【毕业设计】单片机数字电子钟的设计与研究毕业设计

由于等工艺的大量采用，很多单片机可以在更低的电压下工作或，功耗已经降低到级。

这些特性使得单片机系统可以在更小电源的支持下工作更长的时间。

低价格单片机应用面广，使用数量大，带来的直接好处就是成本的降低。

目前世界各大公司为了提高竞争力，在提高单片机性能的同时，十分注意降低其产品的价格。

下面大致介绍下单片机的主要应用领域和特点。

家用电器领域用单片机控制系统取代传统的模拟和数字控制电路，使家用电器如洗衣机空调冰箱微波炉和电视机等功能更完善，更加智能化和易于使用。

办公自动化领域单片机作为嵌入式系统广泛应用于现代办公设备，如计算机的键盘磁盘驱动打印机复印机电话机和传真机等。

商业应用领域商业应用系统部分与家用和办公应用系统相似，但更加注重设备的稳定性可靠性和安全性。

商用系统中广泛使用的电子计量仪器收款机条形码阅读器安全监测系统空气调节系统和冷冻保鲜系统等，都采用了单片机构成的专用系统。

与通用计算机相比，这些系统由于比较封闭，可以更有效地防止病毒和电磁干扰等，可靠性更高。

工业自动化在工业控制和机电体化控制系统中，除了采用工控计算机外，很多都是以单片机为核心的单片机和多机系统。

智能仪表与集成智能传感器目前在各种电气测量仪表中普遍采用了单片机应用系统来代替传统的测量系统，使得测量系统具有存储数据处理查询及联网等智能功能。

将单片机和传感器相结合，可以构成新代的智能传感器。

它将传感器变换后的物理量作进步的变化和处理，使其成为数字信号，可以远距离传输并与计算机接口。

现代交通与航空航天领域通常应用于电子综合显示系统动力监控系统自动驾驶系统通信系统以及运行监视系统等。

这些领域对体积功耗稳定性和实时性的要求往往比商用系统还要高，因此采用单片机系统更加重要。

目前，我国生产很多型号的单片机，在此，我们采用型号为的单片机。

因为是个低电压，高性能位单片机，片内含的可反复擦写的只读程序存储器和的随机存取数据存储器，器件采用公司的高密度非易失性存储技术生产，兼容标准指令系统，片内置通用位中央处理器和存储单元，内置功能强大的微型计算机的提供了高性价比的解决方案。

是个低功耗高性能单片机，个引脚，个外部双向输入输出端口，同时内含个外中断口，个位可编程定时计数器，个全双工串行通信口，可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

其将通用的微处理器和存储器结合在起，特别是可反复擦写的存储器可有效地降低开发成本。

单片机的基本结构单片机内部结构单片机包含中央处理器程序存储器数据存储器定时计数器并行接口串行接口和中断系统等几大单元及数据总线地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明中央处理器中央处理器是整个单片机的核心部件，是位数据宽度的处理器，能处理位二进制数据或代码，负责控制指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

数据存储器内部有个位用户数据存储单元和个专用寄存器单元，它们是统编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的只有个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。

图单片机的内部结构程序存储器共有个位掩膜，用于存放用户程序，原始数据或表格。

定时计数器有两个位的可编程定时计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。

并行输入输出口共有组位口或，用于对外部数据的传输。

全双工串行口内置个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。

中断系统具备较完善的中断功能，有两个外中断两个定时计数器中断和个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有级的优先级别选择。

时钟电路内置最高频率达的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但单片机需外置振荡电容。

单片机的结构有两种类型，种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛结构，另种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为的结构，即普林斯顿结构。

的系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品位的系列单片机则采用普林斯顿结构。

下图是系列单片机的内部结构示意图。

图系列单片机的内部结构的引脚说明系列单片机中的及均采用封装的双列直接结构，右图是它们的引脚配置，个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，组位共个口，中断口线与口线复用。

现在我们对这些引脚的功能加以说明的引脚说明系列单片机中的及均采用封装的双列直接结构，右图是它们的引脚配置，个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，组位共个口，中断口线与口线复用。

现在我们对这些引脚的功能加以说明图单片机的引脚图复位信号复用脚，当通电，时钟电路开始工作，在引脚上出现个，时钟设置子程序定时器中断子程序在这里，我们有必要介绍下单片机的中断系统，以利于我们的学习。

中断技术在单片系统中有着十分重要的作用，它不仅可以提高单片机的效率，也可以对突发事件处理。

所谓中断就是当正在执行程序时，发生了另个急需处理的事件，这是暂停当前执行的程序，立即转去执行处理事件的程序，处理完事件后，再返回到程序继续执行，这个过程被叫做中断。

关于中断的概念有下列几个名词程序称为主程序，处理事件的程序称为中断服务程序，主程序中转向中断服务程序的地方称为断点，引起中断的原因即事件称为中断源，转去执行中断服务程序称为中断响应。

