基于单片机的多功能电子钟的设计与实现Word格式.docx
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基于单片机的多功能电子钟的设计与实现Word格式.docx
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AT89S51;
单片机;
数字钟
Abstract
TheapplicationofSCMhavebroughttothelifeofpeopleabigchange.thispaperhasmainlyintroducedtheelectronictheclockbasedonAT89S51.Thehardwareoftheelectricclocksystemmainlyincludespowersupplycircuit,keycircuits,resetcircuit,clockingcircuitandabuzzercircuitandsoon.Softwarepartincludesthemainprogram,theinterruptclockprogram,showprogram,alarmclock,procedures,keyprocedureandsoon.Thedesignofthemainfunctionistorealizeelectronictimingandstrikeonschedule,includingtimingincludingonhourminutesseconds.Thedesignofitscharacteristicisthathardwarecircuitissimpledandmodular,softwareinpartonthesinglechipmicrocomputerexistingfunction,tojointheprogramtodesignideas,sobeconvenientfortheusertolearntouse,andatthesametimehopethatthroughthisarticlediscusses,onAT89S51readerscanhaveabetterknowledgeunderstanding.
Keywords:
AT89S51microcontroller;
Digitalclock
绪论
自有人类文明以来,我们就一直以各种各样的方式去记录时间,早在人类文明的初期就出现了万年历,但是很久一段时间,我们只是在书面文字的形式在记录,与此同时人类发明了一直沿用至今的时间记录方式是钟,而应用最为广泛的可谓是机械钟,但是近些年以来,随着电子通信技术的不断发展,我们通过不断的研究与创新。
万年历的记录方式已经不再局限于以书面文字的形式去记录,出现很多基于电子技术的以电脑软件或者电子产品形式的万年历,以这种方式记录的万年历我们称之为电子万年历。
与传统书面形式的万年历相比,电子万年历得到了广泛的应用和发展,人们逐渐的接受并且喜欢这种时间的记录方式,更胜的是电子时钟作为时间显示已经变成为一种时尚潮流。
时间对人们来说显得弥足珍贵,人们总是会在繁忙的工作面前忘记时间。
忘记了本已经计划好的要做的事情,如果事情本身不是很重要,我们可以一笑处之。
但是,如果这是一件非常重要的事情,那么这一时的耽误可能会给你带来巨大的影响。
那么有没有什么方式能帮人们记住时间并且能提醒繁忙的人们,我们下一步有重要的事情要做,该停下手中的事情去做更重要要的事情了,这里我们不能不提到电子钟了。
由于电子钟本身强大的功能和精确的时间记录,它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、剧院、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,使电子钟具有走时准确、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。
数字电子钟具有走时准确,一钟多用等特点,在生活中已经得到广泛的应用。
虽然现在市场上已有现成的电子钟集成电路芯片出售,价格便宜、使用也方便,但是人们对电子产品的应用要求越来越高,数字钟不但可以显示当前的时间,而且可以显示日期、农历、以及星期等,给人们的生活带来了方便。
另外数字钟还具备秒表和闹钟的功能,且闹钟铃声可自选,使一款电子钟具备了多媒体的色彩。
虽然目前市场上各式各样的电子时钟数不胜数,但在家用方面,多数是只针对时间显示,功能单一不能满足我们日常生活需求。
所以我们希望能有一种功能更加完善的电子钟的出现。
提及的多功能电子钟的应用,我们不得不说单片机,很大程度上来说,电子钟的发展是伴随着单片机发展的。
在社会迅速发展的今天,单片机的的运用已经渗透到我们生活的每个角落,也似乎很难找到哪个领域没有单片机的足迹。
智能仪表、医疗器械,导弹的导航装置,智能监控、通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,汽车的安全保障系统,动控制领域的机器人,数码像机、电视机、全自动洗衣机的控制,电话机以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。
概括的讲:
一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块,比如CPU,内存,并行总线,还有和硬盘作用相同的存储器件,不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多,不过价钱也是低的,一般不超过10元即可。
用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。
我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影。
它主要是作为控制部分的核心部件。
它是一种在线式实时控制计算机,在线式就是现场控制,需要的是有较强的抗干扰能力,较低的成本,这也是和离线式计算机的(比如家用PC)的主要区别。
单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。
