基于單片機(jī)數(shù)字鐘的開題報(bào)告

PAGEPAGE1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告PAGE31選題的背景和意義20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快?，F(xiàn)代生活的人們?cè)絹?lái)越重視起了時(shí)間觀念，可以說(shuō)是時(shí)間和金錢劃上了等號(hào)。人們時(shí)間觀念的加強(qiáng)，時(shí)鐘已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，而如何在時(shí)鐘的基礎(chǔ)上，根據(jù)人們生活的需要增加相應(yīng)的功能以及方便于人們的生活，成為時(shí)鐘設(shè)計(jì)方面的重點(diǎn)。單片機(jī)以其強(qiáng)大的功能，低廉的價(jià)格成為許多多功能電子產(chǎn)品的首選[1]。1.1選題的背景隨著科技的快速發(fā)展，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機(jī)模塊中最常見(jiàn)的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì).時(shí),分,秒.數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)人家庭,車站,碼頭辦公室等公共場(chǎng)所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表,鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的[2]。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機(jī)具有體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境要求不高、價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，錄象機(jī)、攝象機(jī)，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。電子鐘是一種利用數(shù)字電路來(lái)顯示秒、分、時(shí)的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場(chǎng)合可以看到數(shù)字電子鐘。在城市的主要營(yíng)業(yè)場(chǎng)所、車站、碼頭等公共場(chǎng)所使用的多功能數(shù)字電子鐘已經(jīng)成為一種時(shí)尚。但目前市場(chǎng)上各式各樣的數(shù)字電子鐘大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率損耗大等缺點(diǎn)。因此有必要對(duì)數(shù)字電子鐘進(jìn)行改進(jìn)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，以及移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，單片機(jī)從4位、8位、16位到32位，其發(fā)展歷程一直受到廣大電子愛(ài)好者的極大關(guān)注。單片機(jī)功能越來(lái)越強(qiáng)大，價(jià)格卻不斷下降的優(yōu)勢(shì)無(wú)疑成為嵌入式系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的首選，同時(shí)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大也使得更多人加入到基于單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)行列中，推動(dòng)著單片機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)步[3]。多功能數(shù)字時(shí)鐘的用途十分廣泛，只要有計(jì)時(shí)的存在，便要用到數(shù)字時(shí)鐘的原理及結(jié)構(gòu)；同時(shí)在日期中，它以其小巧，價(jià)格低廉，走時(shí)精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。隨著人類科技文明的發(fā)展，人們對(duì)于時(shí)鐘的要求在不斷提高。時(shí)鐘已不僅僅被看出一種用來(lái)顯示時(shí)間的工具，在很多實(shí)際應(yīng)用中它還需要能夠?qū)崿F(xiàn)更多其它的功能。高精度、多功能、小體積、低功耗，是現(xiàn)代時(shí)鐘發(fā)展的趨勢(shì)。在這種趨勢(shì)下，時(shí)鐘的數(shù)字化、多功能化已經(jīng)成為現(xiàn)在時(shí)鐘生產(chǎn)研究的主導(dǎo)設(shè)計(jì)方向[4]。電子時(shí)鐘也隨著單片機(jī)的發(fā)展而日趨完善，目前，電子時(shí)鐘在走時(shí)準(zhǔn)確，調(diào)時(shí)方便，功耗等方面都比機(jī)械時(shí)鐘有較大的進(jìn)步。在以單片機(jī)為核心的電子時(shí)鐘的發(fā)展更是一個(gè)質(zhì)的飛躍。在不久的將來(lái)，電子時(shí)鐘會(huì)有更進(jìn)一步的發(fā)展。2研究的基本內(nèi)容本課題利用單片機(jī)AT89C51的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘的功能：采用模塊設(shè)計(jì)法完成多功能數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)。基本功能是時(shí)鐘顯示，能準(zhǔn)確顯示“時(shí)”、“分”、“秒”，并具有快速校準(zhǔn)時(shí)、分、秒的功能。時(shí)鐘顯示同時(shí)具有實(shí)時(shí)溫度顯示。擴(kuò)展功能有具整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能以及鬧鐘功能。2.1基本框架按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由電源轉(zhuǎn)換模塊、主控制模塊、時(shí)鐘及溫度模塊、顯示模塊、鍵盤接口模塊共5個(gè)模塊組成，電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如下圖所示。電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖2.2研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)（1）設(shè)計(jì)并顯示具有時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能的時(shí)鐘；（2）有關(guān)單片機(jī)中定時(shí)器的使用；（3）可斷電保護(hù)工作時(shí)段，可修改工作時(shí)間和工作時(shí)段。2.3擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題（1）LED顯示模塊的驅(qū)動(dòng)和編程；（2）如何利用單片機(jī)的外部中斷實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘功能和運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換。3研究的方法及措施基于單片機(jī)的多功能數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，單片機(jī)芯片作為控制系統(tǒng)的核心部件，它除了具備微機(jī)CPU的數(shù)值計(jì)算功能外，還具有靈活強(qiáng)大的控制功能，以便實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的輸入量、控制系統(tǒng)的輸出量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。在本次設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。微處理器的選擇，AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，是與MCS-51兼容的4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器。壽命為1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間為10年，全靜態(tài)工作，0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定，128*8位內(nèi)部RAM，32可編程I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。發(fā)光二級(jí)管LED具有亮度高、功耗小、壽命長(zhǎng)、工作電壓低、易小型化、等優(yōu)點(diǎn)。由于LED工作電壓低（僅1.5-3V），能主動(dòng)發(fā)光且有一定亮度，亮度又能用電壓（或電流）調(diào)節(jié)，本身又耐沖擊、抗振動(dòng)、壽命長(zhǎng)（10萬(wàn)小時(shí)），所以在大型的顯示設(shè)備中，目前尚無(wú)其他的顯示方式與LED顯示方式匹敵校時(shí)和定時(shí)電路的設(shè)計(jì)[5]。實(shí)時(shí)控制電路是時(shí)鐘電路的一個(gè)重要組成部分，采用的是一個(gè)時(shí)鐘芯片，單片機(jī)從中讀取數(shù)據(jù)送到顯示器上顯示，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能，還有一些其他控制電路如復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等。通過(guò)這些控制電路的連接構(gòu)成了完整的電路。將系統(tǒng)進(jìn)行整合、改進(jìn)并調(diào)試，測(cè)試是否達(dá)到預(yù)期的系統(tǒng)各性能指標(biāo)。4預(yù)期成果以AT89C51單片機(jī)為基本核心元件，與軟件設(shè)計(jì)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。而且體積小，使用起來(lái)更加方便。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該數(shù)字鐘顯示效果良好，單片機(jī)控制相當(dāng)準(zhǔn)確。數(shù)字鐘可以進(jìn)行24小時(shí)制的計(jì)時(shí)，并且具有時(shí)分秒顯示功能，在此基礎(chǔ)上，同時(shí)還具有實(shí)時(shí)溫度顯示，整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能以及鬧鐘等擴(kuò)展功能。用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)置工作時(shí)段，并且有斷電保護(hù)，并且可以十分方便的修改時(shí)鐘的時(shí)間和工作時(shí)段，具有一定的實(shí)用價(jià)值。5研究工作進(jìn)度計(jì)劃2011年10月22011年11月102011年11月16日2011年11月27日2012011年12月06日2011年2011年12月11日2011年12月16日2011年

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