完整版单片机电脑数字钟毕业设计.docx
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完整版单片机电脑数字钟毕业设计
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江西机电职业技术学院
毕业设计任务书
设计课题:
单片机电脑数字钟
系部:
电气工程系
专业:
机电一体化
班级:
09大专机电(9)班
姓名:
李冬林
学号:
54
指导老师:
魏洪昌
时间:
2011年9月
第一章绪论
1.1电脑时钟的背景
1.2电脑时钟的意义
1.3电脑时钟的应用
第二章整体设计方案
2.1单片机的发展历史与选择
2.2单片机的基本结构
第三章单片机音乐播放器的硬件设计
3.1系统设计
3.2LED显示电路
第四章单片机音乐播放器的软件设计
4.1系统软件设计流程图
4.2电脑时钟的原理图
4.3主程序
第五章系统仿真
5.1PROTUES软件介绍
5.2电脑时钟系统PROTUES仿真
第六章调试与功能说明
6.1硬件调试
6.2系统性能测试与功能说明
6.3系统错误分析
6.4软件调试问题及解决
结束语
致谢
参考文献
摘 要:
近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展,单片机的应用正在不断地走向深入,由于它具有功能强,体积小,功耗低,价格便宜,工作可靠,使用方便等特点,因此越来越广泛地应用各个领域.
本文的电脑时钟系统是以单片机(AT89C51)为核心,LCD1602液晶显示器显示,使用DS1302实时时钟日历芯片完成时钟日历的基本功能,同时利用DS18B20温度传感器测量环境温度能够实现日常的时钟显示,同时具有时钟日期调整功能。
具体介绍应用Proteus的ISIS软件进行单片机系统的电脑时钟钟设计与仿真的实现方法。
该方法既能准确验证所设计的系统是否满足技术要求,又能提高系统设计的效率和质量,降低开发成本,具有推广价值。
关键词:
AT89C51;LCD1602;DS1302;DS18B20
Abstract
Inrecentyears,withcomputersintheinfiltrationandthedevelopmentoflarge-scaleintegratedcircuits.SCMapplicationissteadilydeepening,asit,smallsize,lowpowerdissipation,lowprices,reliable,easytousefeatures,itis
particularlysuitedtoandcontrolofthesystem,increasinglywidelyusedinvariousfields.
Thisarticledescribesancouputerbellsystemissingle-chipmicrocomputer(AT89C51)asthecore,Canrealizedailyclockdisplay,LCD1602LCDdisplay,useDS1302real-timeclockcalendarchipsclockcalendar,atthesametimeusethebasicfunctionofthetemperaturesensorDS18B20measuringenvironmentaltemperature,butalsoofProteus'sISISsoftwareoftheelectronicsingle-chipsystemclocktoachievethedesignandsimulationmethodsindetails.Themethodcannotonlytestthepropertyofthesystemprecisely,butalsoimprovedevelopmentefficiencyandreducedevelopmentcost,whichvaluesinpopularity.
