基于單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

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1、 班 級(jí) 09521 學(xué) 號(hào) 09521033 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 題 目 基于單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 xxxxxxxx 專 業(yè) xxxxxxxxx 學(xué)生姓名 xx 導(dǎo)師姓名 何聯(lián)會(huì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信聲明書(shū)本人聲明：本人所提交的畢業(yè)論文基于單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) 是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫(xiě)作的成果，論文中所引用他人的無(wú)論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中加以說(shuō)明；有關(guān)教師、同學(xué)和其他人員對(duì)本文的寫(xiě)作、修訂提出過(guò)并為我在論文中加以采納的意見(jiàn)、建議，均已在我的致謝辭中加以說(shuō)明并深致謝意。本論文和資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。 論文作者： （簽字） 時(shí)間： 年 月 日

2、指導(dǎo)教師已閱： （簽字） 時(shí)間： 年 月 日西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 長(zhǎng) 安 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃學(xué)生姓名 馬江 學(xué)號(hào) 09521033 指導(dǎo)教師 何聯(lián)會(huì) 職稱 講師 學(xué)院 長(zhǎng)安學(xué)院 專業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 題目名稱 基于單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度起 止 時(shí) 間 工 作 內(nèi) 容1.10 3.5 檢索、閱讀相關(guān)技術(shù)資料3.5 3.18 檢索、閱讀相關(guān)技術(shù)資料，方案研究3.18 4.1 方案研究、熟悉開(kāi)發(fā)系統(tǒng)硬件電路4.1 4.15 設(shè)計(jì)電路圖4.15 4.29 模塊電路試驗(yàn)4.29 5.12 電路原理圖和PCB設(shè)計(jì),軟件設(shè)計(jì) 電路調(diào)試，硬件調(diào)試，軟件調(diào)試5.1

3、2 5.24 撰寫(xiě)論文、論文答辯二、主要參考書(shū)目（資料）1、蔣建文等，CAN總線通信協(xié)議分析和實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)工程，2002年02期2、陽(yáng)憲惠，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用(第2版)，清華大學(xué)出版社，2008.103、馬忠梅等，單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，北京航空航天大學(xué)出版社，2004年3月4、楊文龍，單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，2008年2月5、孫肖子，電子設(shè)計(jì)指南，高等教育出版社，2006年1月6、鄔寬明，CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)北京舫空航天大學(xué)出版社，1996三、主要儀器設(shè)備及材料硬件電路實(shí)驗(yàn)板、集成電路、萬(wàn)用表、單片機(jī)、計(jì)算機(jī)四、教師的指導(dǎo)安排情況（場(chǎng)地安排、指導(dǎo)方式等）檢索、閱讀資料

4、期間，可以在圖書(shū)館、自習(xí)教室進(jìn)行；設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)階段場(chǎng)地在F313每周老師和每個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)同學(xué)至少討論一次五、對(duì)計(jì)劃的說(shuō)明注：本計(jì)劃一式兩份，一份交學(xué)院，一份學(xué)生自己保存（計(jì)劃書(shū)雙面打印）西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 長(zhǎng) 安 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名 馬江 學(xué)號(hào) 09521033 指導(dǎo)教師 何聯(lián)會(huì) 職稱 講師 學(xué)院 長(zhǎng)安學(xué)院 專業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 題目名稱 基于單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì) 任務(wù)與要求任務(wù)：利用單片機(jī)和鐘芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘，并且具有調(diào)節(jié)時(shí)間的功能。要求；（1）查閱相關(guān)文獻(xiàn)，熟悉課題背景、任務(wù)；（2）深入學(xué)習(xí)51系列單片機(jī)原理及C語(yǔ)言并且會(huì)用Keil軟件進(jìn)行編程；（3）學(xué)習(xí)時(shí)鐘芯片和L

