通信电子单片机数字钟毕业论文

通信电子单片机数字钟毕业论文姓名：田芳芳学号：50605264系：电信工程系专业：计算机通信指导教师：蔡志军完成时间：2010年11月25日石家庄邮电职业技术学院毕业设计（论文）任务书姓名田芳芳学号50605264专业计算机通信班级电0605-52毕业设计（论文）题目通信电子单片机数字钟毕业论文指导教师姓名蔡志军职称或职务工作单位毕业设计（论文）内容：数字电子钟的背景、意义和应用；整体的设计方案单片机的选择和基本结构；最小系统设计、LED显示电路、键盘控制电路；软件设计系统软件设计流程图、数字电子钟的原理图；PROTUES软件介绍、电子钟系统PROTUES仿真；系统性能测试与功能说明、系统时钟误差分析、硬盘调试，软件调试问题及解决。基本要求：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。重点研究问题：LED显示电路：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。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。主要设计方法（或步骤）：首先确定实现数字电子钟的应用程序，确定电子钟的电路图然后进行仿真，对元器件进行焊接，焊接后用用万用表进行测试。测试电路的焊接点下载程序。主要参考文献、资料：《MCS—51/96系列单片机原理及应用》《AT89系列单片机原理与接口技术》《单片机原理及应用》《C程序设计》《单片机原理与实用技术》《电子技术基础》《电路基础》《电路与电子技术》《电路基本分析》计划进度：2010年10月17日—2010年10月19日选择设计所需元器件，列清单购买。2010年10月20日—2010年10月25日确定实现数字电子钟的应用程序。2010年10月26日—2010年10月29日确定实现数字电子钟的电路图。2010年10月30日—2010年11月02日在Protues软件中仿真2010年11月03日—2010年11月06日焊接元器件，焊最小系统。2010年11月07日—2010年11月10日万用表测试各点观察是否焊接良好。2010年11月11日—2010年11月14日焊接下载电路和显示电路。2010年11月15日—2010年11月17日万用表测试电路的焊接点。2010年11月18日—2010年11月21日下载程序2010年11月21日—2010年11月28日完成毕业论文指导教师签字：年月日摘要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。目录第一章绪论1.1数字电子钟的背景…………………………………………………………11.2数字电子钟的意义…………………………………………………………11.3数字电子钟的应用…………………………………………………………1第二章整体设计方案2.1单片机的选择………………………………………………………………32.2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………………………………………………………………53.2LED显示电路………………………………………………………………53.3键盘控制电路………………………………………………………………7第四章数字钟的软件设计4.1系统软件设计流程图………………………………………………………94.2数字电子钟的原理图………………………………………………………12第五章系统仿真5.1PROTUES软件介绍…………………………………………………………145.2电子钟系统PROTUES仿真…………………………………………………14第六章调试与功能说明6.1硬盘调试……………………………………………………………………156.2系统性能测试与功能说明…………………………………………………156.3系统时钟误差分析…………………………………………………………156.4软件调试问题及解决………………………………………………………15参考文献……………………………………………………………………………171页第一章绪论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。1页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。2页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（2）高效率和高性能（3）低电压和低功耗（4）低价格目前，我国生产很多型号的单片机，在此，我们采用型号为STC89C52的单片机。因为：STC89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-52指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C52提供了高性价比的解决方案。STC89C52是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，STC89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。2.2单片机的基本结构MCS-52单片机内部结构8052单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数3页器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。图2-1单片机8052的内部结构4页第三章数字钟的硬件设计3.1最小系统设计图3-1单片机最小系统的结构图单片机的最小系统是由电源、复位、晶振、/EA=1组成。3.2LED显示电路显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据，按照材料及产品工艺，单片机应用系统中常用的显示器有：发光二极管LED显示器、液晶LCD显示器、CRT显示器等。LED显示器是现在最常用的显示器之一，如下图所示。5页图图3-2LED显示器的符号图发光二极管（LED）由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件（半导体显示器）。分段式显示器（LED数码管）由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或符号。LED数码管有共阳、共阴之分。图是共阳式、共阴式LED数码管的原理图和符号。图3-3共阳式、共阴式LED数码管的原理图和数码管的符号图显示电路显示模块需要实时显示当前的时间,即时、分、秒，因此需要6个数码管，另需两个数码管来显示横。采用动态显示方式显示时间，硬件连接如下图所示，时的十位和个位分别显示在第一个和第二个数码管，分的十位和个位分别显示在第四个和第五个数码管，秒的十位和个位分别显示在第七个和第八个数码管，其余数码管显示横线。LED显示器的显示控制方式按驱动方式可分成静态显示方式和动态显示方式两种。对于多位LED显示器，通常都是采用动态扫描的方法进行显示，其硬件连接方式如下图所示。6页图3-4数码管的硬件连接示意图数码管使用条件：a、段及小数点上加限流电阻b、使用电压：段：根据发光颜色决定；小数点：根据发光颜色决定c、使用电流：静态：总电流80mA（每段10mA）；动态：平均电流4-5mA峰值电流100mA数码管使用注意事项说明：（1）数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引角；（2）焊接温度：260度；焊接时间：5S（3）表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。3.3键盘控制电路该设计需要校对时间，所以用三个按键来实现。按khour来调节小时的时间，按kmin来调节分针的时间，按ksec来调节秒的时间。7页下图是按键硬件连接图。图3-5按键控制