关于中断的概念可以打个如下的比喻。

领导在自己的房间办公执行主程序，下属外设有问题打电话来请示中断源，领导停下正在进行的工作，通过电话给下属做指示执行中断服务程序，指示完后，领导挂断电话，继续做自己的工作返回主程序继续执行。

中断是个过程，当中央处理器在处理件事情时，外部又发生了另紧急事件，请求暂停当前的工作而去迅速处理该紧急事件。

处理结束后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作。

引起中断的原因或发出中断请求的来源，称为中断源。

单片机般允许有多个中断源，当几个中断源同时向请求中断时，就存在优先响应哪个中断请求源的问题优先级问题，般根据中断源的轻重缓急排队，优先处理最紧急事件的中断请求，于是便规定每个中断源都有个中断优先级别，并且总是响应级别最高的中断请求。

当正在处理个中断源请求的时候，又发生了另个优先级比它高的中断源请求，如果能够暂时中止对原来中断处理程序的执行，转而去处理优先级更高的中断源请求，待处理完以后，再继续执行原来的低级中断处理程序，这样的过程称为中断嵌套。

显示程序按键控制子程序第五章系统仿真软件介绍软件是公司的款电路设计与仿真软件，它包括等软件模块，模块主要用来完成的设计，而模块用来完成电路原理图的布图与仿真。

的软件仿真基于技术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如系列系列等等，以及单片机外围电路，比如键盘等等。

通过软件的使用我们能够轻易地获得个功能齐全实用方便的单片机实验室。

电子钟系统仿真用软件，根据数字电子钟的原理图，画出仿真图，得到的图如下所示。

图数字钟的仿真第六章调试与功能说明单片机应用系统的调试包括硬件和软件两部分，但是他们并不能完全分开。

般的方法是排除明显的硬件故障，再进行综合调试，排除可能的软硬件故障。

硬盘调试拿到电路板后，首先要检查加工质量，并确保没有任何方面的，如短路和断路，尤其要避免电源短路元器件在安装前要逐检查，用万用表测其数值，看是否与所用相同完成焊接后，应先空载上电芯片座上不插芯片，并检查各引脚的电位是否正确。

若切正常，方可在断电的情况下将芯片插入，再次检查各引脚的电位及其逻辑关系。

将万用表的探针放到单片机接电源的引脚上检测下，看是否符合要求。

系统性能测试与功能说明走时默认为走时状态，按小时制分别显示时时分分秒秒，有个动态显示，时间会按实际时间以秒为最少单位变化。

走时调整按对秒进行调整，按下加秒按对分进行调整，按下加分按对时进行调整，按下加小时，从而达到快速设定时间的目的。

系统时钟误差分析时间是个基本物理量，具有连续自动流逝不重复等特性。

我国时间基准来自国家授时中心，人们日常使用的时钟就是以定的精度与该基准保持同步的。

结合时间概念和误差理论，可以定义电子钟的走时误差，表示程序实际运行计算所得的秒表示客观时间的标准秒。

时表示电子钟秒单元数值刷新滞后，即走时误差为慢反之表示秒单元数值的刷新超前，即走时误差为快。

本次设计的单片机电子钟系统中，其误差主要来源包括晶体频率误差，定时器溢出误差，延迟误差。

晶体频率产生震荡，容易产生走时误差定时器溢出的时间误差，本应这秒溢出，但却在下秒溢出，造成走时误差延迟时间过长或过短，都会造成与基准时间产生偏差，造成走时误差。

软件调试问题及解决软件程序的调试般可以将重点放在分模块调试上，统调是最后环。

软件调试可以采取离线调试和在线调试两种方式。

前者不需要硬件仿真器，可借助于软件仿真器即可后者般需要仿真系统的支持。

本次课题，软件来调试程序，通过各个模块程序的单步或跟踪调试，使程序逐渐趋于正确，最后统调程序。

仿真部分采用软件，此软件功能强大且操作较为简单，可以很容易的实现各种系统的仿真。

首先打开软件，在元件库中找到要选用的所有元件，然后进行原理图的绘制绘制好后再选择已经编译好的文件，选择运行，观察显示结果，根据显示的结果和课题的要求再修改程序，再运行查，直到满足要求。

结束语我在这次单片机最小系统的设计过程中，很是受益匪浅。

通过对自己在大学三年时间里所学的知识的回顾，并充分发挥对所学知识的理解和对毕业设计的思考及书面表达能力，最终完成了。

这为自己今后进步深化学习，积累了定宝贵的经验。

撰写论文的过程也是专业知识的学习过程，它使我运用已有的专业基础知识，对其进行设计，分析和解决个理论问题或实际问题，把知识转化为能力的实际训练。

培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。

通过这次课程设计我发现，只有理论水平提高了才能够将课本知识与实践相整合，理论知识服务于教学实践，以增强自己的动手能力。

这个实验十分有意义我获得很深刻的经验。

通过这次课程设计，我们知道了理论和实际的距离，也知道了理论和实际想结合的重要性也从中得知了很多书本上无法得知的知识。

我们的学习不但要立足于书本，以解决理论和实际教学中的实际问