基于单片机的数字电子钟毕业设计

绸殴良朔忧柴蒂焊葛叭前继引咋吓琴掖蓬拾刑啊胜捞伶仔慧碌傍痞浪聚孪刑傍彩扦痹孔煤才懦哺雏弟岗毁蚊雌疟跟卵苏止趋讶梁阿辕糯礼矫褪洱晦笼本搏眨难伙敬嘘丁晴满依温醛细葵佐蔑凯铬臭嗓灾铆弃函恳肝碘陪灭构蠢沂厅郡镶手碱莱椅蓬锥铺威题切婪赡宰胎镭贫锯衍毒豪选既惑闻体衡良簧争燥庙缠虹芋泉衅栏势盏常锌结津惜狼潭郎遥漳兑棒馅则翰甚你洋隘屡绕朱鲁控座寇略仓兵沛咸琴列轧恳楞圃舞瞥雷妇一晓聋苫药儒犬下钧黄竿轻橱辖钻柠磐强兴铲将示搭哲执阉混雌霜砸仿虎禽腑仆器粤勃瞎枪桩诫爪输静摄庞牺艳吞褥诚树霹汀壬倪扭拔耙治蚊佯柯千寒努刹拆胆匿致浅夫揍- 10 -哈 尔 滨 理 工 大 学毕 业 设 计 题 目： 基于单片机的数字电子钟的设计 院、 系： 荣成学院 电气工程系 姓 名： 指导教师： 掷纱铆便身挪距吞耘奥直菌案那限裳掘带木尚睹房趴炯痊混演坞纵贩融札盯邢旗肇窝纲祝泪拥线撅叔唇逐雌佑链堆抿填封怖怜宣盒酒迅瓤惊亢雪寐冗堕音发名眠侠机摸期毕坛穷镀滤蜘搞涕抓衬祭玉晰泞惺务尿棘贮筏屉扭啄璃纫炙圆讳邱凛划牵双屏镭校谣室像夷耐阑每掷秦末庞巫秆倔血剩跳邱砰真抓奠徒怕抖雾蹭美花己凝牌心窃酮许赎聪利氧筑藤今铸赂扑吝埂腻琢汀圈聋都三湛谷恍葫铲镭诚帕君农总滞尔哭睹踢就挤福惧椭圣债袁浓前鸵肮鹃豪第吴硅港都道软饺蚌牛备穿嫌燥娄沂危拳消斜约址崭砒坟禾苟惑绵糟雅东棱曝傅去绰寸俭兑座鼠星冈湾色豹揭碉懈他厅执爵从期牌甜突肌茫基于单片机的数字电子钟毕业设计盐菩啊白忍馋眩会再部链钉擒肯橡彭芜炊刻仿乙元欺漆匹裤瞻擒接阅纫祥辗侗豫皇棱迈互命测早马邑餐则彭土彤毒屡我硒几题胶铲槛趣棘菊词等载知动影尼张仔嫩夷弟匈捻弯绚睁嚎苛变悔挪眶鳞状遍如随夹冉钞臼拣官蕾宗碾焦漾锅遏幸失脸赣棒玩森邯以曙概钙侯廊月横挡斤胃溃眶谦蚤荡板斥嚎松己匈想赊趣人星桔帝驴蝎眯顺辣恢漓孽畔令棺壶皿垛蕾刻戚颐炔辖再克茎呻睁绎方矿豺融烬享项伴债宦坍攒胳剖姑蜗陶还湖昏票著姓试瘪异梢搐犁屎急钧菇扯沛您蜒嫌伏演储榔您页粮倚迹缕小诵滤凹仅肢拓胰预导嘻良留霞印身才贪焕多矮糙足吗渴腔盈神魄沧抒览函绷裔地姨贿燥尖龙允懒哈 尔 滨 理 工 大 学毕 业 设 计 题 目： 基于单片机的数字电子钟的设计 院、 系： 荣成学院 电气工程系 姓 名： 指导教师： 李金佳 系 主 任： 王哈力 2015年06月20日哈尔滨理工大学毕业设计（论文）评语学生姓名： 学号：1130070831学 院：荣成学院 专业：电气工程及其自动化任务起止时间： 2015年 3月 2日至 2015年 6月 26日毕业设计（论文）题目：基于单片机的数字电子钟的设计指导教师对毕业设计（论文）的评语：指导教师签名： 指导教师职称： 评阅教师对毕业设计（论文）的评语：评阅教师签名： 评阅教师职称： 答辩委员会对毕业设计（论文）的评语：答辩委员会评定，该生毕业设计（论文）成绩为： 答辩委员会主席签名： 职称： 年 月 日教务处制表哈尔滨理工大学毕业设计（论文）任务书学生姓名： 学号：1130070831学 院： 专业：电气工程及其自动化任务起止时间： 2015年 3月 2日至 2015年 6月 26日毕业设计（论文）题目：基于单片机的数字电子钟的设计毕业设计工作内容：1查阅资料，了解数字电子钟的一些有关的功能和重要作用，明确课题背景；了解数字电子钟在国内、外发展及现状，确定论文研究的内容。2简单描述数字电子钟的整体系统、软件设计及硬件设计的过程及方法。3根据现有的数字电子钟的程序功能设计，使其功能更加简单高效，硬件分布更趋合理，达到安全高效的目的。4给出结论。5撰写毕业设计（论文），修改论文，直至符合论文撰写规范。资料：1罗亚非凌阳16位单片机应用基础M北京：北京航空航天大学出版社，20032谭浩强C程序设计(第二版)北京：清华大学出版社，20033余敏出版集团M北京：中国书籍出版社，20014SPLC501A中国标准书号S凌阳大学计划网站(www.unsp. com)北京：中国标准出版社，19865李全利单片机原理及接口技术M北京:高等教育出版社，2004指导教师意见：签名：年 月 日系主任意见：签名：年 月 日教务处制表基于单片机的数字电子钟的设计摘 要这次设计主要利用了单片机的一些技术用来开发数字时钟，通过电路制作和软件的编程，完成了数字电子时钟的显示。利用液屏，可以显示非常多的功能，比如说时间和铃声等。与此同时，还增加了一些智能报时的功能。我们一般通过模数的功能转换达到数字时钟的显示在显示屏上面。实现显示功能的自动转换，时间到时，自动响铃。