畢業(yè)設計(論文)數(shù)字萬年歷時鐘電路的設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　論文（設計）題目： 數(shù)字萬年歷設計 </p><p>　　班 級： 20122711班 </p><p>　　姓 名： _____</p><p>　　學 號： _______

2、___</p><p>　　指導教師： 廖 </p><p>　　時間： 2015 年 5 月 30 日</p><p>　　畢業(yè)設計(論文)成績表</p><p>　　電子與信息工程 系 電子工藝與管理 專業(yè) 20122711 班

3、 </p><p><b>　　評審意見：</b></p><p>　　指導教師對學生 所完成的課題為 </p><p>　　的畢業(yè)設計(論文)進行的情況，完成情況的意見：

4、 </p><p>　　評分：平時成績（百分制） 論文成績（百分制） </p><p>　　指導教師 </p><p>　　年 月 日</p><p>　　

5、總成績（平時成績20%+論文成績30%+答辯成績50%）： </p><p>　　簽字： </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　任務書</b></p><p>　　論文的選題的來源、目的與意義：</p&

6、gt;<p>　　來源：在實習期間，我深刻認識到電子鐘的設計與制作在社會中的廣泛應用及重要地位。電子鐘帶動了整個社會的發(fā)展，讓人們不能夠離開它。</p><p><b>　　目的：</b></p><p>　　1.讓自己所學過的專業(yè)知識越來越牢固，提高了自己的專業(yè)技能和實際動手操作能力。</p><p>　　2、熟練應用電子鐘的設

7、計與制作的過程和基本方法，了解我國現(xiàn)有的電子產(chǎn)品技術(shù)與發(fā)展，正確掌握專業(yè)知識與制作程序與方法。</p><p>　　3、學會獨立思考，熟練的運用相關的資料，一邊自己更了解電子產(chǎn)品在國內(nèi)的發(fā)展與需要。</p><p><b>　　意義：</b></p><p>　　近幾年，隨著國內(nèi)的電子產(chǎn)品技術(shù)的飛速發(fā)展，對電子產(chǎn)品質(zhì)量的要求也日益增高，這讓我們

8、都應該有高質(zhì)量高品質(zhì)的意識，在工作中相互配合，提高工人的技術(shù)水平，促進電子工藝事業(yè)的快速發(fā)展。</p><p><b>　　進度設計表</b></p><p>　　進度計劃（進度時間、主要工作內(nèi)容）</p><p>　　2014年11月10日—2014年13月25日：完成論文資料的收集</p><p>　　2014年13

9、月25日—2015年2月5日：完成論文資料的整理</p><p>　　2015年2月5日—2015年3月2日：論文初步成型，接受指導老師的中期檢查、指導</p><p>　　2015年3月2日—2015年4月10日：根據(jù)老師的中期檢查指導對初步成型的論文進行修改</p><p>　　2015年4月10日—2015年4月30日：答辯前對論文進行最后的檢查、指導及修改&

10、lt;/p><p>　　2015年4月30日—至今：論文成型，完成答辯</p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　數(shù)字萬年歷時鐘電路的設計</p><p>　　摘要 本文設計了具有數(shù)字萬年歷時鐘電路，通過與單片機連接數(shù)碼管動態(tài)顯示年、月、日，時、分、秒計數(shù)功能，以秒、分、時、日、月、年進制循

11、環(huán)計時；具有調(diào)時功能、清零、報時功能，通過對各種方案設計的研究，采用了比較常用且價格適合的LED數(shù)碼管作為電路的顯示部分，開關按鈕作為調(diào)時部分，并能準確計算閏年閏月的顯示，外加4個LED會隨每秒閃爍一次，更加美觀直觀，三個按鈕連接P3口可以精確調(diào)整每一個時間數(shù)值，通過對所設計的萬年歷時鐘電路進行實驗測試，達到了動態(tài)顯示時間，隨時調(diào)整時間，LED每秒閃爍的技術(shù)指標，基本達到了任務書的要求。本系統(tǒng)以單片機的C語言進行軟件設計，增加了程序的可

12、讀性和可移植性,為了便于擴展和更改，軟件的設計采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設計的邏輯關系更加簡潔明了。</p><p>　　關鍵詞 萬年歷、數(shù)碼管、 LED、 動態(tài)顯示、 單片機</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　第一章

13、 數(shù)字萬年歷設計方案2</p><p><b>　　1.1方案論證2</b></p><p>　　1.2 框圖構(gòu)成2</p><p>　　第二章 系統(tǒng)硬件設計3</p><p>　　2.1 單片機的選擇與參數(shù)介紹3</p><p>　　2.2 時鐘功能的選擇4</p>&

14、lt;p>　　2.3復位電路的選擇5</p><p>　　2.4 時間調(diào)整的程序設計6</p><p>　　2.5 時間電路的顯示設計6</p><p>　　2.5.1 掃描方式的選擇6</p><p>　　2.5.2 LED數(shù)碼管的選擇7</p><p>　　第三章 主程序設計與仿真8</p&

15、gt;<p>　　3.1 主程序的設計8</p><p>　　3.2 仿真實驗9</p><p>　　第四章 調(diào)試及制作分析11</p><p>　　4.1 原理圖的繪制與PCB的制作11</p><p>　　4.1.1 原理圖的繪制11</p><p>　　4.1.2 PCB的制作12<

