畢業(yè)設(shè)計（論文）單片機(jī)節(jié)能環(huán)保多功能數(shù)字電子鐘設(shè)計

1、南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院（畢業(yè)論文）南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計題 目： 節(jié)能環(huán)保多功能數(shù)字電子鐘設(shè)計 作 者： 學(xué) 號： 系 ： 自動控制系 專 業(yè)： 電氣自動化技術(shù) 班 級： 08電氣自動化301班 指導(dǎo)者： 講師 (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))2011 年 4 月 iii節(jié)能環(huán)保多功能數(shù)字電子鐘設(shè)計摘 要：單片機(jī)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生活中的各個領(lǐng)域。單片機(jī)以其體積小、功能全、性價比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在許多行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用。在工業(yè)控制、家用電器、通信設(shè)備、信息處理、尖端武器等各種測控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭，單片機(jī)開發(fā)技術(shù)已成為電子信息、電氣、

2、通信、自動化、機(jī)電一體化等專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)?；趩纹瑱C(jī)的萬年歷作為設(shè)計的課題，因為它有很好的開放性和可發(fā)揮性，對作者的要求比較高，不僅考察了對單片機(jī)的掌握能力而且強(qiáng)調(diào)了對單片機(jī)擴(kuò)展的應(yīng)用。 本文研究的萬年歷系統(tǒng)擬用stc89c52單片機(jī)控制，以ds1302時鐘芯片計時、 1602 液晶屏顯示。系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制電路，顯示電路以及校正電路三個模塊組成。本文闡述了系統(tǒng)的硬件工作原理，所應(yīng)用的各個接口模塊的功能以及其工作過程，論證了設(shè)計方案理論的可行性。系統(tǒng)程序采用c語言編寫,經(jīng)wave軟件進(jìn)行調(diào)試后在proteus軟件中進(jìn)行仿真，可以顯示年、月、日、星期、時、分和秒并具有校準(zhǔn)功能和與即

3、時時間同步的功能，同時采用液晶顯示可以很好的節(jié)約能源起到環(huán)保的作用。實驗結(jié)果表明此萬年歷實現(xiàn)后具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。關(guān)鍵詞：萬年歷 單片機(jī) 仿真 目 錄第一章 緒論11.1本課題研究的意義11.2本課題主要的研究工作11.3本章小結(jié)2第二章 單片機(jī)的概述32.1單片機(jī)的定義和特點(diǎn)32.2單片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢32.3編程語言的選擇42.4本章小結(jié)5第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計63.1電路設(shè)計框圖63.2系統(tǒng)硬件概述73.3主要單元電路的設(shè)計73.4本章小結(jié)15第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計164.1程序的設(shè)計164.2本章

4、小結(jié)18第五章 仿真與調(diào)試195.1 proteus isis簡介195.2 proteus軟件運(yùn)行流程195.3功能仿真215.4 本章小結(jié)22總結(jié)與展望23致謝24參考文獻(xiàn)25附錄一:系統(tǒng)程序26第一章 緒論1.1課題研究的意義萬年歷是我國古代傳說中最古老的一部太陽歷。為紀(jì)念歷法編撰者萬年功績，便將這部歷法命名為“萬年歷”。而現(xiàn)在所使用的萬年歷，實際上就是記錄一定時間范圍內(nèi)的具體陽歷或陰歷的日期的年歷，方便有需要的人查詢使用，與原始?xì)v法并無直接聯(lián)系。而隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，人類用于計時的工具也在不斷發(fā)展更新，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)使得萬年歷有了新的發(fā)展方向。單片機(jī)以其體積小、功能全、性價比高

5、等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、家用電器、通信設(shè)備、信息處理、尖端武器等各種測控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭，單片機(jī)開發(fā)技術(shù)已成為電子信息、電氣、通信、自動化、機(jī)電一體化等專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)。目前世界上單片機(jī)年產(chǎn)量已達(dá)十多億片，通常是當(dāng)年微處理器產(chǎn)量的4-5倍以上。用最少的芯片就能實現(xiàn)最強(qiáng)大的功能，這是將來電子產(chǎn)品的主流方向，它將無可置疑地一步步取代其它同類產(chǎn)品，其數(shù)量之大和應(yīng)用面之廣，是其它任何類型的計算機(jī)所無法比擬的。1.3本章小結(jié)本章是論文的緒論部分，著重介紹了萬年歷的研究意義。然后介紹了本設(shè)計的主要內(nèi)容、設(shè)計目標(biāo)和希望達(dá)到的效果。第 10 頁 共 20 頁第二章 單片機(jī)的概述2.1單片機(jī)的定義