5、ED的工作原理；（4）學(xué)會(huì)利用protel進(jìn)行原理圖繪制，并且能夠利用protues對(duì)其進(jìn)行仿真；要求：1、了解各種通信協(xié)議，設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線適配器方案； 2、根據(jù)系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)電路原理圖和pcb； 3、調(diào)試電路，確定電路參數(shù)； 4、設(shè)計(jì)相應(yīng)軟件，并進(jìn)行調(diào)試。開(kāi)始日期 2013年1月10日 完成日期 2013年5月24日 院長(zhǎng)（簽字） 2013年 月 日注：本任務(wù)書(shū)一式兩份，一份交學(xué)院，一份學(xué)生自己保存。西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 長(zhǎng) 安 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表學(xué) 院 長(zhǎng)安學(xué)院專 業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名馬江學(xué) 號(hào)09521033班 級(jí)09521導(dǎo)師姓名何聯(lián)會(huì)職 稱講師單 位理學(xué)院題

6、目名稱基于單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)檢 查 內(nèi) 容檢 查 結(jié) 果題目是否更換及更換原因否學(xué)生出勤情況出勤正常進(jìn) 度 評(píng) 價(jià)（完成總工作量的百分比）65%質(zhì)量評(píng)價(jià)、進(jìn)度描述方案已完善，正在制作PCB，正在完善數(shù)據(jù)采集模塊功能，初步完成硬件調(diào)試；初步完成軟件功能模塊總 體 評(píng) 價(jià)（按優(yōu)、良、中、及格、不及格五擋評(píng)價(jià)）良存在的問(wèn)題與建議進(jìn)一步完善軟、硬件設(shè)計(jì)，抓緊時(shí)間撰寫(xiě)論文。學(xué) 院 審 核（蓋章）注：此表由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，5月15日前交學(xué)院辦公室，中期檢查成績(jī)將作為畢業(yè)設(shè)計(jì)總成績(jī)的一部分；此表裝訂入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中。西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 長(zhǎng) 安 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)登記表學(xué) 院長(zhǎng) 安 學(xué)

7、 院專 業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)姓 名馬江學(xué) 號(hào)09521033成 績(jī)題目名稱基于單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師何聯(lián)會(huì)職 稱講師指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及對(duì)成績(jī)的評(píng)定意見(jiàn)你在論文撰寫(xiě)的過(guò)程當(dāng)中態(tài)度認(rèn)真，能夠充分利用時(shí)間查找資料。每次導(dǎo)師見(jiàn)面你都能及時(shí)參加，并通過(guò)電話、郵件等方式積極主動(dòng)與指導(dǎo)老師聯(lián)系，匯報(bào)論文進(jìn)度。對(duì)于指導(dǎo)老師提出的問(wèn)題和不足之處，能夠及時(shí)修改和完善。作者利用計(jì)算機(jī)以及相關(guān)資料文獻(xiàn)等工具，結(jié)合Visual C+、Keil、Protel 99、STC-ISP等軟件對(duì)畢業(yè)論文進(jìn)行了全面的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)功能。論文內(nèi)容豐富，設(shè)計(jì)新穎，布局合理。整個(gè)軟件與硬件的設(shè)計(jì)表現(xiàn)出作者較扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和語(yǔ)言功底。論

8、文格式符合規(guī)范化要求。建議論文成績(jī)?yōu)椤?”。:簽名 年 月 日評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)及成績(jī)?cè)u(píng)定意見(jiàn) 簽名 年 月 日答辯小組意見(jiàn)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(xiě)全稱；成績(jī)登記表雙面打印ABSTRACT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。由于單片機(jī)價(jià)格的低成本、高性能，在自動(dòng)控制產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。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

9、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。在介紹本單片機(jī)的發(fā)展情況基礎(chǔ)上，說(shuō)明了本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能，以及實(shí)驗(yàn)板硬件情況，并對(duì)各功能電路進(jìn)行了分析。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。實(shí)驗(yàn)證明效果良好，可以投入使用。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) AT89C52 電子時(shí)鐘 ABSTRACTTraditional digital electronic clock with a greater amount of discrete components,

10、not only takes up a lot of space and utilization than low, as the system design complexity 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

11、 the micro-controller. 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 single-chip electronic clock, using both assembly language for the program

12、ming language, to overcome 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,