16、;/p><p><b>　　結(jié)論13</b></p><p><b>　　參考文獻14</b></p><p>　　附錄一 Protel 99se原理圖15</p><p>　　附錄二 PCB板圖16</p><p>　　附錄三 系統(tǒng)程序17</p>&l

17、t;p><b>　　致謝21</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　電子科技日新月異，產(chǎn)品逐漸增多，技術(shù)不斷復新?lián)Q代，人們對現(xiàn)代電子設備的智能化和微型化及其精度提出了更高的要求。而單片機因其具有穩(wěn)定可靠、 體積小、 成本低等特點，成為設計智能化儀器儀表的首選微控制器，因此本次我們沒有選用傳統(tǒng)的專用的時鐘

18、芯片，而是采用了AT89C51芯片，此款單片機可以使用軟件對其進行在線編程，其靈活性和可靠性都相對提高。</p><p>　　現(xiàn)在是一個知識爆炸的新時代。新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮，電子技術(shù)的發(fā)展更是日新月異。可以毫不夸張的說，電子技術(shù)的應用無處不在，電子技術(shù)正在不斷地改變我們的生活，改變著我們的世界。在這快速發(fā)展的年代，時間對人們來說是越來越寶貴，在快節(jié)奏的生活時，人們往往忘記了時間，一旦遇到重要的事情而忘記了時間

19、，這將會帶來很大的損失。因此我們需要一個定時系統(tǒng)來提醒這些忙碌的人。數(shù)字化的鐘表給人們帶來了極大的方便[1]。</p><p>　　近些年，隨著科技的發(fā)展和社會的進步，人們對數(shù)字鐘的要求也越來越高，傳統(tǒng)的時鐘已不能滿足人們的需求。多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化，有電子鬧鐘、數(shù)字鬧鐘等等。單片機在多功能數(shù)字鐘中的應用已是非常普遍的，人們對數(shù)字鐘的功能及工作順序都非常熟悉。但是卻很少知道它的內(nèi)部結(jié)

20、構(gòu)以及工作原理。由單片機作為數(shù)字鐘的核心控制器，可以通過它的時鐘信號進行計時實現(xiàn)計時功能，將其時間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機輸出，利用顯示器顯示出來。通過鍵盤可以進行定時、校時功能。輸出設備顯示器可以用液晶顯示技術(shù)和數(shù)碼管顯示技術(shù)。</p><p>　　數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時、分、秒數(shù)字顯示的計時裝置,廣泛用于家庭、車站、會議室、辦公室等公共場所，通過完美的設計和制作過程數(shù)字萬年歷逐漸受到人們的歡迎。成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁?/p>

21、可少的必需品，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用，使得數(shù)字鐘的精度，遠遠超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、自動起閉路燈、、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎的。因此，研究數(shù)字鐘擴大其應用，有著非?，F(xiàn)實的意義。</p><p>　　第一章 數(shù)字萬年歷設計方案<

22、;/p><p><b>　　1.1方案論證</b></p><p>　　按照系統(tǒng)設計功能的要求可見數(shù)字百年歷具有計時和顯示、報時功能。電路設計中包括分頻模塊，用于將外部晶振產(chǎn)生的一定周期的時鐘信號計數(shù)產(chǎn)生1s時鐘信號；分計數(shù)模塊、60進制的秒；24進制的時計數(shù)模塊；12進制的月計數(shù)模塊；通過語言選擇的閏年平年天數(shù)選擇模塊；2選一模式轉(zhuǎn)換模塊；5選一的調(diào)時控制模塊；另有顯示

23、模塊和整點報時信號端口，通過一段時間對專業(yè)書籍及多種設計方案的研究機分析，主控芯片使用51系列的AT89C51單板機作為核心控制芯片，用C語言進行編程來滿足設計的要求。年、月、日, 時、分、秒的顯示用LED數(shù)碼管來實現(xiàn),在時、分、秒之間各有2個LED發(fā)光二極管來作為時間分隔符每秒隨秒位閃爍一次,直觀且具有美感,在日期與時間間切換和對時鐘進行調(diào)整可以通過3個按鈕開關來實現(xiàn),其他外接電路還有晶振電路、復位電路等。</p>&l

24、t;p><b>　　1.2 框圖構(gòu)成</b></p><p>　　本設計用AT89c51作為核心控制部分，AT89C51為40引腳雙列直插芯片,有四個I/O口P0,P1,P2,P3,每一條I/O線都能獨立地作輸出或輸入外接晶振電路與復位電路，P3口接三個按鈕開關作為時間調(diào)整部分，以LED數(shù)碼管作為顯示部分，P0口控制數(shù)碼管段選部分，P1口和P2口控制數(shù)碼管位選部分。如圖1－1所示：&l

25、t;/p><p>　　圖1－1 總體系統(tǒng)框圖</p><p>　　第二章 系統(tǒng)硬件電路的設計</p><p>　　2.1 單片機的選擇與參數(shù)介紹</p><p>　　我選用了比較常用且功能強大的AT89C51單片機，下面我來詳細介紹該芯片的參數(shù)與功能：</p><p>　　AT89C51是由美國Atmel 公司生產(chǎn)的至今

26、為止世界上最新型的高性能八位單片機。該芯片采用FLASH存儲技術(shù)，內(nèi)部具有2KB字節(jié)快閃存存儲器，采用DIP封裝，是目前在中小系統(tǒng)中應用最為普及的單片機[2]。</p><p>　?。?）AT89C51的功能描述</p><p>　　AT89C51是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時