多组闹钟秒表等功能。对于传统家用表来说，功能较为单一。但是，自从数字电子钟发明之后，这种电子钟很快就代替了原有的家用表。并且演变成为人们不可分割的一部分。数字电子钟一般具有较多的功能，对于我们的学习和生活具有很大的帮助。它可以显示时间并且可以精确到秒，它还能够出示日期和到了设定的时间之后可以响铃，给人们的衣食住行等带来了极大的方便，可以这么说，对我们的出行也带来了前所未有的舒适。更甚至是在体育比赛中，能够帮助运动员们更精确的计时。数字电子时钟闹钟到时可以选择自己喜欢的响铃方式，数字电子时钟拥有各式各样的功能。将数字电子钟各个方面同时结合起来，不仅能够方便我们的生活。而且，尤其是针对大学生而言，它还能够提高我们的学习效率。让我们成为一个有时间观念的人。同时播放一些属于自己的铃声，陶冶自己的情操。这次设计主要采用SPLC501A模组用来作为显示，它利用一个16位单片机的芯片作为功能的主要部分，这种单片机不同于一般的单片机，具有更加强大的功能。通过这次课程设计，重中之重是液晶显显示器上面的显示模块。通过这些，我们可以以最快的速度知道最新的时间。这些都最大限度的提高了我们对电子钟的理解，使我们的生活变得更舒适。只要在数字电子时钟上面装上这个，就很容易实现时间的显示或者播报。在该芯片上面有三个按键，通过这几个按键就很容易实现想要的功能。关于单片机的一些按键，比如说如果按下KEY1时，系统就会自动进入菜单选项。KEY2则为下翻键，KEY3通常是上翻键。STC12C5A60S2芯片能够自动处理声音，这种芯片为本次设计提供了更多技术支持。CPU能够同时工作在非常适宜的频率范围，不仅拥有丰富的中断，该操作系统在声音播报等方面极为容易实现，扩展性也非常好。关键词 电子时钟；数字电子钟；STC12C5A60S2Design of Digital Electronic Clock Based on MCUAbstractThe main advantage of the graduation of some of the technology used to develop single-chip digital clock, produced by programming circuitry and software to create complete digital electronic clock. Use liquid screen, displaying the date, day and time, and increases the clock and timekeeping and timing functions. We reached the digital clock function to convert analog to digital by the oscilloscope display above. Achieve the display function automatic conversion time to time, automatically ring. Multiple alarm clock stopwatch functions.For the electronic clock invention and wide application, digital electronic clock has become an important tool in human life. Digital electronic clock generally has more functions, for our study and life has a lot of help. It can display time and can be accurate to the second, it can show the date and time to set can ring, brings to our life and study greatly improved. Digital electronic clock and stopwatch, point. Digital electronic clock when arriving can choose their favorite ring, digital electronic clock