SCM即单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)阶段,主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。
“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。
在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。
MCU即微控制器(MicroControllerUnit)阶段,主要的技术发展方向是:
不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。
它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。
从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。
在发展MCU方面,最著名的厂家当数Philips公司。
随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。
因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器;
Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel4004,标志着第一代微处理器问世,微处理器和微机时代从此开始。
因发明微处理器,霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。
1971年11月,Intel推出MCS-4微型计算机系统(包括4001ROM芯片、4002RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器)其中4004(下图)包含2300个晶体管,尺寸规格为3mm×
4mm,计算性能远远超过当年的ENIAC,最初售价为200美元。
1972年4月,霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel8008。
由于8008采用的是P沟道MOS微处理器,因此仍属第一代微处理器。
1973年intel公司研制出8位的微处理器8080;
1973年8月,霍夫等人研制出8位微处理器Intel8080,以N沟道MOS电路取代了P沟道,第二代微处理器就此诞生。
主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍,可存取64KB存储器,使用了基于6微米技术的6000个晶体管,处理速度为0.64MIPS(MillionInstructionsPerSecond)。
1975年4月,MITS发布第一个通用型Altair8800,售价375美元,带有1KB存储器。
这是世界上第一台微型计算机。
1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机,这也是单片机的问世。
Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器,广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。
当时,Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。
20世纪80年代初,Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上,推出了MCS-51系列8位高档单片机。
MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量,I/O口功能,系统扩展方面都有了很大的提高。
本文提出了一种基于AT89S52单片机的电子钟的设计方案,采用一个LCD显示。
本方案以AT89S52单片机作为主控核心,与蜂鸣器模块、按键模块、LCD显示等模块组成硬件系统。
在硬件系统中设有5个独立按键和一个LCD液晶显示器,能显示丰富的信息,根据使用者的需要可以随时对时间进行校准、选择时间、是否为闰年等,综上所述此电子钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等许多优点,符合电子仪器仪表的发展趋势,具有广阔的市场前景。
本文总体上分为3部分,分别是系统硬件设计与实现、系统软件设计与测试与结果分析。
其中系统软硬件设计与实现包括系统硬件概述、方案论证、AT89S52单片机概述、AT89S52最小系统的设计、主要单元电路的设计。
系统软件设计包括软件系统的简介、主程序设计、LCD驱动及液晶显示、按键识别及处理与闹钟程序。
测试与结果分析包括硬件测试、软件测试和测试结果分析与结论。
1系统的硬件设计与实现
1.1系统硬件概述
本电路是由AT89S52单片机为主控制核心,具有在线编程功能,低功耗,能在3V超低压工作;
其内部带有4KB在线可编程Flash存储器的单片机,无须外扩程序存储器,硬件电路主要由四部分构成:
复位电路,键盘,蜂鸣器以及显示电路,显示部份由LCD液晶显示屏显示,具体系统结构图见图1.1所示。
图1.1系统结构图
复位电路用于恢复电子钟为初始设置状态,键盘模块用于设置电子钟的时间和日期,LCD液晶显示屏用于显示电子钟的时间和日期,蜂鸣器模块则使电子钟具有报时的功能。
1.2方案论证
1.2.1单片机芯片的选择方案和论证
方案一:
采用AT89C51芯片作为硬件的核心,采用FlashROM,内部具有4KB的ROM存储空间,能在3V的超低压下工作,而且与MCS-51系列单片机性能完全兼容,因为不具备ISP在线编程技术,所以运用于电路设计中时,会造成一定的影响。
当在对电路进行调试时,由于程序错误的修改或对程序的新增功能需要烧入程序时
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- 基于 单片机 多功能 电子钟 设计 实现