接將電能轉(zhuǎn)變成光能的發(fā)光顯示器件。當其內(nèi)部有一一電流通過時，它就會發(fā)光。7段數(shù)碼管每段的驅(qū)動電流和其他單個LED發(fā)光二極管一樣，一般為5-10mA；正向電壓隨發(fā)光材料不同表現(xiàn)為1.8-2.5V不等。</p><p>　　7段數(shù)碼管的顯示方法可分為靜態(tài)顯示與動

55、態(tài)顯示，下面分別介紹。</p><p><b>　?。?） 靜太顯示</b></p><p>　　所謂靜態(tài)顯示，就是當顯示某一字符時，相應段的發(fā)光二極管恒定地尋能可截止。這種顯示方法為每一們都需要有一個8位輸出口控制。對于51單片機，可以在并行口上擴展多片鎖存74LS573作為靜態(tài)顯示器接口。</p><p>　　靜態(tài)顯示器的優(yōu)點是顯示穩(wěn)定，在

56、發(fā)光二極管導通電注一定的情況下顯示器的亮度高，控制系統(tǒng)在運行過程中，僅僅在需要更新顯示內(nèi)容時，CPU才執(zhí)行一次顯示更新子程序，這樣大大節(jié)省了CPU的時間，提高了CPU的工作效率；缺點是位數(shù)較多時，所需I/O口太多，硬件開銷太大，因此常采用另外一種顯示方式——動態(tài)顯示。</p><p><b>　　（2）動態(tài)顯示</b></p><p>　　所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪

57、流點亮各位顯示器（掃描），對于顯示器的每一位而言，每隔一段時間點亮一次。雖然在同一時刻只有一位顯示器在工作（點亮），但利用人眼的視覺暫留效應和發(fā)光二極管熄 滅時的余輝效應，看到的卻是多個字符“同時”顯示。顯示器亮度既與點亮時的導通電流有關(guān)，也與點亮時間和間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時間參烽，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示器的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個8位I/O口（稱為掃描口或字位口），控制各位LED顯示器所顯示

58、的字形也需要一個8位口（稱為數(shù)據(jù)口或字形口）。</p><p>　　動態(tài)顯示器的優(yōu)點是節(jié)省硬件資源，成本較低，但在控制系統(tǒng)運行過程中，要保證顯示器正常顯示，CPU必須每隔一段時間執(zhí)行一次顯示子程序，這占用了CPU的大量時間，降低了CPU工作效率，同時顯示亮度較靜態(tài)顯示器低。</p><p>　　綜合以上考慮，由于時間顯示具有時、分、秒，故需要采用6個數(shù)碼管，又考慮到CPU工作效率與電源效率

59、，本畢業(yè)設計采用動態(tài)顯示。為共陽極顯示。</p><p><b>　　5系統(tǒng)總體方案</b></p><p><b>　　5.1系統(tǒng)框架 </b></p><p>　　該項目選用STC89C52單片機作為控制器，完成數(shù)據(jù)采集、顯示控制功能。采用DS1302的時、分、秒計時功能計時，利用與單片機之間相互通信進行數(shù)據(jù)交換，達

60、到設定時間等功能。用六位數(shù)碼管動態(tài)顯示，分別顯示出時、分、秒。利用四位按鍵對時間進行調(diào)整，達到電子鐘的全部功能，其大體框圖如圖5.1所示：</p><p>　　圖5.1 系統(tǒng)框架圖</p><p>　　5.2系統(tǒng)原理圖及功能</p><p>　　系統(tǒng)整體原理圖見 附錄1</p><p>　　5.2.1時鐘模塊原理圖設計</p>

61、<p>　　圖5.2時鐘模塊原理圖</p><p>　　如圖5.2所示：將DS1302的1、4腳接5V的電源，是芯片不可缺少的條件2、3腳接一個32.768的石英晶振，晶振振蕩進行計數(shù)來達到計數(shù)效果。5腳與單片機的P1.6口相連，6腳與單片機的P1.5口相連，7腳與單片機的P1.4口相連。這就是時鐘芯片所需原理圖。在相應的軟件程序驅(qū)動下，DS1302與單片機就能達到讀寫時、分、秒的功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的靈魂。

62、</p><p>　　5.2.2顯示模塊原理圖設計</p><p>　　如圖5.3：將所有數(shù)碼管的數(shù)據(jù)管腳分別連接到一起，然后接入單片機的P0口。其公共段分別接上一個三極管，在此三極管做開關(guān)功能，所有三極管的基極分別連接到P2.0 - P2.5口，當對應的三極管基極為高電平時，對應的數(shù)碼管就將顯示出來，這樣就達到流水顯示每位數(shù)碼管。前兩位顯示時范圍為0——23，3、4位顯示分0——59，

