單片機(jī)電子時(shí)鐘論文
單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，由于其體積小、重量輕等多種優(yōu)勢，深受廣大人們的喜愛，由于其開發(fā)容易、靈活性好，也同時(shí)被很多設(shè)計(jì)者拿來應(yīng)用到各種設(shè)備中。以下是小編為大家整理好的單片機(jī)電子時(shí)鐘論文，歡迎大家閱讀參考！
摘要：隨著電子科技的飛速發(fā)展，尤其是超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，給我國的經(jīng)濟(jì)帶來了實(shí)質(zhì)性的改變。其中，對于單片機(jī)的使用已經(jīng)在很多領(lǐng)域都有出現(xiàn)，比如說在工業(yè)自動(dòng)化控制房間、在智能儀器儀表方面以及各種家用電器方面，單片機(jī)都起到了很大的作用。由于其極高的性能價(jià)格比，使其在電子時(shí)鐘方面的應(yīng)用也是很常見的。本文通過對普通單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)分析，從而達(dá)到對單片機(jī)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；電子時(shí)鐘；設(shè)計(jì)分析
時(shí)鐘就是一個(gè)最典型的例子，由于人們的生活速度越來越快，人們的時(shí)間觀念也在不斷增強(qiáng)，生活中處處離不開時(shí)鐘，時(shí)鐘對人們可以說是不可或缺的東西�，F(xiàn)如今，時(shí)鐘的樣式很功能也越來越多，人們對時(shí)鐘的精準(zhǔn)度要求也越來越高。本文就是針對時(shí)鐘的精準(zhǔn)度來設(shè)計(jì)一個(gè)普通單片機(jī)電子時(shí)鐘。
一、單片機(jī)的簡單介紹
�。ㄒ唬﹩纹瑱C(jī)的定義與分類
單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器、隨即存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器等集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。主要分類包括：STC系列單片機(jī)、AVR單片機(jī)、AT系列單片機(jī)等等 。
�。ǘ﹩纹瑱C(jī)的應(yīng)用與發(fā)展
目前，隨著電子自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)以其自身的諸多優(yōu)勢已經(jīng)應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域之中，這些領(lǐng)域主要包括智能儀器儀表、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器人控制、工業(yè)控制、家電管理等等。由于單片機(jī)的優(yōu)勢很有多，在未來的生活中一定會(huì)被更多的領(lǐng)域所應(yīng)用，有很好的發(fā)展趨勢。
二、單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)方案
單片機(jī)電子時(shí)鐘的構(gòu)成主要由：一個(gè)8位CPU；一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路；4K字節(jié)ROM程序存儲(chǔ)器；256字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64K外部程序存儲(chǔ)器空間的控制電路；32條可編程的I/O線（四個(gè)8位并行I/O端口）和一個(gè)可編程全雙工串行口組成。
單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)主要是對時(shí)鐘的內(nèi)部工作和外部顯示進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要的設(shè)計(jì)方案則分為數(shù)字時(shí)鐘方案和數(shù)碼管顯示方案。通過數(shù)字時(shí)鐘和數(shù)碼管顯示的完美結(jié)合使電子時(shí)鐘的質(zhì)量得到完善和保證。
�。ㄒ唬⿺�(shù)字時(shí)鐘方案
這部分是單片機(jī)電子時(shí)鐘最主要的設(shè)計(jì)，也是時(shí)鐘內(nèi)部工作部分。在單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器中設(shè)置三個(gè)分別代表時(shí)、分、秒信息的字節(jié)。在對內(nèi)部的存儲(chǔ)器進(jìn)行設(shè)置的時(shí)候，要根據(jù)時(shí)鐘的運(yùn)作規(guī)律設(shè)定，時(shí)鐘的工作是由內(nèi)部的定時(shí)器和軟件結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的。對此設(shè)定1秒中斷，以此來推動(dòng)秒針的運(yùn)動(dòng)，而當(dāng)秒針中斷的次數(shù)達(dá)到60次的時(shí)候，則將其清零，同時(shí)分針的字節(jié)開始運(yùn)行，以此類推，當(dāng)分鐘的中斷次數(shù)達(dá)到60次的時(shí)候，時(shí)鐘的字節(jié)開始運(yùn)行。當(dāng)時(shí)鐘的字節(jié)達(dá)到24的時(shí)候，便將時(shí)鐘的字節(jié)清零，以上的操作反復(fù)進(jìn)行，這就是單片機(jī)電子時(shí)鐘關(guān)于數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)方案。這部分的設(shè)計(jì)起來比較繁瑣，每個(gè)步驟都要做到很好的處理，設(shè)置時(shí)、分、秒的順序也不能打亂。
�。ǘ⿺�(shù)碼管顯示方案
數(shù)碼管顯示方案主要是對時(shí)鐘的外部顯示進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩個(gè)部分，在電子時(shí)鐘外部顯示中占主導(dǎo)地位的就是動(dòng)態(tài)顯示。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是根據(jù)內(nèi)部設(shè)計(jì)中的秒針的運(yùn)行情況，在出現(xiàn)的顯示器數(shù)字的輪流點(diǎn)亮，每隔一段時(shí)間都要點(diǎn)亮一次，這部分要求顯示器的掃描必須要有足夠快的速度，只有這樣，顯示出來的字符才不會(huì)出現(xiàn)閃爍的效果。同時(shí)，秒鐘和顯示器的運(yùn)作應(yīng)該是保持一致的，否則在電子時(shí)鐘運(yùn)行的時(shí)候，就很容易出現(xiàn)時(shí)間上的誤差，這種動(dòng)態(tài)顯示節(jié)省了I/O口，也會(huì)降低耗能。
�。ㄈ╇娮訒r(shí)鐘的硬件選擇
1、單片機(jī)的`選擇，在單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)中，通常都會(huì)選用AT89c52單片機(jī)，配備12MHz晶振，采用上電復(fù)位來對電路進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位。
2、顯示電路選擇，在顯示電路的選擇上，采用軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示。
3、電源選擇，采用直流電源供電，電源基本選擇在4.5V左右。
4、選擇器的選擇，通常采用741s04.