27、間為十年。它與MCA-51系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS-51系列單片機，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS-51系列產(chǎn)品沒有的功能。</p><p>　　AT89C51可構(gòu)成真正的單片機最小應用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長度小于4K，四個I/O口全部提供給用戶。可用5V電壓編程，而且擦寫時間僅需10毫秒，僅為8751/87C51的擦除時間的百分之一，與87

28、51/87C51的12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領域。工作電壓范圍（2.7V~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在0Hz～24MHz之間，比8751/87C51等51系列的6MHz～12MHz更具有靈活性，系統(tǒng)能快能慢。AT89C51芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。P0口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因為只有該口能直接用于

29、對外部存儲器的讀/寫操作。</p><p>　?。?）AT89C51引腳功能</p><p>　　AT89C51單片機為40引腳芯片如圖２－１所示，在本設計中，主要用到P0口、P2口、P1.0口及P3.0、P3.1、P3.2口。</p><p>　　圖2－1 AT89C51引腳圖</p><p>　　AT89S51具有PDIP,TQFP和P

30、LCC三種封裝形式。上圖就是PDIP封裝的引腳排列，有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口;具有兩個16位可編程定時器；中斷系統(tǒng)是具有6個中斷源、5個中斷矢量、2級中斷優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)；震蕩器頻率0到33MHZ,因此我們在此選用12MHZ的晶振是比較合理的；具有片內(nèi)看門狗定時器；具有斷電標志POF等等。</p><p>　　P0口可作為通用I/O口，但須外接上拉電阻；作為輸出口，每各引腳可吸收8各T

31、TL的灌電流。作為輸入時，首先應將引腳置1。P0也可用做訪問外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器時的低8位地址/數(shù)據(jù)總線的復用線。在該模式下，P0口含有內(nèi)部上拉電阻。在FLASH編程時，P0口接收代碼字節(jié)數(shù)據(jù)；在編程效驗時，P0口輸出代碼字節(jié)數(shù)據(jù)(需要外接上拉電阻)。</p><p>　　P1口：8位、雙向I/0口，內(nèi)部含有上拉電阻。</p><p>　　P1口可作普通I/O口。輸出緩沖器可驅(qū)動四個

32、TTL負載；用作輸入時，先將引腳置1，由片內(nèi)上拉電阻將其抬到高電平。P1口的引腳可由外部負載拉到低電平，通過上拉電阻提供電流。</p><p>　　在FLASH并行編程和校驗時，P1口可輸入低字節(jié)地址。在串行編程和效驗時，P1.5/MO-SI,P1.6/MISO和P1.7/SCK分別是串行數(shù)據(jù)輸入、輸出和移位脈沖引腳。 </p><p>　　P2口：具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。&l

33、t;/p><p>　　P2口用做輸出口時，可驅(qū)動4各TTL負載；用做輸入口時，先將引腳置1，由內(nèi)部上拉電阻將其提高到高電平。若負載為低電平，則通過內(nèi)部上拉電阻向外部輸出電流。</p><p>　　CPU訪問外部16位地址的存儲器時，P2口提供高8位地址。當CPU用8位地址尋址外部存儲時，P2口為P2特殊功能寄存器的內(nèi)容。</p><p>　　在FLASH并行編程和校驗時

34、，P2口可輸入高字節(jié)地址和某些控制信號。</p><p>　　P3口：具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向口。</p><p>　　P3口用做輸出口時，輸出緩沖器可吸收4各TTL的灌電流；用做輸入口時，首先將引腳置1，由內(nèi)部上拉電阻抬位高電平。若外部的負載是低電平，則通過內(nèi)部上拉電阻向輸出電流。</p><p>　　在與FLASH并行編程和校驗時，P3口可輸入某些控制信號。P

35、3口除了通用I/O口功能外，還有替代功能如表2－1所示。</p><p>　　表2－1 P3口的第二功能</p><p>　　2.2 時鐘功能的選擇</p><p>　　方案一：采用實時時鐘芯片。</p><p>　　實時時鐘芯片具備年、月、日、時、分、秒計時功能和多點定時功能，計時數(shù)據(jù)的更新每秒自動進行一次，不需程序干預。計算機可通過中斷

36、或查詢方式讀取計時數(shù)據(jù)進行顯示，因此計時功能的實現(xiàn)無需占用CPU的時間，程序簡單。此外，實時時鐘芯片多數(shù)帶有鋰電池做后備電源，具備永不停止的計時功能；具有可編程方波輸出功能，可用做實時測控系統(tǒng)的采樣信號等；有的實時時鐘芯片內(nèi)部還帶有非易失性RAM，可用來存放需長期保存但有時也需變更的數(shù)據(jù)。由于功能完善，精度高，軟件程序設計相對簡單，且計時不占用CPU時間，因此，在工業(yè)實時測控系統(tǒng)中多采用這一類專用芯片來實現(xiàn)實時時鐘功能。</p&g

37、t;<p><b>　　方案二：軟件控制。</b></p><p>　　利用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時及秒表計時。該方案節(jié)省硬件成本，且能使設計者對單片機的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，從而掌握單片機應用技術(shù)MCS-51匯編語言程序設計方法，因此，本系統(tǒng)設計采用此種軟件控制方法來實現(xiàn)計時。而由于ATMEL公司的AT89C51單片機是低功耗