63、后兩位顯示秒0——59。</p><p>　　圖5.3顯示模塊原理圖</p><p>　　5.2.3調(diào)整模塊原理圖設計</p><p>　　圖5.4調(diào)整模塊原理圖</p><p>　　如圖5.4中的1、2、3、4分別接到單片機的P1.0-P1.3口，當?shù)谝淮伟聪耂1按鍵時，系統(tǒng)將進入調(diào)整模式，第二次按下S1時，系統(tǒng)將回到計時狀態(tài)，并以調(diào)整模式

64、所調(diào)整的時間進行計時。當系統(tǒng)進入調(diào)整模式時，利用S2按鍵選擇調(diào)整時、分、秒。當選擇調(diào)整某位是，當按S4對應位將以1位單位增長，當按下S4時對應為將以1為單位減小。</p><p><b>　　附錄1:電路原理圖</b></p><p><b>　　附錄2：程序代碼</b></p><p>　　DS1302驅(qū)動程序<

65、/p><p><b>　　/*</b></p><p>　　* DS1302 突發(fā)方式，連讀，連寫</p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　typedef unsigned ch

66、ar uchar;</p><p>　　typedef unsigned int uint;</p><p>　　sbit SCK = P1^4;//時鐘</p><p>　　sbit SDA = P1^5;//數(shù)據(jù)</p><p>　　sbit RST = P1^6; //DS1302復位(片選)</p><

67、;p>　　#define DS1302_W_ADDR 0xBE</p><p>　　#define DS1302_R_ADDR 0xBF</p><p>　　void delay(uint n)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while (n--);</p><p&

68、gt;<b>　　}</b></p><p><b>　　寫一個字節(jié)</b></p><p>　　void write_ds1302_byte(uchar dat) </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b&g

69、t;</p><p>　　for (i=0;i<8;i++) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　SDA = dat & 0x01;</p><p><b>　　SCK = 1;</b></p><p>　　dat >>=

70、 1;</p><p><b>　　SCK = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　讀一個字節(jié)</b></p><p>　　uchar read_

71、ds1302_byte(void) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i, dat=0;</p><p>　　for (i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dat >>

72、;= 1;</p><p><b>　　if (SDA)</b></p><p>　　dat |= 0x80;</p><p><b>　　SCK = 1;</b></p><p><b>　　SCK = 0;</b></p><p><b>

73、　　} </b></p><p>　　return dat;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void reset_ds1302(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　RST = 0;

74、</b></p><p><b>　　SCK = 0;</b></p><p><b>　　RST = 1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　清除寫保護</b></p><p>

75、;　　void clear_ds1302_WP(void) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　reset_ds1302();</p><p><b>　　RST = 1;</b></p><p>　　write_ds1302_byte(0x8E);</p>

76、<p>　　write_ds1302_byte(0);</p><p><b>　　SDA = 0;</b></p><p><b>　　RST = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　設置寫保護</b&g

77、t;</p><p>　　void set_ds1302_WP(void) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　reset_ds1302();</p><p><b>　　RST = 1;</b></p><p>　　write_ds1302_byt

78、e(0x8E);</p><p>　　write_ds1302_byte(0x80);</p><p><b>　　SDA = 0;</b></p><p><b>　　RST = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>&

79、lt;b>　　設定時鐘數(shù)據(jù)</b></p><p>　　void set_time(uchar *timedata)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i, tmp;</p><p>　　for (i=0; i<7; i++) // 轉(zhuǎn)化為BCD格式<

80、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　tmp = timedata[i] / 10;</p><p>　　timedata[i] = timedata[i] % 10;</p><p>　　timedata[i] = timedata[i] + tmp*16;</p><p>&l

81、t;b>　　}</b></p><p>　　clear_ds1302_WP();</p><p>　　reset_ds1302();</p><p><b>　　RST = 1;</b></p><p>　　write_ds1302_byte(DS1302_W_ADDR);</p><

82、;p>　　for (i=0; i<7; i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_ds1302_byte(timedata[i]);</p><p>　　delay(10);</p><p><b>　　}</b></p><p

83、>　　write_ds1302_byte(0);</p><p><b>　　SDA = 0;</b></p><p><b>　　RST = 0;</b></p><p>　　set_ds1302_WP();</p><p><b>　　}</b></p>

84、<p>　　讀時鐘數(shù)據(jù)（BCD格式）</p><p>　　void read_time(uchar *timedata)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　clear_ds1302_WP();</p&g

85、t;<p>　　reset_ds1302();</p><p><b>　　RST = 1;</b></p><p>　　write_ds1302_byte(DS1302_R_ADDR);</p><p>　　for (i=0; i<7; i++)</p><p><b>　　{</b

86、></p><p>　　timedata[i] = read_ds1302_byte();</p><p>　　delay(10);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　SDA = 0;</b></p><p><b>　　RS

87、T = 0;</b></p><p>　　set_ds1302_WP();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　主程序</b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　#includ

