基于单片机的数字时钟开题报告

本科毕业论文（设计）开题报告书（学生用表）

学生姓名 学 号 题 目 基于单片机的数字时钟设计 选题意义、研究现状及可行性分析： 1.选题意义： 现在，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。 数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字时钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字时钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于数字时钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，因此进行数字钟的设计是必要的，研究数字时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 2.研究现状： 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快，单片机具有体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。电子钟是一种利用数字电路来显示“秒”、“分”、“时”的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到数字电子钟。在城市的主要营业场所、车站、码头等公共场所使用数字电子时钟已经成为一种时尚。但目前市场上各式各样的数字电子钟大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂，功率损耗大等缺点，因此有必要对数字电子钟进行改进。 目前，数字时钟的方法有很多种，例如： （1）、可用中小规模集成电路组成数字钟； （2）、利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成数字钟； （3）、利用单片机来实现数字钟等。 这些方法都各有其特点，其中利用单片机实现的数字时钟具有编程灵活，并且便于功能的扩展。 数字时钟一般是由振荡器、分频器、译码器、显示器等部分组成，这些数字电路中最基本的、应用最广泛的电路。当前市场上已有现成的数字时钟集成电路芯片出售，价格比较便宜。由于数字集成电路技术的发展，使数字时钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等特点，是目前人们生活和工作不可或缺的报时用品。 3.可行性分析： 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现“时”、“分”、“秒”计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 采用单片机AT89S51数字时钟由电源电路、单片机主控电路、按键控制电路和蜂鸣器等组成。通过单片机为主控电路，通过电路仿真来实现，首先使用Professional软件进行绘制硬件电路图，用Kiel软件进行编程与调试，最终生成.hex文件，传入单片机内部，从而实现仿真效果。此次设计的多功能数字时钟具有显示“秒”、“分”、“时”及对日期与时间的调整、校正功能，最后用数码管显示出来。整个时钟通过按键来实现各个功能。利用单片机来实现电子时钟具有编程灵活、精度高的特点，便于电子时钟功能的扩充，同时可以用该电子钟发出各种控制信号。 研究的主要问题和重点、难点： 1.研究主要问题： 利用单片机设计一个数字时钟，单片机扩展的LED显示器用来显示“秒”、“分”、“时”计数单元中的值，可以非常准确的显示标准时间。整个设计包括两大部分：硬件部分与软件部分。硬件是整个系统的基础，软件部分则要合理、充分地支持和使用系统的硬件，从而完成系统所需要的任务。 2.研究重点、难点： 2.1、硬件部分： （1）、主控电路： 本系统的及时方案是利用AT89S51单片机内部的定时、计数器进行中断定时，与DS1302时钟芯片之间能简单的采用同步串行的方式进行通讯，仅需用到3个端口： RES复位， I/O数据线， SCLK串行时钟，实现对“时”、“分”、“秒”的准确计时。整个系统的控制方案是：通电后系统自动进入时间显示，从00:00:00开始计时，通过按下时间设定/启动计时键，系统停止计时，进入到时间设定状态，系统保持原有的显示，等待键入当前时间。按下闹钟设置键，LED显示00:00:00，进入闹钟设置状态，等待键入启动闹钟时间。设置完毕后，系统启动定时启动闹钟功能，并恢复时间显示，定时时间一到，蜂鸣器就鸣叫，直到重新按下闹钟设置键停闹，并取消闹钟设置。 （2）、时钟信号电路设计： 为了得到准确的时钟显示．必须设计出准确的时钟信号．