38、的具有4KB在線可編程Flash存儲器的單片機。它與通用80C51系列單片機的指令系和引腳兼容。片內(nèi)的Flash可允許在線重新編程，也可使用通用非易失性存儲器編程。它將通用CPU和在線可編程Flash集成在一個芯片上，形成了功能強大、使用靈活和具有較高性能價格比的微控制器。它的功能強大，而且也較容易購買[3]。</p><p>　　總結(jié)：我所要實現(xiàn)的功能通過單片機編程就可以達到，不需要額外的時鐘芯片來增加成本，并

39、使外圍電路更加簡單明了。</p><p>　　2.3復位電路的選擇</p><p>　　目前為止，單片機復位電路主要有四種類型：（1）微分型復位電路；（2）積分型復位電路；（3）比較器型復位電路；（4）看門狗型復位電路。我列舉了2種方案進行比較：</p><p>　　方案一：采用手動復位，該方法線路簡單。在系統(tǒng)運行過程中，有時可能需要對系統(tǒng)進行復位，以避免對硬件經(jīng)常

40、加電或斷電而造成的傷害，我們可以采用手動復位的方式。如圖2－2所示。</p><p>　　圖 2－2 手動上電復位電路</p><p>　　方案二：阻容上電自動復位電路，這種電路線路也簡單，它利用電容上電壓不能突變而是按指數(shù)規(guī)律上升或下降的特性，產(chǎn)生所需的復位脈沖。優(yōu)點：使用最為普遍且成本低廉的復位電路。</p><p>　　圖 2－3 自動復位電路</p&g

41、t;<p>　　總結(jié)：這兩種方案對我的設計影響其實差別不大，根據(jù)我的電路所需要的就是選取最簡單的電路即可，顯然方案二元件和電路更加簡單，所用原件更少，所花成本更少。</p><p>　　2.4 時間調(diào)整的程序設計</p><p>　　我采用了獨立式按鍵設計，如圖2－4所示，獨立式按鍵直接與單片機I/O口相連構(gòu)成鍵盤[4]，每個按鍵不會相互影響，因本系統(tǒng)用到的按鍵比較少，采用獨

42、立式鍵盤不會浪費I/O口線，所以本系統(tǒng)采用獨立式鍵盤。按鍵一端接地，一端接于P3.0、P3.1、P3.2口，并接10K的上拉電阻，按下開關時就會向單片機輸入低電平，觸發(fā)程序跳轉(zhuǎn)。按下跳轉(zhuǎn)鍵可以開始調(diào)時，多按幾次就會在秒分時，日月年之間切換，按下+鍵可以調(diào)高數(shù)值，按下—鍵可以調(diào)低數(shù)值，做到了功能齊全且元件消耗最好。</p><p>　　圖2－4 時間調(diào)整電路</p><p>　　2.5 時間

43、電路的顯示設計</p><p>　　2.5.1 掃描方式的選擇</p><p>　　選用LED數(shù)碼管作為顯示部分的主要元件，數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類[5]。</p><p>　　方案一：靜態(tài)顯示驅(qū)動</p><p>　　靜態(tài)顯示就

44、是顯示驅(qū)動電路，具有輸出鎖存功能。當顯示器顯示某個字符時，相應的段恒定的導通或截止，直到顯示另一個字符為止。即單片機將所有要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制LED，直到下一次顯示時再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，數(shù)碼管的亮度較高，占用的CPU時間少，程序容易，管理簡單，但占用的I/O線資源教多。靜態(tài)顯示中，每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口，該接口用于筆劃段字型代碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，

45、該字段就可以顯示發(fā)送的字形。要顯示新的數(shù)據(jù)時，單片機在發(fā)送新的字形碼。動態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有顯示器的8個筆畫段a~h同名端連在一起，而每一個顯示器的公共極COM各自獨立的受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于COM段，而這一段是由I/O控制的，由單片機決定何時顯示哪一位了。優(yōu)點：程序簡單，亮度高。缺點：所占I/O口過多，不適合數(shù)目多的數(shù)碼管設計課題。<

46、/p><p>　　方案二：動態(tài)顯示驅(qū)動</p><p>　　數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃＂a，b，c，d，e，f，g，dp＂的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選

47、通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2mＳ，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省

48、大量的I/O端口，而且功耗更低。</p><p>　　總結(jié)：我所要用到的數(shù)碼管共有14位，更加適合用動態(tài)掃描。</p><p>　　2.5.2 LED數(shù)碼管的選擇</p><p>　　LED數(shù)碼管分為共陰和共陽兩種，以利用AT89C51灌電流比較大的特點作為數(shù)碼管的位選，而段碼則由上拉電阻驅(qū)動，用共陰數(shù)碼管會使電路更加簡單，共陰數(shù)碼管管腳圖與內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2－5與圖

49、2－6所示：</p><p>　　圖2－5 共陰數(shù)碼管引腳 圖2－6 共陰數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　C語言中數(shù)碼管十六進制數(shù)字型代碼如表２－２所示。</p><p>　　表2－2 十六進制數(shù)字型代碼</p><p>　　怎樣測量數(shù)碼管引腳，分共陰和共陽：找公共共陰和公共共陽首先，我們找個電源

50、（3到5伏）和1個1K（幾百的也歐的也行）的電阻，VCC串接個電阻后和GND接在任意2個腳上，組合有很多，但總有一個LED會發(fā)光的找到一個就夠了，，然后用GND不動，VCC（串電阻）逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那它就是共陰的了。相反用VCC不動，GND逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那它就是共陽的。也可以直接用數(shù)字萬用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負極[6]。</p><p