13、 month; to join the lunar calendar display. Keywords: microcontroller, electronic clock目 錄i目 錄第一章 緒論11.1 課題背景11.2 設(shè)計(jì)任務(wù)11.3 課題意義11.4 本章小節(jié)2第二章 總體方案32.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路32.2 系統(tǒng)硬件描述32.3 系統(tǒng)軟件描述32.4 設(shè)計(jì)流程和預(yù)期成果4第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1 芯片的選擇63.2 實(shí)驗(yàn)板電路原理圖93.3 功能電路分析93.3.1 時(shí)鐘電路93.3.2 復(fù)位電路103.3.3 鍵盤(pán)電路113.3.4 液晶顯示屏LCD1602113.4 本章

14、小節(jié)14第四章 軟件設(shè)計(jì)154.1 軟件設(shè)計(jì)總體說(shuō)明154.2 主程序軟件實(shí)現(xiàn)164.2.1主程序流程圖164.2.2主程序代碼174.4 LCD1602模塊軟件實(shí)現(xiàn)194.4.1 LCD1602液晶顯示模塊子程序流程圖194.4.2 LCD1602液晶顯示模塊子程序代碼194.5 DS12887模塊軟件實(shí)現(xiàn)214.5.1 DS12887模塊子程序流程圖214.5.2 DS12887模塊子程序代碼22第五章 系統(tǒng)調(diào)試315.1 最小系統(tǒng)的調(diào)試315.2 液晶顯示模塊調(diào)試315.3 整體調(diào)試31結(jié)束語(yǔ)32致謝34參考文獻(xiàn)36參考文獻(xiàn)41第一章 緒論1.1 課題背景單片機(jī)自1976年由Intel公

15、司推出MCS-48開(kāi)始，迄今已有二十多年了。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(chē)電子、PC機(jī)外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。單片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)：一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的，程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共用一個(gè)存儲(chǔ)器空間的結(jié)構(gòu)，稱為“馮諾依曼”（Von Neumann）結(jié)構(gòu)。另一種是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi)，分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為“哈佛”（Harvard）結(jié)構(gòu)，目前的單片機(jī)采用此種結(jié)構(gòu)為多。本文討論的單片機(jī)

16、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)。不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供擴(kuò)展，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)熟練掌握相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。1.3 課題意義在日常生活和工作中，我們常常用到定時(shí)控制，如擴(kuò)印過(guò)程中的曝光定時(shí)等。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。大則可以構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)，完成復(fù)雜的控制功能；小則可以用于家電控制，甚至可以用

17、于兒童電子玩具。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。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來(lái)很不方便。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。根據(jù)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)多功能時(shí)鐘系統(tǒng)，它有基本的時(shí)間功能，還有定時(shí)功能，既可作為鬧鈴，也可擴(kuò)展為定時(shí)對(duì)家電等電氣產(chǎn)品的自動(dòng)控制，可以避免多種控制器的混淆，利用一個(gè)控制器對(duì)多路電器進(jìn)行控制；可增加溫度傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度顯示，進(jìn)一步擴(kuò)展為利用不同的溫度某些電氣產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)控制；

18、也可增加濕度傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)濕度顯示，以便對(duì)濕度進(jìn)行控制，方便人們的生活。1.4 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。第二章 總體方案2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路本次設(shè)計(jì)完成電子時(shí)鐘年、月、日、時(shí)、分、秒的顯示功能。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。硬件電路包括單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片電路模塊、LCD1602液晶顯示模塊、按鍵模塊；軟件部分主要通過(guò)c程序的編程實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)鐘芯片進(jìn)行時(shí)間數(shù)據(jù)的讀和寫(xiě)，然后通過(guò)液晶顯示程序?qū)r(shí)間顯示

19、出來(lái)，通過(guò)按鍵操作實(shí)現(xiàn)功能的轉(zhuǎn)換和屏幕的切換。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。2.2 系統(tǒng)硬件描述基于單片機(jī)系統(tǒng)的電子時(shí)鐘基本結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示：圖2.1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)所需要的器件包括單片機(jī)STC89C52芯片一塊，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS12887一塊，液晶顯示屏LCD1602一塊， 12mHZ的晶振一個(gè)，排針排線若干組，電容電阻若干，導(dǎo)線若干，發(fā)光二級(jí)管一個(gè)，三極管一個(gè)，按鈕4個(gè)。2.3 系統(tǒng)軟件描述系統(tǒng)程序?qū)崿F(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(pán)部分主要為時(shí)鐘設(shè)置；功能整體程序流程框圖如圖2.2所示。單 片 機(jī)時(shí)鐘日期退出模式

