发布时间 : 星期日 文章基于51单片机的日历时钟显示系统设计学士学位论文更新完毕开始阅读149a4416b94ae45c3b3567ec102de2bd9705de56
第一章 绪论
1.1 选题意义
随着进入21世纪，现代科技的进一步发展。新产品、新技术层出不穷，电子技术的发展更是日新月异。可以毫不夸张地说，电子技术的应用无处不在，电子技术正在不断的改变着我们的生活，改变着我们的世界。在这快速发展的时代，时间对人们来说是越来越宝贵，在快节奏的生活里，人们往往忘记了时间。一旦遇到重要的事情，忘记时间这将会带来很大的损失。因此我们需要一个定时系统来提醒这些忙碌的人，而电子钟可以给人们带来了极大的方便，使人们掌握准确的时间，从而挽回那些损失。
随着大规模集成电路技术的发展，已经可以将CPU、RAM、ROM、定时/计数器以及输入/输出(I/O)接口电路等计算机的主要部件集成在一块集成电路芯片上，这样组成的芯片级的微型计算机就是“单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)”。由于单片机从功能和形态来说都是作为控制领域应用的要求而诞生的，并且发展到新一代80C52、M68HC11系列单片机时，在其中着力扩展了各种控制功能，如模/数(A/D)转换、脉宽调制(PWM)、计数器捕获/比较逻辑(PCA)、高速I/O口和WDT等，已突破了微型计算机的传统内容。所以更准确的叫法应是微控制器(Micro Controller Unit—MCU)。由于单片机具有灵活性强、成本低、功耗低、保密性好等特点，所以电子钟一般都以单片机为核心，外加一些外围设备来实现。单片机应用的重要意义还在于，他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电子钟，电子钟是采用数字电路实现对时、分、秒计时的装置，广泛用于个人家庭，车站，办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，随着科技的发展，让你们对电子产品的应用要求越来越高，电子钟不但可以显示当前的时间，而且可以显示日期，给人们的生活带来了方便。
1.2 当今应用领域电子钟的发展趋势
单片机的发展大致经历了三代：
第一代：以1976年推出的MCS-48系列为代表，其主要的技术特征是将CPU和计算机外围电路集成到了一个芯片上，成为与通用CPU分道扬镳的标志。
第二代：以MCS-的8051、8052为代表。主要技术特点是向外部接口电路扩展，以实现微控制器化。代表产品为Intel公司MCS-51，Motorola公司68HC05。
第三代：以89C51系列单片机为代表，这个时期的产品以CMOS化为特色，以完善的单片机的控制功能为己任。89C51是80C51含EEPROM的产品。这两种单片机有两级或三级程序存储器保密系统，用以保护EPROM或EEPROM中的程序，以防止非法复制。近几年，单片机竞相采用Flash存储器，它可以取代PROM、EPROM、OTP和EEPROM。利用Flash存储器可高速读/写的特点实现在系统编程ISP和在应用编程IAP。
近些年，随着科技的发展和社会的进步，人们对电子钟的要求也越来越高，传统的时
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钟已不能满足人们的需求。新型的电子时钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化。传统的电子钟从硬件电路设计方面来说，开发起来很麻烦，费工费时。抗干扰的问题也比较突出，由于体积相对大一些，使用起来也不是很方便。而现在的电子时钟硬件简单，灵活性强、成本低、功耗低、保密性好，使用方便。
目前，国际上的电子钟正从模拟式向数字式，由集成化向智能化的方向飞速发展。如今，随着数字芯片的诞生，曾经令人眼花缭乱的电路。密密麻麻焊接在一起的元器件，如今已经被一个小小的、毫不起眼的芯片代替了。
1.3 本课题主要研究的内容
本课题研究的是基于单片机AT89S52的控制来设计带日历电子钟。在查阅了大量资料后，决定采用基于AT89S52单片机的电子钟设计方案。本方案以AT89S52单片机作为主控核心，与时钟芯片DS1302、LCD1602液晶显示屏组成硬件系统。此硬件系统能显示丰富的信息。综上所述此电子钟具有读取方便、显示直观、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场背景。
通过一系列的仿真，仿真结果证明，设计的带日历电子钟完全达到了课题预期制定的各项功能指标，成功的完成了课题的最终目标。
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第二章 系统方案论证
2.1 系统具体要求
(1) 设计内容
1) 设计一个带日历的电子钟。