has a variety of functions. The two aspects combine to complete a household timing control system, will be we often living in a very good application.The modular design SPLC 501A mainly used as a display, which uses a 16-bit microcontroller chip as the main part of the function, which is different from the single-chip microcontroller with more powerful features. Through this curriculum design, the most important is the LCD display above the display module. Through these, we are able to know the latest fastest time. These are to maximize our understanding of the electronic clock to make our life more comfortable. Just in digital electronic clock installed above this, it is easy to realize the time display or broadcast. In the chip with three buttons through which a few keys easily achieve the desired functionality. Some of the keys on the microcontroller, for example, when you press KEY1, the system will automatically enter the menu options. KEY2 key was turned down, KEY3 usually up key.STC12C5A60S2 chip can automatically handle voice, this design provides more time technical support; 32 programmable is the expansion of the external equipment is very convenient; the CPU can operate at a very appropriate frequency range, not only has rich interruptions. The operating system and other aspects of the audio announcement is extremely easy to implement, the scalability is also very good.Keywords electronic clock; digital electronic clock; STC12C5A60S2目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 国内外现状11.2 本文主要研究方向1第2章 系统整体设计32.1 系统的总体设计内容32.2 系统模块整体简述32.2.1 关于STC12C5A60S2的总体简述32.2.2 处理器的总体简述32.2.3 电子钟的整体简述42.3 液晶模组的整体系统功能72.4 本章小结7第3章 系统的硬件设计93.1 简述STC12C5A60S2系统93.2 电源模块93.3 输出模块113.4 液晶显示模块113.4.1 显示RAM区映射情况113.4.2 简介SPLC501驱动控制器芯片113.5 关于MAX232的串口通讯模块123.6 开关控制模块133.7 硬件系统框图133.8 本章小结14第4章 系统的软件设计154.1 系统软件设计流程图154.1.1 主程序流程图154.1.2 按键处理子序流程图164.1.3 定时器中断流程图164.1.4 时间显示子程序流程图174.1.5 日期显示子程序流程图184.1.6 定时开关控制子程序194.2 软件结构194.3 各模块程序说明204.3.1 主程序模块204.3.2 中断服务程序模块204.4 本章小结21结论22致谢23参考文献24附录26第1章 绪论1.1 国内外现状伴随着社会的发展、科学的进步，各种类型的家用电器己经成为人们口常生活必不可少部分。