20、按鍵操作顯示時(shí)間日期輸入輸出圖2.2 功能整體流程框圖2.4 設(shè)計(jì)流程和預(yù)期成果該設(shè)計(jì)的主要流程如下：首先閱讀大量參考文獻(xiàn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的確定，然后在Protel 99SE上進(jìn)行原理圖的繪制和修改，在電氣檢查無(wú)誤的情況下，購(gòu)買(mǎi)所需要的元器件(元器件應(yīng)考慮裕量)。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。最后將各個(gè)功能的電路程序組合起來(lái)，然后再進(jìn)行總體調(diào)試直到成功。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。通過(guò)按鍵設(shè)置年月日和星期，還具有秒表的功能。 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。 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 芯片的選擇本設(shè)計(jì)選用AT

21、89S52芯片，它是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K（0000H1FFFH）在線系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在線編程，也適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活、高效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K（0000H1FFFH）Flash，256字節(jié)（00HFFH）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），64K（0000HFFFFH）程序存儲(chǔ)器（ROM），32位I/O口線，看門(mén)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)

22、鐘電路。其中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）用于存放各種運(yùn)算的中間結(jié)果，作緩存和數(shù)據(jù)暫存，以及設(shè)置特征標(biāo)志等。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)（00HFFH）。按使用情況不同可分成低128字節(jié)（00H7FH）和高128字節(jié)（80HFFH）。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。整個(gè)片內(nèi)RAM區(qū)分布如圖3.1所示。圖3.1 片內(nèi)RAM區(qū)1.單片機(jī)的介紹單片機(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)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)

23、所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。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。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。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。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。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。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。早期的單片機(jī)都是8位或4

24、位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。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。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。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)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。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

25、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。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。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)。單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(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1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車(chē)上一般配備40多部

26、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。單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。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。單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤(pán)作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢(qián)也是低的，一般不超過(guò)10元即可.用它來(lái)做一些控制電器一類不是很復(fù)雜

27、的工作足矣了。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。2.時(shí)鐘電路的介紹時(shí)鐘電路工作原理：3.5電源經(jīng)過(guò)二極管和電感進(jìn)入分頻器后，分頻器開(kāi)始工作，和晶體一起產(chǎn)生振蕩，在晶體的兩腳均可以看到波形。晶體的兩腳之間的阻值在450-700歐之間。在它的兩腳各有1V左右的電壓，由分頻器提供。晶體兩腳常生的頻率總和是14.318M。 總頻（OSC）在分頻器出來(lái)后送到PCI槽的B16腳和ISA的B30腳。這兩腳叫OSC測(cè)試腳。也有的還送到南橋，目的是使南橋的頻率更加穩(wěn)定。在總頻OSC線上還電容?？傤l線的對(duì)地阻值在450-700歐之間，總頻

28、時(shí)鐘波形幅度一定要大于2V電平。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。 沒(méi)有總頻，南、北橋、CPU、CACHE、I/O、內(nèi)存上就沒(méi)有頻率。有了總頻，也不一定有頻率?？傤l一定正常，可以說(shuō)明晶體和分頻器基本上正常，主要是晶體的振蕩電路已經(jīng)完全正常，反之就不正常。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。系統(tǒng)時(shí)鐘的波形幅度一

29、定要大于1.5V，這兩腳的阻值在450-700歐之間，由南橋提供。 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。主板不開(kāi)機(jī)，RESET不正常，先查總頻。在主板上，時(shí)鐘線比AD線要粗一些，并帶有彎曲。3.復(fù)位電路的介紹復(fù)位電路，就是 利用它把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。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。以便回到原始狀態(tài)，重新進(jìn)行計(jì)算。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。一是在給電路通電時(shí)馬上進(jìn)行復(fù)位操作；二是在必要時(shí)可

30、以由手動(dòng)操作；三是根據(jù)程序或者電路運(yùn)行的需要自動(dòng)地進(jìn)行。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。再?gòu)?fù)雜點(diǎn)就有三極管等等配合程序來(lái)進(jìn)行了。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)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V5%，即4.755.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過(guò)4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開(kāi)始正常工作。3.2 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3.2所示圖3.2 實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu)框圖3.3 功能電路分析3.3.1

