单片机电子时钟的设计毕业设计论文(编辑修改稿)

单片机电子时钟的设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

飞速提高，处理能力比起80 年代提高了数百倍。 目前，高端的 32 位单片机主频已经超过 300MHz，性能直追 90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至 1 美元，最高端的型号也只有 10 美元。 当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。 而在作为掌上电 脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows 和 Linux 操作系统。 单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。 事实上单片机是世界上数量最多的计算机。 现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。 手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有 12 部单片机。 而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。 汽车上一般配备 40 多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。 单片机的数量不仅远超过 PC 机和其他计算 的综合，甚至比人类的数量还要多。 单片机介绍 单片机又称单片微控制器 ,它不是完成某一个逻辑功能的芯片 ,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。 概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。 它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 6 单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如 CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过 10 元即可 ......用它来做一些 控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。 我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、 VCD 等等的家电里面都可以看到它的身影。 ......它主要是作为控制部分的核心部件。 它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用 PC）的主要区别。 单片机是靠程序的，并且可以修改。 通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。 一个不是很复杂的功能要是用美国 50年代开 发的 74 系列，或者 60 年代的 CD4000 系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大 PCB 板。 但是如果要是用美国 70 年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别。 只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢。 很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢。 原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的 CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。 一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十 K 的尺寸。 对于家用 PC 的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。 一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用 PC 上来运行，家用 PC 的也是承受不了的。 可以说，二十世纪跨越了三个 “ 电 ” 的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。 不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 PC机。 它由主机、键盘、显示器等组成。 还有一类计算机，大多数人却不怎么 熟悉。 这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。 7 顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。 因为它体积小，通常都藏在被控机械的 “ 肚子 ” 里。 它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。 现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。 各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词 —— “ 智能型 ” ，如智能型洗衣机等。 现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。 究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。 单片机的特点 单片机的特点主要有 ：高集成度，体积小，高可靠性 ；控制功能强；低电压，低功耗，便于生产便携式产品 ；易扩展；优异的性能价格比。 单片机是以工业测控对象、环境、接口特点出发向着增强控制功能，提高工业环境下的可靠性方向发展。 主要特点如下： 1. 种类多，型号全。 很多单片机厂家逐年扩大适应各种需要，有针对性地推出一系列型号产品，使系统开发工程师有很大的选择余地。 大部分产品有较好的兼容性，保证了已开发产品能顺利移植，较容易地使产品进行升级换代。 2. 提高性能，扩大容量，性能价格比高。 集成度已经达到 300 万个晶体管以上，总线速度达到数十微妙到几百纳秒，指令执行周期已经达到几微妙到数十纳秒，以往片外 XRAM 现已在物理上存入片内， ROM 容量已经扩充达 32K， 64K， 128K 以致更大的空间。 价格从几百到几元不等。 3. 增加控制功能，向真正意义上的 “ 单片 ” 机发展。 把原本是外围接口芯片的功能集成到一块芯片内，在一片芯片中构造了一个完整的功能强大的微处理应用系统。 4. 低功耗。 现在新型单片机的功耗越来越小，供电电压从 5V 降低到了 ，甚至 1V，工作电流从 mA 降到 181。 A 级， gz2 频率从十几兆可编程到几十千赫兹。 特别是很多单片机都设置了多种工作方式，这些工作方式 8 包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等。 5. C 语言开发环境，友好的人机互交环境。 大多数单片机都提供基于C 语言开发平台，并提供大量的函数供使用，这使产品的开发周期、代码可读性、可移植性都大为提高。 单片机的应用 1. 在智能仪表中的应用 这是单片机应用最多最活跃的领域之一。 在各类仪器仪 表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。 2. 在机电一体化中的应用 机电一体化产品是指集机械技术，微电子技术，计算机 技术 于一体，使其产品具有智能化特征的电子产品。 它是机械工业发展的方向。 3. 在实时控制系统中的应用 单片机广泛用于各种实时过程控制系统中，例如工业过程控制、过程监测、航空航天、间断武器、机器人系统等各种实时控制系统。 用单片机进行实时系统数据处理和控制，保证系统工作在最佳状态，有利于提高系统的工作效率和产品的质量。 4. 在人们 生活中的应用 目前国内外各种家具已经普遍用单片机代替传统的控制电路，例如，洗衣机 、电冰箱、空调机、微波炉、电饭煲、收音机、音像、电风扇及许多高级电子玩具都配上了单片机。 5. 在其他方面的应用 单片机还广泛应用于办公自动化领域、商业营销领域、安全防卫、汽车及通信系统、计算机外部设备、模糊控制等领域。 单片机的基本结构和原理 9 单片机 的引脚 功能介绍 AT89C51 的 引脚排列请参见图 13。 图 13 AT89C51 引脚图 AT89C51 是一种带 4K 字节 闪烁 可编程可擦除只读存储器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。 AT89C2051 是一种带 2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 AT89C51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器， AT89C2051 是它的一种精简版 本。 AT89C51 单片机为很多嵌入 10 式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 外形及引脚排列如图所示。 主要特性： （ 1） 与 AT89C51 兼容 （ 2） 4K 字节可编程闪烁存储器 （ 3） 寿命： 1000 写 /擦循环 （ 4） 数据保留时间： 10 年 （ 5） 全静态工作： 0Hz24MHz （ 6） 三级程序存储器锁定 （ 7） 1288 位内部 RAM （ 8） 32 可编程 I/O 线 （ 9） 两个 16 位定时器 /计数器 （ 10） 5 个中断源 （ 11） 可编程串行通道 （ 12） 低功耗的闲置和掉电 模式 （ 13） 片内振荡器和时钟电路 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被 内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写 “1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出 11 电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “1”时，它利用内部上拉优势，当 对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 TTL 门电流。 当 P3 口写入 “1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉 冲。 在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态ALE 禁止，置位无效。 12 PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 PSEN 信号将不出现。 EA ：当 EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， EA 将内部锁定为 RESET；当 EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 振荡器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2 应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 单片机的 时钟电路与复位电路 1. 时钟电路与时序 （ 1）时钟信号的产生 在 单片机 芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚X。