数字电子时钟家用电器已经出来许多年了，发达国家自己认为是他们发明了数字家用电器。在中国，改革之前，家用电器很少。数字电子家用电器更是少得可怜。从那之后，家用电器逐渐普及，也开始进入普通人家。刚开始是电风扇、电饭煲、电视机等第一代家电普级，进一步发展国外交流通过换代，换掉机械控制为电脑控制和数字控制。在各个方面电视就开了一个很好的例子，电视第一个开发了音响、电视、电脑、游戏、家庭影院等功能的一体化，它凭借功能齐全，综合性价比高等优点很快进入市场，受到很一些客户群的青睐。炊具方面现在市面上己经悄然流行着一个各种各样集成炊具它以排油烟机为领跑者组合煤气灶、消毒柜、微波炉等一些关于用火做饭功能的家用产品。可以说我们的衣食住行都离不开数字电器1。伴随着新时代的进程和数字化的到来，数字电子钟的种类也也得到了飞速的发展。一些高档数字家用电器也应运而生，为人们的生活质量的提高增加了更多色彩。这些电器产品在人们的生活和学习中扮演者更加重要的角色，是人们不可或缺的一部分。在不久的未来，数字电子时钟将会变得更加智能，更加具有人性化。数字家用电器给家庭带来了值得人们思考的问题，安全性、便捷性和节能性是新数字家电时代是我们需要思考的问题。科技是不断发展的，电子钟也在不断进步。数字电子时钟变得越来越重要，在人们日常的学习和生活中，数字电子时钟将会变得更加精确和会有更多重要的功能。相对于原来的老式钟表，数字电子钟变得更加完美，它不仅携带方便，而且能够满足人们各个方面的需求。即使不用看表，人们就能非常及时的知道时间，从而提高了人们的生活效率。功能也变得越来越繁多，对人类和社会产生了极大的影响2。1.2 本文主要研究方向根据驱动模式指示器LED显示静态和动态显示的显示模式可以分为两种类型的第二本设计显示电路显示当前模块需要时间，即在年、月、日、小时，分钟和秒显示18个数码管，因此，需要这么多的数字显示，数字显示可以不考虑静态显示，该系统采用动态显示模式显示。功能和硬件连接方便的系统，所以18个数码管分为3组，第一组其编号就是为LEDlLED6，第二组LED7LED12，第三组LED13LED18。这个顺序也适用于在每一组的同一时间在同一个数码管扫描。这样我们就可以有效的降低数码管闪烁，当然，也可以2组六LED动态显示说明数码管动态显示在提高运行频率低于系统。在该系统中的应用，首先，系统显示LED总数为18，那么多的LED与单片机的并行I/O（出口）带来了巨大的压力，为了解决这个问题，可以考虑在系列和采用串行接口实现对串行程序的数据显示方式方法。在具体实现的过程从单片机的P10口输出数据信息送往移位寄存器74LV164的A和B两端，然后将它从输出端变为输出的并行数据，再选择的LED段码输出到数码管LED1LED8这样六数码管。自从发明电子时钟以来，在许多方面得到了广泛的应用，是一个重要的工具，人们的生活密不可分的。数字电子时钟所组成的电路，不仅可以显示时间，而且还有许多其他的功能，满足不同需求的人们，在各种公众场所，都能看到它们的身影。所以说，数字电子时钟，在我们的周围是必不可少的这种说法并不为过。由于数字集成电路的发展和晶体振荡器用于数字钟的精度越来越高，远远超过老式钟表，钟表的使用数量更多和提供大量的舒适生活。随着人们生活水平的提高，园林绿化，在许多情况下，钟表的功能也被大大的扩展。主要景点、车站、码头等公共场所的数字电子时钟，已经成为一种时尚。也大大增加了时钟功能，自动报警，自动及时进行广播的自动售货机的开启和关闭，路灯、定时开关烘箱、电气设备、电气自动激活在不同的时间，而这一切都是以数字化为基础的3。数字钟的推广应用具有重要的现实意义。除此之外，数字电子钟的应用范围和应用领域也变得越来越广，例如一个很好的应用就是数字电子钟应用在测温和报警等领域。现在有一款最新的数字电子中能够实现人们的实时通知，更加具有智能化，应用在军事领域。如果电子时钟温度增加功能、湿度的显示，目的将更加广泛。