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單片機電子時鐘論文
單片機自20世紀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，也同時被很多設計者拿來應用到各種設備中。以下是小編為大家整理好的單片機電子時鐘論文，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)濟帶來了實質(zhì)性的改變。其中，對于單片機的使用已經(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，單片機都起到了很大的作用。由于其極高的性能價格比，使其在電子時鐘方面的應用也是很常見的。本文通過對普通單片機電子時鐘的設計分析，從而達到對單片機進行更深入的學習與設計。
關(guān)鍵詞：單片機；電子時鐘；設計分析
時鐘就是一個最典型的例子，由于人們的生活速度越來越快，人們的時間觀念也在不斷增強，生活中處處離不開時鐘，時鐘對人們可以說是不可或缺的東西。現(xiàn)如今，時鐘的樣式很功能也越來越多，人們對時鐘的精準度要求也越來越高。本文就是針對時鐘的精準度來設計一個普通單片機電子時鐘。
一、單片機的簡單介紹
（一）單片機的定義與分類
單片機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、隨即存儲器、只讀存儲器等集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)。主要分類包括：STC系列單片機、AVR單片機、AT系列單片機等等 。
（二）單片機的應用與發(fā)展
目前，隨著電子自動化的廣泛應用，單片機以其自身的諸多優(yōu)勢已經(jīng)應用到了各個領(lǐng)域之中，這些領(lǐng)域主要包括智能儀器儀表、計算機網(wǎng)絡、機器人控制、工業(yè)控制、家電管理等等。由于單片機的優(yōu)勢很有多，在未來的生活中一定會被更多的領(lǐng)域所應用，有很好的發(fā)展趨勢。
二、單片機電子時鐘的設計方案
單片機電子時鐘的構(gòu)成主要由：一個8位CPU；一個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路；4K字節(jié)ROM程序存儲器；256字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲器；兩個16位定時器/計數(shù)器；可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲器和64K外部程序存儲器空間的控制電路；32條可編程的I/O線（四個8位并行I/O端口）和一個可編程全雙工串行口組成。
單片機電子時鐘的設計主要是對時鐘的內(nèi)部工作和外部顯示進行設計，主要的設計方案則分為數(shù)字時鐘方案和數(shù)碼管顯示方案。通過數(shù)字時鐘和數(shù)碼管顯示的完美結(jié)合使電子時鐘的質(zhì)量得到完善和保證。
（一）數(shù)字時鐘方案
這部分是單片機電子時鐘最主要的設計，也是時鐘內(nèi)部工作部分。在單片機的內(nèi)部存儲器中設置三個分別代表時、分、秒信息的字節(jié)。在對內(nèi)部的存儲器進行設置的時候，要根據(jù)時鐘的運作規(guī)律設定，時鐘的工作是由內(nèi)部的定時器和軟件結(jié)合來實現(xiàn)的。對此設定1秒中斷，以此來推動秒針的運動，而當秒針中斷的次數(shù)達到60次的時候，則將其清零，同時分針的字節(jié)開始運行，以此類推，當分鐘的中斷次數(shù)達到60次的時候，時鐘的字節(jié)開始運行。當時鐘的字節(jié)達到24的時候，便將時鐘的字節(jié)清零，以上的操作反復進行，這就是單片機電子時鐘關(guān)于數(shù)字時鐘的設計方案。這部分的設計起來比較繁瑣，每個步驟都要做到很好的處理，設置時、分、秒的順序也不能打亂。
（二）數(shù)碼管顯示方案
數(shù)碼管顯示方案主要是對時鐘的外部顯示進行設計，主要分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩個部分，在電子時鐘外部顯示中占主導地位的就是動態(tài)顯示。所謂動態(tài)顯示就是根據(jù)內(nèi)部設計中的秒針的運行情況，在出現(xiàn)的顯示器數(shù)字的輪流點亮，每隔一段時間都要點亮一次，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出現(xiàn)閃爍的效果。同時，秒鐘和顯示器的運作應該是保持一致的，否則在電子時鐘運行的時候，就很容易出現(xiàn)時間上的誤差，這種動態(tài)顯示節(jié)省了I/O口，也會降低耗能。