三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
對系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)主要包括軟件的設(shè)計(jì)思想、總體設(shè)計(jì)以及按鍵掃描子程序。
�。ㄒ唬┸浖O(shè)計(jì)思想
根據(jù)人們對電子時(shí)鐘功能的需求，需要設(shè)計(jì)出來的電子時(shí)鐘程序必須具備動(dòng)態(tài)掃描、時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生以及按鍵掃描處理等功能。利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的這些功能，主要利用的方法就是分時(shí)復(fù)用，要協(xié)調(diào)好各個(gè)器件的占用時(shí)間，這樣才能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)電子時(shí)鐘以上的功能，使電子時(shí)鐘對人們的需求造成滿足。
�。ǘ┛傮w設(shè)計(jì)
1、系統(tǒng)說明及設(shè)計(jì)框圖
利用普通單片機(jī)制作的簡易時(shí)鐘，其主要的工作原理就是運(yùn)用6個(gè)PNP管來分別控制6個(gè)LED數(shù)碼管來完成時(shí)鐘的運(yùn)行工作。這里出現(xiàn)的6個(gè)數(shù)碼管主要負(fù)責(zé)顯示小時(shí)、分鐘以及秒針的十位位置和個(gè)位位置，還會(huì)設(shè)定一個(gè)按鍵用于對時(shí)間的調(diào)整。
2、模塊設(shè)計(jì)
普通單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)主要包括電源部分、復(fù)位電路、顯示部分、控制部分、位選部分等幾個(gè)模塊。對于電源部分的技術(shù)，要從外部引入直流電，電流應(yīng)該選擇4.5V，這樣就可謂電子時(shí)鐘提供電源，使其能夠正常運(yùn)行。
位選電路、復(fù)位電路二極管、電解電容部位，在其運(yùn)行的時(shí)候，相應(yīng)的引腳也會(huì)出現(xiàn)不同。在開關(guān)按下時(shí)引腳RST為高電平1，斷開時(shí)引腳為低電平0。
�。ㄈ┌存I掃描子程序
普通單片機(jī)電子時(shí)鐘的運(yùn)行，最好選用按鍵來切換各種不同的狀態(tài)，這樣不僅簡單，容易操作，而且在電子時(shí)鐘出現(xiàn)狀況而需要查詢按鍵信息的時(shí)候，電子時(shí)鐘所具有的按鍵掃描功能就可以提供以往的按鍵情況，這種按鍵程序中還嵌套了按鍵掃描程序用來處理在不同情況下的電子時(shí)鐘狀態(tài)切換。
四、對整體系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試
在單片機(jī)電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)完成之后，要對電子時(shí)鐘所應(yīng)用的系統(tǒng)進(jìn)行簡單的測試，仔細(xì)分析在測試的過程中所出現(xiàn)的問題，進(jìn)行問題的統(tǒng)計(jì)與分析，從而找到合理、科學(xué)的解決方法。使單片機(jī)電子時(shí)鐘更加完善。
�。ㄒ唬┫到y(tǒng)調(diào)試方法
對于單片機(jī)電子時(shí)鐘各個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試，首先要對每個(gè)單獨(dú)的程序進(jìn)行調(diào)試，將出現(xiàn)的問題歸納整理，找到合理的解決方法后，針對出現(xiàn)問題的程序進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試。確保每個(gè)程序都沒有問題之后，再進(jìn)行整體的調(diào)試工作。只有這樣，才調(diào)試的過程中才會(huì)使調(diào)試工作有理有序的進(jìn)行。
�。ǘ┫到y(tǒng)時(shí)鐘誤差分析
時(shí)間準(zhǔn)確，長時(shí)間不容易出現(xiàn)誤差是一個(gè)時(shí)鐘被認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)之一。對于系統(tǒng)誤差，設(shè)計(jì)者應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行誤差的分析和調(diào)試工作。
在單片機(jī)電子時(shí)鐘系統(tǒng)中，能夠出現(xiàn)誤差的地方有很多，比如說晶體頻率的誤差，定時(shí)器溢出誤差以及延遲誤差等等，設(shè)計(jì)者要結(jié)合不同的誤差進(jìn)行不同的分析，找出其內(nèi)在的原因，從而擬定出解決的方案，使電子時(shí)鐘的精準(zhǔn)度提高。
（三）軟件調(diào)試問題及解決
在軟件調(diào)試的過程中，應(yīng)該將調(diào)試的重點(diǎn)分別放在各個(gè)模塊上，對這些模塊的調(diào)試可以采取在線調(diào)試和離線調(diào)試兩種方法，在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題要及時(shí)分析及時(shí)解決。
結(jié)語：
隨著我國電子技術(shù)的迅速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用也會(huì)越來越廣泛，對于電子時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一定也會(huì)日趨完善，功能也會(huì)越來越全面，性能會(huì)更加穩(wěn)定，可以預(yù)見，在未來的幾年里，單片機(jī)的應(yīng)用也會(huì)越來越廣泛。更好的造福人們。
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