51、>　　2.5.3 顯示數(shù)據(jù)的整體實現(xiàn)</p><p>　　如圖2－7所示，顯示電路共包含14位數(shù)碼管外加4個LED發(fā)光二極管，數(shù)碼管的段選部分由P0口控制，即數(shù)碼管的段選端并聯(lián)與P0口，數(shù)碼管的段控端a、b、c、d、e、f、g、dp分別接到P0口的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7口線上，段選部分與P0口之間接上拉電阻來輸入高電平與增強驅(qū)動電流，電阻的大小可影響數(shù)

52、碼管的亮度，由于我沒有外加其他驅(qū)動電路因此我選擇1K的排阻來增加驅(qū)動能力；數(shù)碼管的位選由P1口和P2口控制，每個數(shù)碼管的位控線單獨占用單片機P1口和P3口一根輸出口線，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管還是不夠亮的話，可在位選端加NPN三極管放大電流，此時要加限流電阻以免數(shù)碼管被燒。在時分秒之間我各設置了2個LED做為時間分隔符來隨秒位每秒閃爍一次，更加的美觀[7]。</p><p>　　圖2－7 數(shù)碼管顯示部分</p>

53、<p>　　第三章 主程序設計與仿真</p><p>　　系統(tǒng)程序采用C語言按模塊化方式進行設計,然后通過Keil C51軟件開發(fā)平臺將程序轉(zhuǎn)變成十六進制程序語言，得到HEX文件，接著使用Proteous 進行仿真，其次，按照Proteous 的仿真電路圖，在Protel 99SE中完成電路板的邏輯布局及布線。</p><p>　　3.1 主程序的設計</p>

54、<p>　　系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出時鐘子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序。程序首先初始化定時器、LCD1602及DS1302，然后就開始查詢按鍵，有鍵按下則開始調(diào)整時間和設置鐘，若沒有按下，則執(zhí)行下面的時間、日期及鬧鐘時間的顯示，最后依次循環(huán)這些相同的操作 程序詳情請看程序附件；主程序流程圖如圖3－1和3－2所示</p><p>　　圖3－1 主程序流程圖1</p><p>　　圖

55、3－2 主程序流程圖2</p><p>　　程序能夠智能計算閏年、閏月，并通過查表方式區(qū)分大、小、平、潤月是否分別為31、30、28、29來正確顯示每月天數(shù)[8]。</p><p><b>　　3.2 仿真實驗</b></p><p>　　經(jīng)過老師的指導以及查看了許多的資料書籍，終于完成了程序的編輯，并學會了Keil C51將C程序文件轉(zhuǎn)變成十

56、六進制程序語言HEX文件。Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起[ 9]。</p><p>　　我的仿真軟件采用了Proteus來對我的設計進行仿真，Proteus(海神)的ISIS是

57、一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。仿真圖如圖3－3所示。</p><p>　　圖3－3 電路仿真圖</p><p>　　仿真圖完全達到了設計要求及預期，經(jīng)過對程序的些微調(diào)整后馬上進行實物的制作。</p><p>　　第四章調(diào)試及制作分析</p>

58、<p>　　要完成一項設計理論知識當然十分重要，也是基礎，但實際動手能力也要多加學習才能事半功倍。</p><p>　　4.1 原理圖的繪制與PCB的制作</p><p>　　4.1.1 原理圖的繪制</p><p>　　(1)在Protel 99se中先新建一個工程，把所需要的元件載入到文檔里面。</p><p>　　(2)畫

59、好元件庫與封裝庫里的沒有的元件原理圖與封裝。</p><p>　　(3)再按照系統(tǒng)電路圖繪制導線，把元件連好線。</p><p>　　(4)通過電氣檢查如果沒有錯誤，那么系統(tǒng)的電路圖就繪制完成。</p><p>　　原理圖如圖4－1所示，由于默認元件庫和封裝庫里沒有我要用到的雙位數(shù)碼管和四位數(shù)碼管，于是我學習動手畫好，我的設計線過多，為了能更準確得查看疏漏我采用了網(wǎng)

60、絡標號的方式，網(wǎng)絡標號也是越來越被專業(yè)繪圖人員所采用[10]。</p><p>　　圖4－1 Protel 99se電路原理圖</p><p>　　4.1.2 PCB的制作</p><p>　　將畫好的原理圖轉(zhuǎn)為PCB圖，設置好規(guī)則開始布線，由于我的連線十分復雜，這方面花了我很大一部分精力，也使我更加了解了Protel 99se這個軟件的功能，而且學校PCB板的大小

61、有限制最大只有12*10cm的板子，我的PCB要遠大于這個數(shù)值，所以我把原來的PCB分成2部分來完成：單片機部分與數(shù)碼管顯示部分，兩部分通過導線連接。如圖4－2和4－3所示：</p><p>　　圖4－2 PCB單片機部分</p><p>　　圖4－3 PCB 數(shù)碼管顯示部分</p><p>　　4.2元器件安裝焊接</p><p>　　一、

62、安裝元件時應注意以下原則：</p><p>　　（1）為避免因元器件發(fā)熱而減弱銅箔對基板的附著力，并防止元器件的裸露部分同印制導線短路，安裝時元器件應離開面板約1～2mm。</p><p>　?。?）裝配時，應該先安裝那些需要機械固定元器件，在此裝置中如穩(wěn)壓管、中心芯片插座。</p><p>　?。?）各種元器件的安裝，應該使它們的標記(用色碼或字符標注的數(shù)值，精度