6、和特點(diǎn)2.1.1 單片機(jī)的定義:單片機(jī)即單片微型計算機(jī)，是把中央處理器、存儲器、定時/計數(shù)器、輸入輸出接口都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機(jī)。與應(yīng)用在個人電腦中的通用型微處理器相比，它更強(qiáng)調(diào)自供應(yīng)和節(jié)約成本。單片機(jī)也被稱為微控制器（microcontroller），是因為它最早被用于工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)的芯片內(nèi)僅由cpu的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和cpu集成在一個芯片中，使計算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。2.1.2 單片機(jī)的特點(diǎn):單片機(jī)以其卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個領(lǐng)域。單片機(jī)應(yīng)用在檢測、控制領(lǐng)域中，具有如下特

7、點(diǎn)：1、體積小、控制功能強(qiáng)、成本低。因而可以方便地組裝各種智能式控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)、電、儀一體化。2、易擴(kuò)展。很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，為應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計和生產(chǎn)帶來極大方便。4、種類多，型號全。很多單片機(jī)廠家逐年擴(kuò)大適應(yīng)各種需要，有針對性地推出一系列型號產(chǎn)品，使系統(tǒng)開發(fā)工程師有很大的選擇余地。大部分產(chǎn)品有較好的兼容性，保證了已開發(fā)產(chǎn)品能順利移植，較容易地使產(chǎn)品進(jìn)行升級換代。5、低功耗?，F(xiàn)在新型單片機(jī)的功耗越來越小，供電電壓從5v降低到了3.2v，甚至1v，工作電流從ma降到a級，工作頻率從十幾兆可編程到幾十千赫茲。特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括等待、暫停、睡眠、空

8、閑、節(jié)電等。6、可以采用c語言開發(fā)環(huán)境，具有友好的人機(jī)互交環(huán)境。大多數(shù)單片機(jī)都提供基于c語言開發(fā)平臺，并提供大量的函數(shù)供使用，這使產(chǎn)品的開發(fā)周期、代碼可讀性、可移植性都大為提高。2.4本章小結(jié)本章主要介紹了單片機(jī)的定義和特點(diǎn)，重點(diǎn)描述了單片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢，最后簡單地介紹了選擇的編程語言。第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計3.1 電路設(shè)計框圖根據(jù)上述確定的方案給出了系統(tǒng)整體的設(shè)計框圖及流程圖：圖3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖為使時鐘走時與標(biāo)準(zhǔn)時間一致，校時電路是必不可少的，鍵盤模塊用來校正液晶上顯示的時間；stc89c52單片機(jī)通過輸出各種電脈沖信號來驅(qū)動控制各部分正常工作；而系統(tǒng)的時間等數(shù)據(jù)則最終通過

9、液晶模塊顯示出來。圖3.2系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)總流程圖如圖3.2所示。流程圖分析：首先系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)開始運(yùn)行，當(dāng)有設(shè)置鍵按下時進(jìn)入修改時間模式，無按鍵按下時讀取時間數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示；在修改時間模式下設(shè)置時間完成后再送數(shù)據(jù)到液晶屏顯示。3.4本章小結(jié)本章主要介紹了系統(tǒng)硬件設(shè)計，其中對時鐘芯片ds1302、1602液晶顯示屏和stc89c52最小系統(tǒng)的設(shè)計做了詳細(xì)闡述。此外還介紹了各模塊和單片機(jī)的連接方法及電路原理圖，最后確定系統(tǒng)的整體硬件設(shè)計方案。第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1程序的設(shè)計4.1.1 ds1302讀寫程序4.2本章小結(jié)本章對基于單片機(jī)的電子鐘系統(tǒng)軟件模塊進(jìn)行設(shè)計，介紹了各主要模塊的子程

10、序。對一些模塊常用的函數(shù)進(jìn)行了注釋，并對時鐘芯片ds1302的讀寫時序進(jìn)行了解釋，這一切都構(gòu)成了這個系統(tǒng)的關(guān)鍵。第五章 仿真與調(diào)試5.1 proteus isis簡介 圖5.9 按鍵的設(shè)置5.4 本章小結(jié) 本章主要介紹了整個系統(tǒng)的模擬仿真，其中對仿真所用到的軟件進(jìn)行了簡單介紹，此外還介紹了仿真電路的簡單步驟及其時間的設(shè)置并附圖在文中，使仿真步驟更容易被看懂?？偨Y(jié)與展望至此，關(guān)于畢業(yè)設(shè)計的所有內(nèi)容就介紹完了，進(jìn)行這次畢業(yè)設(shè)計一切都是從零開始，從最簡單查資料、了解各個元件的功能起步，再確定設(shè)計方案、畫流程圖、編寫程序到最后進(jìn)行仿真，這次課題設(shè)計可以說成功完成。系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計合理,功能完備,運(yùn)