（三）電子時鐘的硬件選擇
1、單片機的選擇，在單片機電子時鐘的設計中，通常都會選用AT89c52單片機，配備12MHz晶振，采用上電復位來對電路進行系統(tǒng)復位。
2、顯示電路選擇，在顯示電路的選擇上，采用軟件譯碼動態(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)軟件設計
對系統(tǒng)軟件的設計主要包括軟件的設計思想、總體設計以及按鍵掃描子程序。
（一）軟件設計思想
根據(jù)人們對電子時鐘功能的需求，需要設計出來的電子時鐘程序必須具備動態(tài)掃描、時鐘信號產(chǎn)生以及按鍵掃描處理等功能。利用單片機來實現(xiàn)電子時鐘的這些功能，主要利用的方法就是分時復用，要協(xié)調(diào)好各個器件的占用時間，這樣才能實現(xiàn)單片機電子時鐘以上的功能，使電子時鐘對人們的需求造成滿足。
（二）總體設計
1、系統(tǒng)說明及設計框圖
利用普通單片機制作的簡易時鐘，其主要的工作原理就是運用6個PNP管來分別控制6個LED數(shù)碼管來完成時鐘的運行工作。這里出現(xiàn)的6個數(shù)碼管主要負責顯示小時、分鐘以及秒針的十位位置和個位位置，還會設定一個按鍵用于對時間的調(diào)整。
2、模塊設計
普通單片機電子時鐘的設計主要包括電源部分、復位電路、顯示部分、控制部分、位選部分等幾個模塊。對于電源部分的技術(shù)，要從外部引入直流電，電流應該選擇4.5V，這樣就可謂電子時鐘提供電源，使其能夠正常運行。
位選電路、復位電路二極管、電解電容部位，在其運行的時候，相應的引腳也會出現(xiàn)不同。在開關(guān)按下時引腳RST為高電平1，斷開時引腳為低電平0。
（三）按鍵掃描子程序
普通單片機電子時鐘的運行，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，而且在電子時鐘出現(xiàn)狀況而需要查詢按鍵信息的時候，電子時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鐘狀態(tài)切換。
四、對整體系統(tǒng)進行調(diào)試
在單片機電子時鐘設計完成之后，要對電子時鐘所應用的系統(tǒng)進行簡單的測試，仔細分析在測試的過程中所出現(xiàn)的問題，進行問題的統(tǒng)計與分析，從而找到合理、科學的解決方法。使單片機電子時鐘更加完善。
（一）系統(tǒng)調(diào)試方法
對于單片機電子時鐘各個系統(tǒng)的調(diào)試，首先要對每個單獨的程序進行調(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)問題的程序進行系統(tǒng)的調(diào)試。確保每個程序都沒有問題之后，再進行整體的調(diào)試工作。只有這樣，才調(diào)試的過程中才會使調(diào)試工作有理有序的進行。
（二）系統(tǒng)時鐘誤差分析
時間準確，長時間不容易出現(xiàn)誤差是一個時鐘被認可的標準之一。對于系統(tǒng)誤差，設計者應該及時進行誤差的分析和調(diào)試工作。
在單片機電子時鐘系統(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，定時器溢出誤差以及延遲誤差等等，設計者要結(jié)合不同的誤差進行不同的分析，找出其內(nèi)在的原因，從而擬定出解決的方案，使電子時鐘的精準度提高。
（三）軟件調(diào)試問題及解決
在軟件調(diào)試的過程中，應該將調(diào)試的重點分別放在各個模塊上，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)的問題要及時分析及時解決。
結(jié)語：
隨著我國電子技術(shù)的迅速發(fā)展，單片機的應用也會越來越廣泛，對于電子時鐘系統(tǒng)的設計一定也會日趨完善，功能也會越來越全面，性能會更加穩(wěn)定，可以預見，在未來的幾年里，單片機的應用也會越來越廣泛。更好的造福人們。
參考文獻：
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[2]程光璇.普通單片機電子時鐘的設計[J].電子世界.2011(8)
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