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1.1選題的意義和背景 單片機自問世以來，就以其高性能、低成本的特點受到人們的歡迎，廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，目前單片機的應(yīng)用已滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，如手工業(yè)，建造業(yè)等。其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷得擴展。在電子時鐘未出現(xiàn)之前，人們采用石英鐘，但這種石英鐘在夜間的時候無法看到時間，所以電子時鐘的出現(xiàn)為人們的生活提供了極大的便利，得到了社會的歡迎，在社會上占有相當(dāng)一部分市場。而利用單片機功能集成化高，造價便宜等相關(guān)特點，作為計時的工具，它要保證計時誤差在合理的范圍內(nèi)，由于該作品不需要用到精確計時等科研方面，所以可以采用簡單的微型計算機進行設(shè)計。如今，計算機領(lǐng)域突飛猛進的發(fā)展，使得一些電子元器件的應(yīng)用普遍到各個角落。綜合上述優(yōu)點，使用微型計算機是一種可靠方式。 我們小組在經(jīng)過討論相關(guān)文獻資料，反復(fù)推敲后，決定利用所學(xué)知識，制作一個單片機電子時鐘。 1.2設(shè)計任務(wù)與要求 基于本學(xué)期所學(xué)的51單片機的定時器計時進行設(shè)計，通過編程控制51單片機內(nèi)部的定時器進行計時，并通過Lcd1602液晶顯示屏反饋所記錄下的時間和日期，時間和日期可以通過矩陣鍵盤進行修改，該作品因為沒有用到外接模塊的使用所以無需涉及到外部電路的連接，沒用使用DS1302時鐘芯片，不用掉電保存。 1.3設(shè)計目的 （1）通過對keil軟件的多次應(yīng)用，編寫程序，鞏固了本學(xué)期所學(xué)的知識，提高分析程序的能力。 （2）對STC89C52單片機內(nèi)部定時器的相關(guān)使用方法更加熟悉。 （3）熟悉LCD1602液晶顯示屏的使用方法。 （4）學(xué)會利用Proteus仿真軟件對設(shè)計的電路進行仿真，驗證電路功能是否正確，使設(shè)計更加簡便。 1.4總體設(shè)計方案 通過分析可以知道，所要得到的時間信息為時、分、秒、年、月、日。我們可以通過定時器計時的方式，秒位每秒加一，到60后歸零，分位加一，以此類推，只要規(guī)定好相關(guān)范圍，例如：分秒的最大值為60，時的最大值為12或24等，再通過液晶顯示示數(shù)，我們的電子鐘就完成了，所以如何合理的編程，保證邏輯的嚴(yán)密性是最主要的任務(wù)。 2.1硬件原理 如圖2-2中STC89C52RC的9號引腳連接復(fù)位電路，18、19號引腳連接晶振電路，10號為RXD，11號為TXD與VCC和GND可以通過TTL燒錄程序。 電子鐘系統(tǒng)由主控制器STC89C52芯片、單片機復(fù)位電路、獨立按鍵電路、時鐘振蕩、LCD1602顯示屏幕還有矩陣按鍵電路組成。 整個軟件的結(jié)構(gòu)由定時器控制計時，Lcd1602顯示時間、日期，通過外接的矩陣鍵盤修改時間，獨立按鍵k3控制電子鐘進入修改數(shù)值狀態(tài)；定時器在單片機通電后開始計時，液晶顯示屏幕每隔0.2秒顯示時間和日期的數(shù)值。在不修改時間時定時器正常工作。當(dāng)需要修改時間時，通過獨立按鍵k3控制單片機進入修改狀態(tài)，通過矩陣鍵盤確定要修改的數(shù)值，通過特定的按鍵選擇確定要修改的位置，修改完成后自動重新進入正常工作狀態(tài)。 2.1.1 STC89C52復(fù)位電路 在上電或復(fù)位過程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)：這段時間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯誤的指令、執(zhí)行錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。 STC89C52RC工作電路論用戶使用哪種類型的單片機,總要涉及到單片機復(fù)位電路的設(shè)計。單片機復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機也一樣，當(dāng)單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。而單片機復(fù)位電路設(shè)計的好壞,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。我們小組在設(shè)計過程中，本來實驗的相關(guān)代碼寫的并沒有任何錯誤，但在連接單片機演示時卻出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛”等現(xiàn)象,經(jīng)詢問才得知這主要是單片機的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的。 2.1.2 STC89C52時鐘電路 時鐘在單片機中非常重要，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)。時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 時鐘在單片機中非常重要，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)。