11、行穩(wěn)定、可靠。實驗結(jié)果表明此萬年歷實現(xiàn)后具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。最終取得的成果如下：1、 了解了單片機(jī)及各部件之間的連接；2、 在protues軟件中畫出了系統(tǒng)電路圖，并進(jìn)行了仿真；3、 完成了論文，最終使時鐘達(dá)到了論文要求；4、 用c語言編寫了程序。在整個設(shè)計過程中，充分發(fā)揮了人的主觀能動性，自主學(xué)習(xí)，學(xué)到了許多沒學(xué)到的知識。程序編寫中，由于思路不清晰，開始時遇到了很多的問題，經(jīng)過靜下心來思考查資料，和同學(xué)討論，向老師請教，理清了思路，完成對程序的編寫。通過設(shè)計提高了對單片機(jī)的認(rèn)識，進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工

12、作原理。通過實際程序設(shè)計和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設(shè)計方法和調(diào)試技術(shù)，提高軟件設(shè)計、調(diào)試能力；通過這次設(shè)計熟悉以單片機(jī)核心的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的全過程，掌握硬件電路設(shè)計的基本方法和技術(shù)，掌握相關(guān)電路參數(shù)的計算方法。最終完成了設(shè)計，達(dá)到了預(yù)期的目的，完成了最初的設(shè)想。但是由于時間和個人能力的原因，整個系統(tǒng)看起來還是顯得非常的簡單，只實現(xiàn)了一些最基本的功能，還有許多不足和可以擴(kuò)展的地方。例如實現(xiàn)公歷和農(nóng)歷的轉(zhuǎn)換、鬧鐘報時等，這些有待以后來彌補(bǔ)，還望各位老師予以指正和修改。致謝畢業(yè)綜合實踐的完成，為我的大學(xué)學(xué)習(xí)生活畫下了最后一筆。應(yīng)該感謝的人很多，首先感謝學(xué)院給我們提供了一個展現(xiàn)自己的舞臺，在南京鐵道職業(yè)

13、技術(shù)學(xué)院這個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境中，我們得到了很多鍛煉的機(jī)會，使得我們的動手能力和專業(yè)技能都有了很大的提高。其次要感謝教單片機(jī)的黃老師的悉心教導(dǎo)和全程負(fù)責(zé)畢業(yè)綜合實踐的老師，還有幫助我完成的同學(xué)。是你們?yōu)槲覄?chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)和完成畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境，你們的支持和鼓勵使我對這次的設(shè)計完成有了信心和動力，使我能夠順利地完成課題的設(shè)計工作，在此向這些幫助我的人致以誠摯的謝意。最后，還要特別感謝我的父母，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。正是在爸媽身體和精神的養(yǎng)育下才讓我得以全身心投入學(xué)習(xí)和研究中，順利完成學(xué)業(yè)。即將踏上社會了，在人生的又一個十字路口上，我將帶著你們的期望和關(guān)懷，在將來的工作崗位

14、上勤奮實干，積極進(jìn)取，用優(yōu)異的成績來回報大家對我的關(guān)心和幫助！參考文獻(xiàn)1 劉和平. 單片機(jī)原理與應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002，201-2092 劉守義單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)m. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2002，98-1073 劉勇. 數(shù)字電路m. 北京：電子工業(yè)出版社, 2004，111-1184 康光華.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 m.（第五版）高等教育出版社.2005,247-2615 譚浩強(qiáng). c程序設(shè)計 m.（第三版）北京：清華大學(xué)出版社,2005，256-2786 周潤景，張麗娜，劉印群. proteus入門實用教程m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007，314-3257 戴佳，戴衛(wèi)恒. 51單片機(jī)c語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講m.北京：電子工業(yè)出版社,2006，231-2468 肖炎根，舒望.基于實時鐘芯片的電子萬年歷設(shè)計j.電子技術(shù)，2007，卷號（36）：91-949 王懷平，王仁波，胡開明.proteus仿真設(shè)計基于單片機(jī)at89c51的電子萬年歷j.科技廣場，2008，卷號（10）：197-19810 魯剛強(qiáng). 基于液晶顯示器的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計j.科技資訊，2008，卷號（35）：22-2311 陳凱. 液晶顯示萬年歷、時間、星期及溫度d.湖南：湖南理工學(xué)院，2009.1