63、等)朝上面或易于是辨認的方向，并注意標記的讀書方向一致 (從左到右或從上到下)。</p><p>　　（4）在安裝元件時應與焊接同步進行操作。</p><p>　　二、焊接注意的基本事項</p><p>　　在電子制作過程中，焊接工作是必不可少的。它不但要求將元件固定在電路板上，而且要求焊點必須牢固、圓滑，所以焊接技術(shù)的好壞直接影響到電子制作的成功與否，焊接時要注意

64、以下幾點：</p><p>　　（1）焊接方法：焊接時應掌握焊接的溫度和焊接的時間，使電烙鐵的溫度高于焊錫的溫度，但也不能太高，以烙鐵頭接觸松香剛剛冒煙為好。焊接時間太短，焊點的溫度過低，焊點融化不充分，焊點粗糙容易造成虛焊，反之焊接時間過長，焊錫容易流淌，并且容易使元件過熱損壞元件。同樣地，要掌握焊接點的上錫數(shù)量，焊接點上的焊錫數(shù)量不能太少，太少了焊接不牢，機械強度也太差。而太多容易造成外觀一大堆而內(nèi)部未接通。

65、焊錫應該剛好將焊接點上的元件引腳全部浸沒，輪廓隱約可見為好。最后，要注意烙鐵和焊接點的位置，有些人在焊接時，一般將電烙鐵在焊接處來回移動或者用力擠壓，這種方法是錯誤的。正確的方法是用電烙鐵的焊錫面去接觸焊接點，這樣傳熱面積大，焊接速度快。</p><p>　　（2）焊接后的檢查：焊接結(jié)束后必須檢查有無漏焊、虛焊以及由于焊錫流淌造成的元件短路。虛焊較難發(fā)現(xiàn)，可用鑷子夾住元件引腳輕輕拉動，如發(fā)現(xiàn)搖動應立即補焊。<

66、;/p><p>　?。?）對于不同的器件，焊接時的具體操作一般不同：焊接一般元件時，將插好元件的印制板焊接面朝上，左手拿焊錫絲，右手持電烙鐵，把烙鐵頭貼著元件的引線加熱，使焊錫絲在高溫下熔化，沿著引線下流動，直至充滿焊孔并覆蓋引線周圍的金屬部分。然后撤去焊錫絲，并沿著引線向上提拉烙鐵頭，形成像水滴一樣光亮的焊點。焊接速度要快，一般不超過3S，以免損壞元件；焊接晶體管等器件時，可用鑷子或尖嘴鉗夾住管腳進行焊接，因鑷子和

67、鉗子具有散熱作用，可以保護器件；焊接集成電路時，雙列直插式集成電路塊的管腳之間距離只有25mil，焊點過大，會造成相鄰管腳短路。應采用尖頭電烙鐵，快速焊接。電烙鐵溫度不能太高，焊接時間不能太長，否則，會燒壞集成塊并使印制板上的導電銅箔脫離，所以焊接時一定要特別細心[11]。</p><p><b>　　4.3 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　實物終于完成，調(diào)試工

68、作也是非常重要的一個環(huán)節(jié)，它直接關系到系統(tǒng)能否正常工作。經(jīng)過對PCB板上的焊接、導線反復地檢查是否有虛焊、漏焊、錯焊后，開始進入電源調(diào)試階段。我的VCC采用5V直流穩(wěn)定的電壓，在開始時系統(tǒng)自動通過復位電容實現(xiàn)開機瞬時自動復位， 現(xiàn)象為顯示部分的數(shù)碼管與LED全部一閃而過，隨后年、月、日，時、分、秒顯示正常，發(fā)現(xiàn)外加的LED閃爍部分并未亮起，檢查后發(fā)現(xiàn)有根導線焊錯了，沒有檢查到，于是馬上修正，再次調(diào)試，發(fā)現(xiàn)顯示部分完美運行。顯示部分已經(jīng)成

69、功。接下來進入調(diào)時部分的測試，按下K1進入調(diào)時模式，按下K2鍵上調(diào)數(shù)值，按下K3鍵下調(diào)數(shù)值，功能與預期一致，很幸運并沒有出現(xiàn)各種大的意外。達到了設計的要求與老師的預期。畢業(yè)設計實物部分完畢。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本設計通過軟硬件的結(jié)合利用單片機實現(xiàn)了智能化萬年歷時鐘的展示，它具有集成化，智能化，高精度，高性能，高可靠性和低價

70、格等優(yōu)點，是一個值得推廣的一種方法。這次課程設計，我對單片機的理論知識有了進一步的掌握，對單片機的原理和實際應用有了更多地理解和掌握。我對單片機的C語言編程有了更深刻的認識和更扎實的掌握，通過不斷修改，不斷嘗試，對程序各個模塊的函數(shù)都有了一個非常深入的掌握。在收獲知識的同時，還培養(yǎng)了獨立思考、動手制作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。</p><p>　　通過本次設計的制作，使我深深感到自身能力的不足，也使我