時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。時鐘電路就是一個振蕩器，給單片機提供一個節(jié)拍，單片機執(zhí)行各種操作必須在這個節(jié)拍的控制下才能進行。因此單片機沒有時鐘電路是不會正常工作的。 2.1.3 STC89C52顯示電路 1602字符型LCD模塊的應(yīng)用非常廣泛,而各種液晶廠家均有提供幾乎都是同樣規(guī)格的1602模塊或兼容模塊，盡管各廠家的對其各自的產(chǎn)品命名不盡相同；1602字符型LCD 模塊最初采用的LCD控制器采用的是HD44780，在各廠家生產(chǎn)的1602模塊當(dāng)中，基本上也都采用了與之兼容的控制IC，所以從特性上基本上是一樣的；當(dāng)然，很多廠商提供了不同的字符顏色、背光色之類的顯示模塊。 3.1系統(tǒng)的軟件程序流程圖 該溫度檢測的軟件設(shè)計采用C語言編程。系統(tǒng)程序由主程序、定時器0程序、液晶顯示程序和獨立按鍵子程序、矩陣按鍵子程序等部分組成 3.2主程序流程 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)Lcd1602初始化、其他函數(shù)初始化、定時器初始化、顯示基本數(shù)值、獨立按鍵和矩陣按鍵初始化和檢測，其程序流程見圖3-2所示: 3.3相關(guān)程序分析 3.3.1 定時器計時 ： 定時器通過時鐘電路實時計時每秒加一并完成對應(yīng)數(shù)值位的遞增操作，如秒鐘滿六十歸零然后分鐘加一，分鐘滿六十歸零然后小時加一等等。 程序如下： 3.3.2 獨立按鍵與矩陣按鍵 獨立按鍵與矩陣按鍵的作用是修改顯示的時間和日期數(shù)值。獨立按鍵用于控制進入修改狀態(tài)，矩陣按鍵用于修改需要的數(shù)值；當(dāng)獨立按鍵按下k3，進入修改狀態(tài)，根據(jù)所需要的時間按下矩陣鍵盤對應(yīng)的按鍵，按下后再按下k3，進入第二位數(shù)字的選擇模式，在矩陣鍵盤選擇個位的數(shù)值后生成所需的兩位數(shù)，通過特定按鍵將數(shù)值修改到所需位置。 程序如下： 圖3.3.2（1） 圖3.3.2（2） 圖3.3.2（3） 圖3.3.2（4） 圖3.3.2（5） 3.3.3 Lcd1602顯示 Lcd1602是一款使用廣泛的液晶顯示屏，它顯示穩(wěn)定，功耗小，使用簡單。是電子鐘的顯示模塊。 程序如下： 圖3.3.3（1） 圖3.3.3（2） 4.1總結(jié) 本文系統(tǒng)的闡述了基于單片機的電子時鐘系統(tǒng)從理論到功能的實現(xiàn)的過程，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單清晰，操作簡單，成本低，易于實現(xiàn)，能夠顯示字符、時間，走時精準(zhǔn)，還可以根據(jù)需要任意調(diào)整時間，很好的實現(xiàn)了其功能，滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰�。通過該設(shè)計也能夠很好的復(fù)習(xí)本學(xué)期學(xué)習(xí)的51型單片機的相關(guān)應(yīng)用技術(shù)知識，滿足教學(xué)需要，也能對Proteus軟件的使用進行良好的鞏固，該設(shè)計與本學(xué)期學(xué)習(xí)的內(nèi)容息息相關(guān)，在設(shè)計過程中也體會到了一定的樂趣，也讓我們明白了知識的來之不易，明明是一個很簡單的電子時鐘，也對我們的所學(xué)的知識進行了一定的考驗，是一個理想的電子產(chǎn)品設(shè)計，同時也讓我們明白了單片機應(yīng)用的領(lǐng)域之廣。 4.1.1優(yōu)點： 因為所使用的是51型單片機，因此電路設(shè)計并不復(fù)雜，又能滿足設(shè)計目的。實現(xiàn)效果明顯，能直觀的看出設(shè)計效果。時間計時具有實用性，在平時日常生活中也不失為一件好的小設(shè)計�？梢酝ㄟ^按鍵修改時間。與傳統(tǒng)的機械鐘相比，電子鐘具有走時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、等優(yōu)點。 4.1.2缺點： 由于使用的軟硬件過于簡單，在時間的推移下可能出現(xiàn)一定的誤差，無法完成測量時間的基本功能，按鍵修改方面也過于繁瑣，Lcd1602液晶顯示屏所顯示的范圍也過于狹小，因而可以在相關(guān)方面得到改進。 4.1.3可擴展功能： 在達到要求的基礎(chǔ)上外觀可以設(shè)計的更加美觀；可以增加鬧鐘功能，倒計時功能，計時器功能等現(xiàn)代電子鐘及手機時鐘常用的基本功能等。電子鐘用于定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播及自動控制等各個領(lǐng)域，可以擴展紅外修改，通過紅外遙控修改時間，外加檢測環(huán)境溫度、濕度，空氣質(zhì)量，光線強度等家庭環(huán)境檢測功能，亦可通過增添智能芯片，使其成為一個智能時鐘。使其更為現(xiàn)代化，更具科技感，滿足日益劇增的日常生活需求。
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2019-1-11 21:24 上傳
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電子時鐘
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