31、 時(shí)鐘電路實(shí)驗(yàn)板的時(shí)鐘振蕩源電路如圖3.3所示。其中JT 為11.0592MHz 的晶振，改變兩電容CB的值即可對(duì)此晶振頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。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。圖 3.3 時(shí)鐘電路3.3.2 復(fù)位電路如圖3.4所示為實(shí)驗(yàn)板的復(fù)位電路，當(dāng)RESET 信號(hào)為低電平時(shí)，實(shí)驗(yàn)板為工作狀態(tài)，當(dāng)RESET信號(hào)為高電平時(shí)，實(shí)驗(yàn)板為復(fù)位或下載程序狀態(tài)。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)。該復(fù)位電路能實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位，也能

32、手動(dòng)復(fù)位，一般復(fù)位時(shí)RESET應(yīng)保持20毫秒以上高電平，此復(fù)位時(shí)間由接地電容控制。圖 3.4 復(fù)位電路3.3.3 鍵盤(pán)電路圖3.5如圖3.5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44的陣列按鍵，P1.0P1.3為行線，P1.4P1.7為列線。SN74F244有一片選信號(hào)線，當(dāng)此口線為低電平時(shí)，A1A4與Y1Y4接通，反之，A1A4與Y1Y4斷開(kāi)。此鍵盤(pán)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。掃描時(shí)，先置P3.3口為高電平，向P1口送0EFH（

33、MOV P1，#0EFH），再置P3.3口為低電平，讀P1口（MOV A，P1），最后判斷P1口低4位哪位是低電平，若某位為低電平，則相應(yīng)按鍵被按下，如P1.0為低電平（ACC.0=0），則K1鍵被按下。3.3.4 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。字符型液晶顯示模塊是一類專門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式液晶顯示模塊。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

34、性。字符型液晶顯示模塊LCD1602是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件。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。（二）LCD1602功能介紹 LCD1602各引腳功能如表3.6所示。表3.6 LCD1602管腳功能表（1）基本操作時(shí)序：LCD1602 讀寫(xiě)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(xiě)時(shí)電平高低和變化。很顯然第二種更簡(jiǎn)單、直接，下面就列出典型讀寫(xiě)的時(shí)序要求，以方便編寫(xiě)程序。讀狀態(tài)-輸入：RS=L，R/W=H，E=H 輸出：D0-D7=狀態(tài)字寫(xiě)

35、指令-輸入：RS=L，R/W=L，D0-D7=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：D0-D7=數(shù)據(jù)寫(xiě)數(shù)據(jù)-輸入：RS=H，R/W=L，D0-D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖 輸出：無(wú)（2）狀態(tài)字說(shuō)明： 表3.8 狀態(tài)字表對(duì)控制器每次進(jìn)行讀寫(xiě)操作之前，都必須進(jìn)行讀寫(xiě)檢測(cè)，確保STA7為0（3）指令說(shuō)明： 表3.9 顯示模式設(shè)置表表3.10 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 表3.11 數(shù)據(jù)指針設(shè)置表（6）其他設(shè)置表3.12 其他設(shè)置指令表（三）LCD1602初始化過(guò)程

36、(1)延時(shí)15ms(2)寫(xiě)指令38H(不檢測(cè)忙信號(hào))(3)延時(shí)5ms(4) 寫(xiě)指令38H(不檢測(cè)忙信號(hào))(5)寫(xiě)指令5ms(6) 寫(xiě)指令38H(不檢測(cè)忙信號(hào))(7)之后每次寫(xiě)指令、讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)操作之前均需檢測(cè)忙信號(hào)(8)寫(xiě)指令38H：顯示模式設(shè)置(9)寫(xiě)指令08H：顯示關(guān)閉(10) 寫(xiě)指令01H：顯示清屏幕(11) 寫(xiě)指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置(12) 寫(xiě)指令0CH：顯示及光標(biāo)設(shè)置3.4 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。 第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)總體說(shuō)明本系統(tǒng)的程序采用C語(yǔ)言編