2) 完成5000汉字的与设计内容有关的英文资料的翻译。 (2) 设计的主要功能与设计要求 1) 满足电子钟的基本功能： 2) 带日历：正常显示年月日
2.2 系统基本方案的选择和论证
该系统既可以通过纯硬件实现，也可以通过软硬件相结合实现。根据电子时钟的核心部件——秒信号的产生原理，通常有三种形式：
(1) 采用NE555时基电路的实现形式 采用NE555时基电路或其他振荡电路产生秒脉冲信号，作为秒加法电路的时钟信号或微处理器的外部中断输入信号，可构成电子钟。由555构成的妙脉冲输发生器电路如图2-1所示。输出的脉冲信号Vo的频率f=1.443/(RA+2RB)*C，可通过调节这三个参数，使输出Vo的频率为精确的1Hz。
(2) 采用石英钟专用的实现形式
采用石英钟专用计时芯片实现的电子钟，具有实现简单、计时精度高的特点。石英计时芯片
图2-1 基于555的妙脉冲发生器 （简称“机心”）比较多，常见的型号有 STP5512F，
SM5546A和D60400等。现结合康巴丝石英汇钟常用的STP5512F型为例做一简单介绍。利用5512F的2秒输出信号作为秒加法电路的计数脉冲，可实现电子时钟。5512F的引脚图如图2-2所示：
其中，引脚7、8为外接晶振及振荡电路，引脚1接电源正
图2-2 5512F的引脚图 极，电源为1.5V，引脚3、4原为指针用步进电机线圈的输出
驱动，这里可用3脚作为脉冲输出，频率决定于外接晶振的频率。
(3) 采用基于单片机的实现形式 利用单片机的智能性，可方便地实现具有智能电子钟的设计。由于微处理器均具有时钟振荡系统，利用系统时钟借助微处理器的定时/计数器可实现电子钟功能。虽然，系统时钟的误差较大，电子钟的累积误差也可能较大，但可以通过误差修正软件加以修正。
在总体设计思路中，我将其与过去学习过的数字电路进行了比较，决定采用单片机的实现形式。
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2.2.1 单片机芯片的选择方案和论证
方案一：
采用89C51芯片作为硬件核心，其为高性能CMOS 8位单片机，该芯片采用Flash ROM，内部具有4KB的可反复擦写的只读程序存储器 （PEROM）、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）、32位可编程I/O口线、2个16位定时/计数器、6个中断源、可编程串行UART通道及低功耗空闲和掉电模式，能于3V的超低压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。
方案二：
采用AT89S52，片内ROM全都采用Flash ROM，能以3V的超低压工作，同时也与MCS-51系列单片机完全兼容，该芯片内部存储器为8KB ROM存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。
系统采用方案二。 2.2.2 显示器件的选择方案和论证
方案一：
采用LED数码管动态扫描，LED数码管是利用二极管发光显示数字和字母，具有亮度大，通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。LED数码管价格适中，对于显示数字合适。采用动态扫描法与单片机连接时，虽然占用的单片机口线少，但是由于它工作电流较大，显示的信息量有限，连线还需要花费一点时间，若在此题目中应用就会受到很大的限制，所以不用此种作为显示。
方案二：
采用LCD1602液晶显示屏，LCD1602液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字，图形，显示多样，清晰可见。而且液晶显示有功耗低、体积小、重量轻、寿命长、不产生电磁辐射污染等优点。所以在此设计中采用LCD液晶显示屏。
系统采用方案二。 2.2.3 时钟电路的选择方案和论证
方案一：
直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒的计时。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大，所以不采用此方案。
方案二：
采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对年、月、日、星期、时、分、秒以及闰年补偿的年进行计数，31个字节的静态RAM作为数据暂存区，工作电压2.5V~5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA。而且精度高、接线少、使用起来非常方便。所以在此设计中采用DS1302进行计时。
系统采用方案二。
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