基于单片机的数字钟设计The design of digital clock based on signal-chipcomputer摘要基于单片机的定时和控制装置在许多行业有着广泛的应用，而数字钟是其中最基本的，也是最具有代表性的一个例子。
在基于单片机系统的数字钟电路中，除了基本的单片机系统和外围电路外，还需要外部的控制和显示装置。
本电路主要以单片机AT89S52为核心而设计的，通过单片机对信息的分析与处理，控制外围设备。
系统由复位模块、时钟模块、温度模块、音乐模块、光识模块及显示模块共六个模块组成，后来在时钟模块的基础上又加载了日历、星期的模块。
本设计以单片机AT89S52为切入点，通过使用AT89S52的内部的可编程定时器/计数器，结合对外接晶振的调节来确定一个合适的振荡周期，从而确定出内部的机器周期。
再通过对内部中断程序的设置来设计出时钟程序，即设计出了电子时钟的核心。
然后在核心电路的基础上设计出了相应的扩展电路，使本设计更加实用。
关键词：单片机；数码显示；温度传感器毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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作者签名：日期：目录1. 引言 (1)2. 关于单片机 ............................................................................... 错误！未定义书签。
2.1单片机的发展 .................................................................. 错误！未定义书签。
2.2 单片机的开发背景 ......................................................... 错误！未定义书签。
2.2 单片机的开发背景 ......................................................... 错误！未定义书签。
2.3 AT89S52单片机 .............................................................. 错误！未定义书签。
2.3.1 AT89S52单片机引脚功能 ......... 错误！未定义书签。
2.3.2 AT89S52单片机硬件结构的特点错误！未定义书签。
2.3.3 AT89S52单片机的硬件原理 .... 错误！未定义书签。
3. 方案设计与论证 (1)4. 系统总体结构框图 (2)5. 系统的硬件设计 (3)5.1 显示部分电路的设计 (3)5.1.1 LED数码显示管的基本原理 (3)5.1.2 数码管显示模块分析 (4)5.1.3 LED显示电路 (4)5.2 控制部分电路的设计 (5)5.2.1 时钟模块 (5)5.2.2 温度模块 (5)5.2.3 音乐模块 (5)5.2.4 复位模块 (6)5.2.5 光识模块 (6)6. 系统的软件设计 (7)6.1 各模块的程序设计 (7)6.1.1 计时程序 (7)6.1.2 定时闹钟程序 (7)6.1.3 温度程序 (8)6.2 系统程序设计的总体框图 (8)7. 系统电路的制作与调试 (9)7.1 电路硬件焊接制作 (9)7.2 调试的主要方法 (9)7.3 系统调试 (9)7.3.1硬件调试 (9)7.3.2软件调试 (10)7.3.3联机调试 (10)7.3.4调试中遇到的问题及解决方法 (10)结论 (12)参考文献 (13)附录1 数字钟电路图 (15)附录2 程序清单 (16)附录3 英文资料 ......................................................................... 错误！未定义书签。
附录4 英文资料翻译 ................................................................. 错误！未定义书签。
致谢 ................................................................................................ 错误！未定义书签。
1. 引言20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。
因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
基于单片机的定时和控制装置在许多行业有着广泛的应用，数字钟作为其中最基本的一个应用实例，具有结构简单应用广泛的特点。
数字钟中使用了单片机中最为常用的输入输出设备按键开关和数码管；数字钟程序主要应用单片机的定时器和中断实现计时和显示功能。