37、寫(xiě)，為了便于修改和調(diào)試，系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，程序的編寫(xiě)編譯在WAVE6000軟件中完成。首先對(duì)STC89C52、LCD1602、DS12C887進(jìn)行初始化，日歷信息通過(guò)LCD1602顯示出來(lái)，實(shí)際上芯片內(nèi)部的時(shí)間仍然在走。時(shí)鐘芯片向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求，單片機(jī)通過(guò)報(bào)警模塊進(jìn)行警報(bào)，此時(shí)，若按下四個(gè)按鍵中的任意一個(gè)，報(bào)警停止，LCD1602顯示的時(shí)間繼續(xù)精確顯示。20系統(tǒng)中有四個(gè)按鍵，即：設(shè)置鍵k1、切換鍵k2、上調(diào)鍵k3、下調(diào)鍵k4。（1）按下k1鍵，系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，再按下k2鍵可在除了溫度外的項(xiàng)目，如年、月、日、時(shí)、分、秒、星期、鬧鐘上停留，此時(shí)再按下上調(diào)鍵S3即可進(jìn)行加一操作，按下下調(diào)

38、鍵S4即可進(jìn)行減一的操作。（2）同時(shí)按下k1鍵和k2鍵會(huì)將當(dāng)前的時(shí)間恢復(fù)到程序中設(shè)定的默認(rèn)時(shí)間。（3）同時(shí)按下k3鍵和k4鍵可對(duì)鬧鐘進(jìn)行開(kāi)啟和關(guān)閉的操作。4.2 主程序軟件實(shí)現(xiàn)4.2.1主程序流程圖圖4.1 主程序流程圖4.2.2主程序代碼void main()lcd_init(); Start_calendar (); initial_irq (); enable_set = F; while(1)if ( enable_play_song ) play_song(); enable_play_song = F; update_display_data (); display_calende

39、r_and_temp (); if (enable_set) delay (100); update_set_display (cur_set_pos); /更新設(shè)置的信息display_calender_and_temp (); delay (100); date_timeTIME_SIGN_POS = :; continue; delay (200); flash_time_sign (); 4.4 LCD1602模塊軟件實(shí)現(xiàn)4.4.1 LCD1602液晶顯示模塊子程序流程圖圖4.3 LCD1602子程序流程圖4.4.2 LCD1602液晶顯示模塊子程序代碼#include #includ

40、e #include #include #include typedef.h#include common_funs.h#define LCD_DATA P2 sbit rs = P16;sbit rw = P15;sbit ep = P14;BOOL lcd_bz()BOOL result;rs = 0;rw = 1;ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();result = (BOOL)(LCD_DATA & 0 x80);ep = 0;return result;void lcd_wcmd(BYTE cmd)while(lcd_bz();rs = 0;

41、rw = 0;ep = 0;_nop_();_nop_();LCD_DATA = cmd;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 0;void lcd_pos(BYTE pos)lcd_wcmd(pos | 0 x80);void lcd_wdat(BYTE dat)while(lcd_bz();rs = 1;rw = 0;ep = 0;LCD_DATA = dat;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 1;_nop_();_nop_();_nop

42、_();_nop_();ep = 0;void lcd_write_line(BYTE line, BYTE *line_data) BYTE i = 0;lcd_pos(line * 0 x40);for (i = 0; line_datai != 0; i +)lcd_wdat(line_datai);void lcd_clear_line(BYTE line)BYTE i = 0;lcd_pos(line * 0 x40);for (i = 0; i 16; i +)lcd_wdat ( );void lcd_init()lcd_wcmd(0 x38);delay(1);lcd_wcmd

43、(0 x0c);delay(1);lcd_wcmd(0 x06);delay(1);lcd_wcmd(0 x01);delay(1);lcd_clear_line(0);lcd_clear_line(1); 4.5 DS12887模塊軟件實(shí)現(xiàn)4.5.1 DS12887模塊子程序流程圖圖4.4 DS12887時(shí)間顯示流程圖4.5.2 DS12887模塊子程序代碼#include #include #include #include #include typedef.h#include common_funs.h sbit key_tab = P10; sbit key_set = P11; sb