Keywords:
AT89C51;LCD1602;DS1302;DS18B20
第一章绪论
1.1电脑时钟的背景
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到了社会的各个领域,有力的推动和提高了社会生产力的发展与信息化程度,同时也使现代电子产品性能进一步提升,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容易使人忘记当前的时间。
然而遇到重大事情的时候,一旦忘记时间,就会给自己或他人造成很大麻烦。
平时我们要求上班准时,约会或召开会议必然要提及时间;火车要准点到达,航班要准点起飞;工业生产中,很多环节都需要用时间来确定工序替换时刻。
所以说能随时准确的知道时间并利用时间,是我们生活和工作中必不可少的[1]。
想知道时间,手表当然是一个很好的选择,但是,在忙碌当中,我们还需要一个“助理”及时的给我们提醒时间。
所以,计时器最好能够拥有一个定时系统,随时提醒容易忘记时间的人。
最早能够定时、报时的时钟属于机械式钟表,但这种时钟受到机械结构、动力和体积的限制,在功能、性能以及造价上都没办法与电子时钟相比。
1.2电脑时钟的意义
电脑时钟是采用电子电路实现对时、分、秒进行数字显示的计时装置,广泛应用于个人家庭,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,使得电脑时钟的精度,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、0按时自动打铃、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电脑时钟的应用
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。
电脑时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化,拥有时间精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点,被广泛应用于生活和工作当中。
当今市场上的电子时钟品类繁多,外形小巧别致。
也有体型较大的,诸如公共场所的大型电子报时器等。
电脑时钟首先是数字化了的时间显示或报时器,在此基础上,人们可以根据不同场合的要求,在时钟上加置其他功能,比如定时闹铃,万年历,环境温度、湿度检测,环境空气质量检测,USB扩展口功能等。
本设计电脑时钟主要功能为:
1、具有时间显示和手动校对功能,24小时制;
2、具有年、月、日显示和手动校对功能;
3、具有复位功能。
4、具有环境温度采集和显示功能。
第二章整体设计方案
2.1单片机的发展历史与选择
历史:
(1)4位单片机
1975年,美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS-1000;此后,各个计算机公司竞相推出四位单片机。
日本松下公司的MN1400系列,美国洛克威尔公司的PPS1系列等。
四位单片机的主要应用领域有:
PC机的输入装置,电池充电器,运动器材,带液晶显示的音视频产品控制器,一般家用电器的控制及遥控器,电子玩具,钟表,计算器,多功能电话等。
(2)8位单片机
1972年,美国Intel公司首先推出8位微处理器8008,并于1976年9月率先推出MCS-48系列单片机。
在这以后,8位单片机纷纷面市。
例如,莫斯特克和仙童公司合作生产的3870系列,摩托罗拉公司生产的6801系列等。
随着集成电路工艺水平的提高,一些高性能的8位单片机相继问世。
例如,1978年摩托罗拉公司的MC6801系列及齐洛格公司的Z8系列,1979年NEC公司的UPD78XX系列。
这类单片机的寻址能力达64KB,片内ROM容量达4--8KB,片内除带有并行I\O口外,还有串行I\O口,甚至还有A\D转化器功能。
8位单片机由于功能强,被广泛用于自动化装置、智能仪器仪表、智能接口、过程控制、通信、家用电器等各个领域。
(3)16位单片机
1983年以后,集成电路的集成度可达几十万只管片,各系列16位单片机纷纷面市。
这一阶段的代表产品有1983年Intel公司推出的MCS-96系列,1987年Intel推出了80C96,美国国家半导体公司推出的HPC16040,NEC公司推出的783XX系列等。
16位单片机主要用于工业控制,智能仪器仪表,便携式设备等场合。
(4)32位单片机
随着高新技术只智能机器人,光盘驱动器,激光打印机,图像与数据实时处理,复杂实时控制,网络服务器等领域的应用与发展,20世纪80年代末推出了32位单片机,如Motorlora公司的MC683XX系列,Intel的80960系列,以及近年来流行的ARM系列单片机。
32位单片机是单片机的发展趋势,随着技术的发展及开发成本和产品价格的下降,将会与8位单片机并驾齐驱。
(5)64位单片机
近年来,64位单片机在引擎控制,智能机器人,磁盘控制,语音图像通信,算法密集的实时控制场合已有应用,如英国Inmos公司的TransputerT800是高性能的64位单片机。
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IO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IO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IO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AD、PWM、PCA(可编程计数器阵列)、WDT(监视定时器---看家狗)、高速IO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(如C语言)来开发单片机的程序。
使用高级语言可以降低开发难度,缩短开发周期,增强软件的可读性和可移植性,便于改进和扩充功能。
3、低电压和低功耗
单片机的嵌入式应用决定了低电压和低功耗的特性十分重要。
由于CMOS等工艺的大量采用,很多单片机可以在更低的电压下工作(1.2V或0.9V),功耗已经降低到uA级。
这些特性使得单片机系统可以在更小电源的支持下工作更长的时间。
4、低价格
单片机应用面广,使用数量大,带来的直接好处就是成本的降低。
目前世界各大公司为了提高竞争力,在提高单片机性能的同时,十分注意降低其产品的价格。
下面大致介绍一下单片机的主要应用领域和特点。
(1
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