单片机数字电子钟的设计与研究

西安电子科技大学长安学院毕业设计任务书专业电子科学与技术年级2006姓名郭慧学号06521021西电长安学院教务处编印毕业设计指导须知一、毕业设计是高职教学过程中一个十分重要的环节。是锻炼学生运用所学知识正确分析和解决实际问题的一个重要方面，也是高职培养应用型专门人才的要求。二、导教师应为具有讲师以上或相应职称的有关专业人员，且专业对口（指所指导专业应同所聘教师专业职称相一致）。经系、教务处审查同意后，才能指导学生的毕业设计。三、学生应以严肃认真，实事求是的态度完成设计。要独立思考，自己动手，不得抄袭或找人代笔。四、毕业设计选题要符合专业培养目标的要求。论文（任务书）写作要做到论点明确、论据充分，论理透彻，语言准确恰当，书面整洁、字迹工整，图纸应清晰、工整，符合设计要求，符合国家有关标准和部颁标准。字数、图纸数量符合有关要求。并在规定的时间内完成。五、答辩过程中学生要严认真，文明礼貌，谦虚谨慎，认真回答答辩主持人，委员等提出的问题。六、填报有关表格时，应按项目要求逐项填实、填全、填清。学号06521021姓名郭慧学制4年专业电子科学与技术年级2006教学班负责人温有禄班级指导教师姓名职务或职称讲师设计题目基于MC51单片机的最小系统设计与研究指导教师评语：成绩：指导教师签名：工作单位年月日系复审意见：成绩：复审人签名：职称：公章年月日教务处终审意见：公章年月日答辩情况记录答辩题目答辩情况正确基本正确经提示回答不正确未回答答辩委员会（或小组）评语：成绩：主持答辩人签名：职称：月日一、毕业设计的任务和具体要求：任务：（1）巩固和提高学过的基础理论和专业知识；（2）提高运用所学专业知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力；（3）培养掌握正确的思维方法和利用软件和硬件解决实际问题的基本技能；（4）增强对实际电路的认识，掌握分析处理方法，进行调试、计算等基本技能的训练，使之具有一定程度的实际工作能力。（5）掌握科研、资料查询的基本方法以及获取新知识的能力。（6）促使我们学习和获取新知识，掌握自我学习的能力。（7）通过参与实际工作，使我们了解社会和工作，具备一定的实际工作能力（8）通过设计数字电子钟，了解电子钟的工作原理和内部构造。要求：1．根据数字电子钟课题任务制定合理、可行的工作计划；2．进行必要的调研和资料搜集、文献阅读；3．软件设计要符合软件工程规范，硬件设计符合原理表示、电路图纸和工艺要求的各种规范；4．制定系统（模块）的测试方法，并根据完整的测试数据对系统（模块）的性能指标做出分析和评价；5.实现数字电子钟的显示时间和时间校对的功能6．对课题成果进行总结，撰写毕业设计说明书二、毕业设计应完成的图纸：图2-1单片机8052的内部结构，见4页图2-2MCS-52系列单片机的内部结构，见5页图2-3单片机的引脚图，见6页图2-4上电自动和手动复位电路图，见7页图2-5内部和外部时钟方式图，见7页图3-1单片机最小系统的结构图，见9页图3-2晶振连接的内部、外部方式图，见10页图3-3常用复位电路图，见11页表3-1P3端口引脚兼用功能表，见12页图3-4LED显示器的符号图，见12页图3-5共阳式、共阴式LED数码管的原理图和数码管的符号图，见13页图3-6数码管的硬件连接示意图，见13页图3-7按键控制电路的硬件连接图，见14页图3-8按键抖动信号波形，见15页图4-1主程序流程图，见16页图4-2按键处理流程图，见17页图4-3定时器中断流程图，见18页图4-4时间显示流程图，见19页图4-5数字钟的原理图，见20页图5-1数字钟的PROTUES仿真，见26页三、其他要求：四、毕业设计的期限：自2010年3月17日至2010年5月15日五、毕业设计（论文）进度计划：起至日期工作内容备注2010.3.17—2010.3.192010.3.20—2010.3.252010.3.26—2010.3.272010.3.28—2010.3.302010.4.1—2010.4.42010.4.5—2010.4.62010.4.7—2010.4.112010.4.12—2010.4.142010.4.14—2010.4.152010.5.6—2010.5.112010.5.10—2010.5.15选择设计所需元器件，列清单购买。确定实现数字电子钟的应用程序。确定实现数字电子钟的电路图。在Protues软件中仿真焊接元器件，焊最小系统。万用表测试各点观察是否焊接良好。焊接下载电路和显示电路。万用表测试电路的焊接点。下载程序到电子阅览室写毕业论文完成毕业论文数字电子钟摘要20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震荡器，可能会导致误差。数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。关键字：单片机目录第一章绪论1.1单片机的背景……………………………………………………………………11.2单片机的意义……………………………………………………………………11.3单片机的应用……………………………………………………………………1第二章整体设计方案2.1单片机的选择……………………………………………………………………………22.2单片机的基本结构………………………………………………………………………4第三章数字钟的硬件设计3.1最小系统设计……………………………………………………………………………93.2LED显示电路……………………………………………………………………………123.3键盘控制电路……………………………………………………………………………14第四章数字钟的软件设计4.1系统软件设计流程图……………………………………………………………………164.2数字电子钟的原理图……………………………………………………………………204.3主程序……………………………………………………………………………………204.4时钟设置子程序…………………………………………………………………………214.5定时器中断子程序………………………………………………………………………214.6LED显示子程序…………………………………………………………………………224.7按键控制子程序…………………………………………………………………………24第五章系统仿真5.1PROTUES软件介绍………………………………………………………………………265.2电子钟系统PROTUES仿真………………………………………………………………26第六章调试与功能说明6.2系统性能测试与功能说明………………………………………………………………276.3系统时钟误差分析………………………………………………………………………276.1硬盘调试…………………………………………………………………………………276.4软件调试问题及解决……………………………………………………………………27结束语………………………………………………………………………………………….29参考文献………………………………………………………………………………………30致谢……………………………………………………………………………………………..31第一章绪论1.1数字电子钟的背景20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。1.2数字电子钟的意义数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1.3数字电子钟的应用数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。第二章整体设计方案2.1单片机的选择单片机微型计算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。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、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---看家狗）、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、SMARTCARD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。由于系统资源和系统复杂程度的增加，开始使用高级语言