44、it key_up = P12; sbit key_down = P13; #define CENTURY_POS 0 #define YEAR_POS 2#define MONTH_POS 5#define DAY_POS 8#define HOUR_POS 11#define TIME_SIGN_POS 13#define MINUTE_POS 14#define WEEK_POS 0#define ALARM_SIGN_POS 4#define ALARM_HOUR_POS 5#define ALARM_MINUTE_POS 8#define clock_second XBYTE0 xf

45、f00 #define clock_second_a XBYTE0 xff01 #define clock_minute XBYTE0 xff02 #define clock_minute_a XBYTE0 xff03 #define clock_hour XBYTE0 xff04 #define clock_hour_a XBYTE0 xff05 #define clock_week XBYTE0 xff06#define clock_day XBYTE0 xff07#define clock_month XBYTE0 xff08#define clock_year XBYTE0 xff09

46、#define clock_a XBYTE0 xff0a#define clock_b XBYTE0 xff0b#define clock_c XBYTE0 xff0c#define clock_century XBYTE0 xff32#define clock_ram_first XBYTE0 xff0e#define clock_ram_second XBYTE0 xff33 BYTE *week7 = SUN,MON, TUE, WED, THU, FRI, SAT; BYTE date_time16 = 2,0,1,1,/,0,5,/,1,7, ,2,0,:,3,5; BYTE wee

47、k_alarm_temperature16 = , , , , , , , , , , , , , , , ;BYTE ALARM_STATE = A; #define SET_MODE_COUNT (7 + 1) void play_song(void);void lcd_init();void lcd_write_line(BYTE line, BYTE *line_data);void lcd_pos(BYTE pos);void lcd_clear_line(BYTE line);BYTE cur_set_pos = 0;BYTE enable_set = 0; BYTE enable

48、_play_song = 0; BYTE inc_bcd_value(BYTE bcd) if (bcd & 0 xF) = 9) return (bcd & 0 xF0) + 0 x10; return bcd + 1;BYTE dec_bcd_value (BYTE bcd) if (bcd & 0 xF) = 0) return (bcd&0 xF0) - 0X10)|0X9; return bcd - 1;void bcd_to_byte_string(uchar bcd, uchar *bcd_str) bcd_str0 = (bcd 4) + 0; bcd_str1 = (bcd

49、& 0 x0F) + 0; return ; void update_display_data() bcd_to_byte_string (dec_bcd_value(clock_century), &date_timeCENTURY_POS);bcd_to_byte_string (clock_year, &date_timeYEAR_POS); bcd_to_byte_string (clock_month, &date_timeMONTH_POS);bcd_to_byte_string (clock_day, &date_timeDAY_POS);bcd_to_byte_string (

50、clock_hour, &date_timeHOUR_POS);bcd_to_byte_string (clock_minute,&date_timeMINUTE_POS);memcpy (&week_alarm_temperatureWEEK_POS, week(clock_week & 0 xF) - 1, 3); week_alarm_temperatureALARM_SIGN_POS = ALARM_STATE; bcd_to_byte_string (clock_hour_a, &week_alarm_temperatureALARM_HOUR_POS);week_alarm_tem

51、peratureALARM_SIGN_POS + 3 = :;bcd_to_byte_string (clock_minute_a, &week_alarm_temperatureALARM_MINUTE_POS); void Start_calendar(void) BYTE i = clock_c;clock_a = 0 x20;clock_b = 0 x22; void Set_calendar (void) clock_a = 0 x70; clock_b = 0 x82 | 0 x20; /bcd,24 hourvoid enable_alarm (void) clock_b = 0

52、 x22;void disable_alarm (void) clock_b = 0 x2;void Set_default_calendar(void) Set_calendar();clock_century = 0 x21; /21 centruyclock_year = 0 x10; clock_month= 0 x08;clock_day = 0 x21;clock_hour = 0 x14;clock_minute = 0 x46;clock_second = 0 x00;clock_week = 07;clock_hour_a = clock_hour;clock_minute_a = inc_bcd_value (clock_minute);clock_second_a = 0 x00; clock_a = 0 x20;/select 32.768kvoid increase_value(BYTE cur_pos) switch (cur_pos) case 0: if ( clock_year = 0 x99) clock_century = inc_bcd_value(clock_century); clock