71、將學到的知識應用到了實踐中，在整個設計中我遇到許多的困難，我通過查閱數(shù)以百的圖書、報刊、資料的查詢不斷解決一個個難題，同時也增加了自己的知識和解決問題的能力。</p><p>　　由于本人的水平有限，設計當中，難免會有不少的缺點和不足之處，懇請指導老師批評并改正。</p><p>　　總之，本次設計對我受益匪淺！</p><p><b>　　參考文獻<

72、;/b></p><p>　　[1] 李響初．基于MCS51單片機的智能時鐘控制系統(tǒng)設計[J]．世界電子元器件，2007，(04)：52~57．</p><p>　　[2] 謝維成. 單片機原理與應用及C51程序設計. 清華大學出版社. 2009.7．</p><p>　　[3] 李萍. AT89S51單片機原理、開發(fā)與應用實例[

73、M], 北京：中國電力出版社，2008：45~98．</p><p>　　[4] 周志敏，周紀海，紀愛華. LED驅(qū)動電路設計與應用[M], 北京：人民郵電出版社，2006：68~77.</p><p>　　[5] 龔華生等. 元器件自學通[M], 北京：電子工業(yè)出版社，2005：31~62.</p><p>　　[6] 鐘富昭，張晨．8051單片機典型模塊設計與應

74、用[M]．河北：人民有點出版社，2007：112~145．</p><p>　　[7] 徐淑華, 程序安裝.單片微型機原理及應用. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社. 2005.1 ．</p><p>　　[8] 潭浩強．C程序設計（第二版）清華出版社[M]，1999．</p><p>　　[9] 袁濤等．單片機C高級語言程序設計

75、及其應用[M]，2001：65~86．</p><p>　　[10] Wang Liankui．The Design of SCM-51 Memorizer's Colligation Extended and it's Software[J]．</p><p>　　Development & Innovation of Machinery & Elect

76、rical Products，2007，(01)．</p><p>　　[11] Arikm，Beckerc，Weavers，etal．Thermalmanagement of Leds：packagetosystem[J]，Proc Of </p><p>　　Spice，2006，(5)．</p><p>　　附錄一 Protel 99se原理圖</p&g

77、t;<p>　　Protel 99se原理圖</p><p><b>　　附錄二 PCB板圖</b></p><p>　　單片機控制部分PCB圖</p><p>　　數(shù)碼管顯示部分pcb圖</p><p><b>　　附錄三 元器件清單</b></p><p>

78、<b>　　附錄四 實物圖</b></p><p><b>　　附錄五 系統(tǒng)源程序</b></p><p>　　#include<AT89X51.h></p><p>　　unsigned char code dispcode[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07

79、,0x7F,0x6F,0x40};//共陰極</p><p>　　unsigned char dispbitcode[]={0x00,0x21,0x42,0x63,0x84,0xA5,0xC6,0xE7};//管子的選擇</p><p>　　unsigned char dispbuf[8]={0,0,10,0,0,10,2,1}; //16為顯示間斷號符</p><

80、p>　　unsigned char dispbym[8]={1,2,7,0,6,0,0,2};</p><p>　　unsigned char dispbitcnt;</p><p>　　unsigned char second;</p><p>　　unsigned char minite;</p><p>　　unsigned ch

81、ar hour;</p><p>　　unsigned char day;</p><p>　　unsigned char month;</p><p>　　unsigned char yearh;</p><p>　　unsigned char yearl;</p><p>　　unsigned int tcnt;&

82、lt;/p><p>　　unsigned char mstcnt;</p><p>　　unsigned char i,j;</p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x02; //

83、設置模式為定時器T0的模式2 （8位自動重裝計數(shù)初值的計數(shù)值） </p><p>　　TH0=0x06; //設置計數(shù)器初值，靠TH0存儲重裝的計數(shù)值X0=256-250=6</p><p><b>　　TL0=0x06;</b></p><p>　　TR0=1;

84、 //啟動T0</p><p>　　ET0=1; //開啟定時器T0中斷允許</p><p>　　EA=1; //開啟中斷總控制</p><p><b>　　yearh=20;</b></p><p><b>　　yearl=6;</b>

85、;</p><p><b>　　month=7;</b></p><p><b>　　day=21;</b></p><p>　　hour=12; //初始值為12:00:00</p><p><b>　　while(1)</b></p>

86、<p><b>　　{</b></p><p>　　if(P0_0==0) //掃描秒鐘按鈕</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=5;i>0;i--) //按鈕抖動消除</p><p>　　f

87、or(j=248;j>0;j--); //計時</p><p>　　if(P0_0==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　second++;</b></p><p>　　if(second==60)</p><p>&l

88、t;b>　　{</b></p><p><b>　　second=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　dispbuf[0]=second%10;</p><p>　　dispbuf[1]=second/10;</p><p&

89、gt;　　while(P0_0==0);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(P0_1==0) //掃描分鐘按鈕</p><p><b>　　{</b></p><

90、p>　　for(i=5;i>0;i--) </p><p>　　for(j=248;j>0;j--);</p><p>　　if(P0_1==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　minite++;</b></p>&l

91、t;p>　　if(minite==60)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　minite=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　dispbuf[3]=minite%10;</p><

92、p>　　dispbuf[4]=minite/10;</p><p>　　while(P0_1==0);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(P0_2==0) //掃描時鐘按鈕</p><

93、;p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=5;i>0;i--)</p><p>　　for(j=248;j>0;j--);</p><p>　　if(P0_2==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b&g

94、t;　　hour++;</b></p><p>　　if(hour==24)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　hour=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　dispbu