当今数字种作为一个单元电路被广泛应用于电子表、电子万年历等产品中，带来广泛的经济效益。
随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高，单片机还会不断产生新的变化和进步。
在不久的将来，最终单片机与微机系统之间的距离越来越小，甚至难以辨认。
2. 方案设计与论证按照系统设计功能的要求，初步确定设计系统由复位模块、时钟模块、音乐模块、光识模块及显示模块共五个模块组成，后来在时钟模块的基础上又加载了日历、星期的模块，为了使本设计中的数字钟的功能更加完善和强大，最后又将温度显示加入了设计方案中。
首先以单片机AT89S52为入手点，通过使用AT89S52的内部的可编程定时器/计数器，结合对外接晶振的调节来确定一个合适的振荡周期，从而确定出内部的机器周期。
再通过对内部中断程序的设置来设计出时钟程序，即设计出了电子时钟的核心。
根据题目的要求，我设计了以下方案：设计中加载了年、月、日的设计，刚开始时打算用18个共阳数码管，考虑到数码管太多是毕会给硬件电路带来麻烦，经过考虑后，决定把年、月、日与时间设置到一组数码管上来，即六个数码管即能显示时间又能显示年、月、日，这样一来就方便了硬件电路。
主控芯片使用51系列AT89S52单片机，温度模块设计中，温度元件采用AD590，利用AD590以及接口电路把温度转换成模拟电压，经由ADC0804转换成数字信号，然后经AT89S52处理显示温度。
但由于AD590价钱比较贵，且只能转换成模拟电压，这样一来硬件就要增加更多的器件且又不经济，经查找发现18B20温度传感器价钱便宜且可以直接把温度转换成数字量测温范围为-55—125度，最大分辨率可达0.0625度，采用3线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点，所以我选择了18B20温度传感器。
在音乐模块的设计中，我决定采用音乐芯片，这样可以避免对铃声音乐的编程，即节省了时间，又减少了在程序中发生错误的可能性。
3. 系统总体结构框图图4-1在本设计中，以按键开关作为输入装置，LED七段数码显示管作为显示装置，因此，各按键开关的功能为：S1键：P1.0口时间调整S2键：P1.1口日期调整S3健; p1.2口闹铃设置S4健: p1.3口闹铃开关4. 系统的硬件设计电路是由控制部分和显示部分两大部分组成。
利用单片机程序进行控制，并通过数码管进行显示。
4.1 显示部分电路的设计4.1.1LED数码显示管的基本原理用单片机驱动LED数码管有很多方法，按显示方式分，有静态显示和动态显示，按译码方式可分为硬件译码和软件译码。
静态显示是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将要显示的数据送出后不再控制LED，直到下次显示时再传送一次新的显示数据。
静态显示的数据稳定，占用CPU 时间少。
动态显示要CPU时刻对显示器件进行刷新，显示数据有闪烁感，占用CPU时间多。
这两种显示方式各有利弊：静态显示虽然数据显示稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的电路硬件较多；动态显示虽然有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。
动态扫描显示接口是单片机中应用最广泛的一种显示方式。
其接口电路是把所有LED显示器的8个笔划段A～D、DP的同名端连在一起，而每一个数码管的公共端COM 是各自独立地受I/O线控制。
CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器接受到相同的字形码，但究竟是哪个显示器亮，则取决于COM端，而这一端是由I/O控制的，可以自行决定何时显示哪一位了。
而所谓动态扫描就是指我们采用分时的方法，轮流控制各个显示器的COM端，是各个显示器轮流点亮。
在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的，约1ms左右，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。
从上述的论述中，可以看出动态显示方案具备一定的实用性，也是目前单片机数码管显示中较为常用的一种显示方法。
所以，本设计也采用动态显示方案。
4.1.2数码管显示模块分析电路先通过电源电路送出+5V电压，单片机AT89S52通过74LS47和CD4515（4—16译码器）驱动数码管显示数值, 显示部分采用普通共阳极数码管显示，采用动态扫描，以减少硬件电路。
考虑到一次扫描12位数码管显示时会出现闪烁情况，设计时分两排显示，一排显示时间和年月日，一排显示星期和温度，共阳极数码管中8个发光二极管的阳极（二极管正端）连在一起。
通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。
当某段驱动电路的输入端为低电平时，该端所连接的字段导通并点亮。