88、e "wei.h"</p><p>　　typedef unsigned char uchar;</p><p>　　typedef unsigned intuint;</p><p>　　delay(uint n);</p><p>　　read_time(uchar *timedata);</p>&

89、lt;p>　　set_time(uchar *timedata);</p><p>　　uchar time[7]={00,00,00,28,2,7,10};//秒分時日月周年10-08-15 23:59:50</p><p>　　uchar timep[7];</p><p>　　uchar DC[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,

90、0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};</p><p>　　uint wei,tmp,g,gg;</p><p><b>　　uint i=0;</b></p><p>　　bit lock=0;</p><p>　　bit lock1=0;</p><p>　　bit lock2=

91、0;</p><p>　　bit lock3=0;</p><p>　　bitkaiguan=0,e=0 ,m=0;</p><p>　　進入調(diào)整或計時模式選擇</p><p>　　uchar Xuan()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if

92、(P1_0==0)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　delay(1000);</p><p>　　if((P1_0==0)&&(lock==0))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　kaiguan=!k

93、aiguan; </p><p><b>　　lock=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(P1_0==1)lock=0;</p><p>　　return kai

94、guan;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　對相應的調(diào)整位加一或減一</p><p>　　bianliang(char ji)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(P1_2==0)</p><p&g

95、t;<b>　　{ </b></p><p>　　delay(1000);</p><p>　　if((P1_2==0)&&(lock2==0))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　time[ji]++;</p><p&

96、gt;<b>　　lock2=1;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(P1_2==1)lock2=0;</p><p>　　if(P1_3==0)</p><p>&l

97、t;b>　　{ </b></p><p>　　delay(1000);</p><p>　　if((P1_3==0)&&(lock3==0))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　time[ji]--;</p><p>&

98、lt;b>　　lock3=1;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(P1_3==1)lock3=0;</p><p>　　for(gg=0;gg<7;gg++)</p><

99、p><b>　　{</b></p><p>　　tmp = time[gg] / 10;</p><p>　　timep[gg] = time[gg] % 10;</p><p>　　timep[gg] = timep[gg] + tmp*16;</p><p><b>　　}</b>&l

100、t;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　MeShi()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(Xuan()==0)</p><p><b>　　{</b></p&g

101、t;<p><b>　　if(e==1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　set_time(&time);</p><p><b>　　wei=0;</b></p><p><b>　　e=0;</b&

102、gt;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　read_time( &time);</p><p><b>　　m=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else

103、 </b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　e=1;</b></p><p><b>　　if(m==1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　for

104、(g=0;g<7;g++) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　time[g]=10*(time[g]/16)+time[g]%16;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　m=0;</b></p>

105、;<p><b>　　}</b></p><p>　　if(P1_1==0)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　delay(1000);</p><p>　　if((P1_1==0)&&(lock1==0))</p><

106、p><b>　　{</b></p><p><b>　　wei++;</b></p><p>　　if(wei==2)wei=0;</p><p><b>　　lock1=1;</b></p><p><b>　　} </b></p>

107、<p><b>　　}</b></p><p>　　if(P1_1==1)lock1=0;</p><p>　　bianliang(wei);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>

108、<b>　　顯示程序</b></p><p>　　void liushui()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　switch(i)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>

109、;　　case 0: P2_0=1;P2_5=0;i++; P0=DC[time[2]/16];break;</p><p>　　case 1: P2_1=1;P2_0=0;i++; P0=DC[time[2]%16];break;</p><p>　　case 2: P2_2=1;P2_1=0;i++; P0=DC[time[1]/16];break;</p><

110、;p>　　case 3: P2_3=1;P2_2=0;i++; P0=DC[time[1]%16];break;</p><p>　　case 4: P2_4=1;P2_3=0;i++; P0=DC[time[0]/16];break;</p><p>　　case 5: P2_5=1;P2_4=0;i=0; P0=DC[time[0]%16];break;</p>

111、<p>　　default :break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　主程序</b></p><p><b>　　main()</b></p>

112、<p><b>　　{</b></p><p>　　set_time(&time); //設定上電時間值</p><p>　　while ( 1 )</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　MeShi();</b></

113、p><p>　　liushui();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　致　　謝</b></p><p>　　在本論文的寫作過程中，我的指導老師xx老師傾注了大量的心血，從選題到開題報

114、告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我學習期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學和朋友。</p><p>　　寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學習的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學習生活的開始。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[

115、1]李軍 51系列單片機高級實例開發(fā)指南[M]北京：北京航空航天大學出版社,2004</p><p>　　[2]王幸之 AT89系列單片機原理與接口技術(shù)[M] 北京：北京航空航天大學出版社,2004</p><p>　　[3]歐陽斌林 單片機原理及應用[M] 北京：中國水利水電出版社,2001</p><p>　　[4]潭浩強 C程