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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，廣泛應用于各個行業，目前單片機的應用已滲透到我們生活的各個領域，如手工業，建造業等。其應用領域也在不斷得擴展。在電子時鐘未出現之前，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，在社會上占有相當一部分市場。而利用單片機功能集成化高，造價便宜等相關特點，作為計時的工具，它要保證計時誤差在合理的范圍內，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計。如今，計算機領域突飛猛進的發展，使得一些電子元器件的應用普遍到各個角落。綜合上述優點，使用微型計算機是一種可靠方式。 我們小組在經過討論相關文獻資料，反復推敲后，決定利用所學知識，制作一個單片機電子時鐘。 1.2設計任務與要求 基于本學期所學的51單片機的定時器計時進行設計，通過編程控制51單片機內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設計目的 （1）通過對keil軟件的多次應用，編寫程序，鞏固了本學期所學的知識，提高分析程序的能力。 （2）對STC89C52單片機內部定時器的相關使用方法更加熟悉。 （3）熟悉LCD1602液晶顯示屏的使用方法。 （4）學會利用Proteus仿真軟件對設計的電路進行仿真，驗證電路功能是否正確，使設計更加簡便。 1.4總體設計方案 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，只要規定好相關范圍，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，我們的電子鐘就完成了，所以如何合理的編程，保證邏輯的嚴密性是最主要的任務。 2.1硬件原理 如圖2-2中STC89C52RC的9號引腳連接復位電路，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。 電子鐘系統由主控制器STC89C52芯片、單片機復位電路、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。 整個軟件的結構由定時器控制計時，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值狀態；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值。在不修改時間時定時器正常工作。當需要修改時間時，通過獨立按鍵k3控制單片機進入修改狀態，通過矩陣鍵盤確定要修改的數值，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。 2.1.1 STC89C52復位電路 在上電或復位過程中，控制CPU的復位狀態：這段時間內讓CPU保持復位狀態，而不是一上電或剛復位完畢就工作，防止CPU發出錯誤的指令、執行錯誤操作，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位電路的設計。單片機復位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現死機，按下重啟按鈕電腦內部的程序從頭開始執行。單片機也一樣，當單片機系統在運行中，受到環境干擾出現程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執行。而單片機復位電路設計的好壞,直接影響到整個系統工作的可靠性。我們小組在設計過程中，本來實驗的相關代碼寫的并沒有任何錯誤，但在連接單片機演示時卻出現了“死機”、“程序走飛”等現象,經詢問才得知這主要是單片機的復位電路設計不可靠引起的。 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。時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統的穩定性。 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。時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統的穩定性。時鐘電路就是一個振蕩器，給單片機提供一個節拍，單片機執行各種操作必須在這個節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模塊的應用非常廣泛,而各種液晶廠家均有提供幾乎都是同樣規格的1602模塊或兼容模塊，盡管各廠家的對其各自的產品命名不盡相同；1602字符型LCD 模塊最初采用的LCD控制器采用的是HD44780，在各廠家生產的1602模塊當中，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系統的軟件程序流程圖 該溫度檢測的軟件設計采用C語言編程。系統程序由主程序、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責Lcd1602初始化、其他函數初始化、定時器初始化、顯示基本數值、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數值位的遞增操作，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值。獨立按鍵用于控制進入修改狀態，矩陣按鍵用于修改需要的數值；當獨立按鍵按下k3，進入修改狀態，根據所需要的時間按下矩陣鍵盤對應的按鍵，按下后再按下k3，進入第二位數字的選擇模式，在矩陣鍵盤選擇個位的數值后生成所需的兩位數，通過特定按鍵將數值修改到所需位置。 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 本文系統的闡述了基于單片機的電子時鐘系統從理論到功能的實現的過程，該系統結構簡單清晰，操作簡單，成本低，易于實現，能夠顯示字符、時間，走時精準，還可以根據需要任意調整時間，很好的實現了其功能，滿足人們日常生活的需要。通過該設計也能夠很好的復習本學期學習的51型單片機的相關應用技術知識，滿足教學需要，也能對Proteus軟件的使用進行良好的鞏固，該設計與本學期學習的內容息息相關，在設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，也對我們的所學的知識進行了一定的考驗，是一個理想的電子產品設計，同時也讓我們明白了單片機應用的領域之廣。 4.1.1優點： 因為所使用的是51型單片機，因此電路設計并不復雜，又能滿足設計目的。實現效果明顯，能直觀的看出設計效果。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計。可以通過按鍵修改時間。與傳統的機械鐘相比，電子鐘具有走時準確、性能穩定、等優點。 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，因而可以在相關方面得到改進。 4.1.3可擴展功能： 在達到要求的基礎上外觀可以設計的更加美觀；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域，可以擴展紅外修改，通過紅外遙控修改時間，外加檢測環境溫度、濕度，空氣質量，光線強度等家庭環境檢測功能，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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