该设计采用时钟芯片实现。采用DALLAS公司生产的专用DS1302时钟芯片，该芯片内部含有一个实时时钟/日历和静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。可以对“时”、“分”、“秒”进行计时。单片机控制DSl302读写数据。从而实现准确计时。此外。该芯片可采用主电源与后备电源双电源供电．从而解决了掉电时时钟数据丢失的问题。 （3）、按键控制电路设计： 系统采用81C55芯片扩展I/O接口作为键盘/显示接口电路。采用4*3键盘，包括0-9十个数字键（编号00H-09H）、时间设定/启动计时键（编号0AH）和闹钟设置/启闹/停闹键（编号0BH）。 （4）、LED数码显示电路： 使用LED8段数码管。采用单片机动态扫描将时钟数据通过数码管进行实时显示。 （5）、复位电路设计： 单片机的复位是使CPU和系统中的其他功能部件处于一个确定的初始状态，并从此状态开始工作，根据AT89S51单片机复位条件，设计复位电路使单片机接通电源还是断电后或发生故障后都可以迅速复位。 2.2、软件部分： （1）、主程序： 主程序组要用于实现程序的初始化与键盘监控，主程序的功能主要是读DS1302的时间，将时间送到液晶显示，并与闹钟的设定时间比较，再判断是否有按键按下，从而进行校时、定时功能。 （2）、定时器TO中断服务子程序： 定时采用中断方式，利用TO每隔100ms向CPU发出一次中断请求，CPU响应中断后通过程序拆分成单字节BCD码后送入显示缓冲区，进行输出显示。 （3）、时间设置与定时闹钟子程序： 时间设置与闹钟定时子程序是实现当前时间与启闹时间的键盘输入设置。其功能是用键盘设置子程序，将所键入的6位时间值送入键盘设置缓冲区。并将此6位BCD码合并为3位BCD码，送入计时缓冲区或闹钟值寄存器。 主要参考文献： [1].邹显圣.基于AT89C51单片机数字时钟的研究[J].机电产品开发与创新，2009.9，22(5):60-63. [2].梁改革,徐亮亮,王加加.多功能数字时钟[J].科技创业周刊，2010.2，233. [3].王胜男,张健,张志坚.多功能数字时钟[J].中国电子商务，2009.8，87-88. [4].李华. MCS-51系列单片机实用接口技术[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，1993. [5].刘宇石.基于单片机AT89S51单片机数字时钟设计[J].现代企业教育.2011，13，280. [6].孙佳玲.基于单片机多功能数字时钟系统设计分析[J].吉林工程技术师范学院学报，2009.10. [7].肖来胜，冯建兰，夏术.单片机技术实用教程[M].武汉：华中科技大学出版社，2004. [8].高卫东,辛友顺. 51单片机原理与实践[M]. 北京:北京航空航天大学出版社，2008. [9].李全利.单片机原理与接口技术[M].北京：高等教育出版社，2004. [10].杨文龙.单片机原理与应用学习指导[M].西安:西安电子科技大学出版社，1997. [11].王志慧，李树华.单片机控制时钟的设计与实现[J].内蒙古大学学报（自然科学版），1999，30（6）：766—768. [12].李刚.51系列单片机设计与应用技巧[M].北京:北京航空航天大学出版社，2002. [13].曹巧媛.单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社，1997.7. [14].赵秀珍、单永磊.单片机微型计算机原理及其应用[M].北京：中国水利水电出版社，2001.8. [15].张军. AVR单片机应用系统开发典型实例[M]. 北京: 中国电力出版社，2005. [16].胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，1996. [17]. 梅丽凤，王艳秋，汪毓铎，张军. 单片机原理及接口技术[M]. 北京：清华大学出版社，2007.2. 写作进度安排： 2012 年6月24日 -- 2012年7月13日 查阅相关资料，理解设计任务书，完成开题报告. 2013年 1月20日 -- 2013年2月10日 硬件调试，排除故障直至满足设计要求. 2013年2月11 日 -- 2013年2月21日 软件调试，排除故障直至满足设计要求. 2013 年2月22日 -- 2013年3月15日 整理资料，按要求撰写论文，完成初稿. 2013年 3月16日 -- 2013年4月10日 论文整定，最终定稿，准备答辩. 指导教师意见（对文献综述的评语，以及对本课题深度、广度及工作量的意见和对论文（设计）结果的预测） 指导教师： 年 月 日 开题小组意见 开题小组组长： 年 月 日 学院意见 院长： 年 月 日 注：各学院可根据专业特点对开题报告格式进行适当调整。