95、f[6]=hour%10;</p><p>　　dispbuf[7]=hour/10;</p><p>　　while(P0_2==0);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(P0_3==0)</p&

96、gt;<p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=5;i>0;i--)</p><p>　　for(j=248;j>0;j--);</p><p>　　if(P0_3==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>

97、;<b>　　day++;</b></p><p>　　if(month==2&&((yearl==0&&yearh%4==0)||(yearl!=0&&yearl%4==0))&&day==30)day=1; </p><p>　　else if(month==2&&day==29)d

98、ay=1;</p><p>　　else if((month==4||month==6||month==9||month==11)&&day==31)day=1;</p><p>　　else if(day==32)day=1;</p><p>　　dispbym[0]=day%10;</p><p>　　dispbym[1]

99、=day/10;</p><p>　　while(P0_3==0);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(P0_4==0)</p><p><b>　　{</b></p>

100、<p>　　for(i=5;i>0;i--)</p><p>　　for(j=248;j>0;j--);</p><p>　　if(P0_4==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　month++;</b></p><p

101、>　　if(month==13)month=1;</p><p>　　dispbym[2]=month%10;</p><p>　　dispbym[3]=month/10;</p><p>　　while(P0_4==0);</p><p><b>　　}</b></p><p><b

102、>　　}</b></p><p>　　if(P0_5==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=5;i>0;i--)</p><p>　　for(j=248;j>0;j--);</p><p>　　if(P0_5==0)</

103、p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　yearl++;</b></p><p>　　if(yearl==100)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　yearl=0;</b>&l

104、t;/p><p><b>　　yearh++;</b></p><p>　　if(yearh==100)yearh=20;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　dispbym[4]=yearl%10;</p><p>　　dispbym[5]=yearl/

105、10;</p><p>　　dispbym[6]=yearh%10;</p><p>　　dispbym[7]=yearh/10;</p><p>　　while(P0_5==0);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p&

106、gt;<p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void t0(void)interrupt 1 using 0 //t0的中斷程序</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　

107、　mstcnt++;</b></p><p>　　if(mstcnt==8) //8次250us為2ms,即每隔2ms掃描一個數(shù)碼管</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　mstcnt=0;</b></p><p>　　

108、P1=dispcode[dispbuf[dispbitcnt]];</p><p>　　P2=dispcode[dispbym[dispbitcnt]];</p><p><b>　　P3=0xff;</b></p><p>　　P3=dispbitcode[dispbitcnt]; //管子的選擇</p>&l

109、t;p>　　dispbitcnt++; </p><p>　　if(dispbitcnt==8)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dispbitcnt=0;</p><p><b>　　}</b></p><

110、p><b>　　}</b></p><p><b>　　tcnt++;</b></p><p>　　if(tcnt==4000) //定時器的定時計數(shù)，4000次250us為1秒</p><p><b>　　{</b></p><p>

111、;<b>　　tcnt=0;</b></p><p><b>　　second++;</b></p><p>　　if(second==60) //從秒到時層層嵌套，程序較為精練</p><p><b>　　{</b></p><p><

112、b>　　second=0;</b></p><p><b>　　minite++;</b></p><p>　　if(minite==60)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　minite=0;</b></p>

113、<p><b>　　hour++;</b></p><p>　　if(hour==24)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　hour=0;</b></p><p><b>　　day++;</b></p&g

114、t;<p>　　if(month==2&&((yearl==0&&yearh%4==0)||(yearl!=0&&yearl%4==0))&&day==30)day=1; </p><p>　　else if(month==2&&day==29)day=1;</p><p>　　else if(

115、(month==4||month==6||month==9||month==11)&&day==31)day=1;</p><p>　　else if(day==32)day=1;</p><p>　　if(day==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　mo

116、nth++;</b></p><p>　　if(month==13)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　month=1;</b></p><p><b>　　yearl++;</b></p><p>　　if

117、(yearl==100)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　yearl=0;</b></p><p><b>　　yearh++;</b></p><p>　　if(yearh==100)</p><p><b&g

118、t;　　{</b></p><p><b>　　yearh=20;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><

119、b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　dispbuf[0]=second%10; //送顯示數(shù)據(jù)</p>

120、<p>　　dispbuf[1]=second/10;</p><p>　　dispbuf[3]=minite%10;</p><p>　　dispbuf[4]=minite/10;</p><p>　　dispbuf[6]=hour%10;</p><p>　　dispbuf[7]=hour/10;</p><

121、p>　　dispbym[0]=day%10;</p><p>　　dispbym[1]=day/10;</p><p>　　dispbym[2]=month%10;</p><p>　　dispbym[3]=month/10;</p><p>　　dispbym[4]=yearl%10;</p><p>　　di

122、spbym[5]=yearl/10;</p><p>　　dispbym[6]=yearh%10;</p><p>　　dispbym[7]=yearh/10;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>

123、　　致謝</b></p><p>　　在此畢業(yè)即將完成之際，我首先要感謝我的指導老師廖老師，是他廣博的學識、深厚的學術(shù)素養(yǎng)、嚴謹?shù)闹螌W精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益，在此向他表示真誠地感謝和深深的謝意，在本設計進行的自始至終，都得到了老師的耐心細致指導，使我能按時保質(zhì)的完成設計任務。 在論文的寫作過程中，也得到了許多同學的寶貴建議，同時還到許多在工作過程中許多同事的支持和幫助，在此一并致以誠摯的