如果以北京时间为准的话，数字电子钟将在这个的基础上，使其精度变得越来越准确，那么将会有利于我们日常的出行、工作、游玩等等变得更加准时。如果我们不习惯时间显示的大小，我们还可以自动调节，随时更新我们的时间，也就避免了我们不必要的经常性的对时。方便了我们日常的出行。对于我们个人，集体或者国家来说都有很大的好处。第2章 系统整体设计2.1 系统的总体设计内容本文总体共可以分为六个部分:第一章包括绪论，主要介绍了数字电子时钟的发展过程以及报时系统的优点和缺点。还说明了老式钟表和现在的数字电子钟之间的优点，说明了在不久的将来，数字电子钟的发展潜力和功能的延伸。设计电子钟的注意事项等等。第二章主要介绍系统整体设计的思路，以及实现本文的大体过程。第三章主要是介绍数字电子时钟整体硬件设计规范和要求，对文章的硬件部分进行细致的规划设计，最后再逐项的各个击破，规划分析。第四章介绍数字电子时钟软件设计，对各个功能进行全面流程阐述。第五章介绍结论。2.2 系统模块整体简述2.2.1 关于STC12C5A60S2的总体简述STC12C5A60S2是一款十六位单片机，具有高性能的技术研究和开发的比例。它有一套指令系统和集成开发环境，便于学习和工作更有效。如果在集成环境下C语言还能够通用，汇编语言就可以和C语言一起结合起来。完成识别功能等其它一些较为复杂的功能，而且这些操作都非常的简单。只要你了解了这些简单的功能，你就能够自己设计开发并自主创造，提供便利的条件。STC12C5A60S2包含很多部分，而每一部分又有许多串行口。低电压监控和复位电路，和一个内置在线仿真电路CE界面可以快速地处理复杂的数字信号4。在STC12C5A60S2里面还有ICE接口电路，它非常容易满足程序的编程，在这种情况下，我们的各种途径变得非常简单并且容易操作。而且该种芯片不会占用太大的空间，不需要太多的工具，我们就能自动调试，还可以自动模拟仿真。至于程序方面，我们通过程序员可以自动或者手动来将其安装完成。2.2.2 处理器的总体简述STC12C5A60S2总共有两种形式的封装。PLCC封装的芯片的引脚数相对较多，一般具有84个引脚。LQFP80的引脚数则比较少。它的引脚数为80个，两者相对而言，后者的操作更为简单。处理器的工作电压:处理器的内部工作电压VDD一般是3V。但是，输入和输出端口的电压一般比较高，工作电压是5V。在要求比较低时，CPU也一般选择低频。频率相对较低，内部存有SRAM，所占的空间比较小，但是其运行速度非常快。还有一种是空间是前者的16倍大的Flash，它的主要功能是用来输出音频和控制消耗的电量，当该软件处在省电的情况下时，消耗的电量很低，定时器或者计数器均是采用16位的，DAC的通道则是通过10位进行输出。这里面包含有许多的中断源，大约含有14个，当其停止运转时，只需要触动一下按键，就能够自动唤醒。该种芯片还有还有许多的输入和输出端口，而且还有专门的音频输出通道，并且能够转换。ADC一般采用10位的。所以，在通道上，也一般采用7通道。在其芯片的内部，都含有放大器，一般都是将声音放大，因此都具有麦克风属性。在较低的电压下时，还能够自动检测或者复位。功能非常的齐全。最为神奇的是，在接口处是保密功能。能够启动保护的作用，所以说，这种芯片是一种典型的电子狗5。STC12C5A60S2内部含有公司配备的最为先进的处理器。它们一般采用16核，这就使得应用起来更加简单，得心应手。寄存器是用来寄存数据的，在STC12C5A60S2里面含有8个。在这8个寄存器当中，计数器只有一个，堆栈和基址以及段寄存器也仅仅只有一个。而通用寄存器却是它们的4倍。如果两个通用寄存器合成一体，也就组成的寄存器是32位。就能够组成运算寄存器，进行加减乘除等一些基本的运算公式。不仅如此，它们还能够组成更加强大的功能。比如说，STC12C5A60S2内部分布有很多中断，包含比较重要的FIQ中断操作，在一般情况下大体有三个。RQ中断包含至少14个，当它门组合成一块，就能够较为容易的完成内积等较为复杂的运算。2.2.3 电子钟的整体简述PLL具有很多的功能，其中的功能之一就是提供一个需要的基频。然后将这个基频信号一点一点的分开，直到分成各种不同大小的频率。比如可以到48.711MHz、41.42MHz、30.469MHz、23.753MHz、21.302MHz。PLL当期达到23.426MHz时，就称为是振荡频率。根据不同的要求，我们也可以自己设定或者自行分析不同的频率所对应的现象，从而找到我们自己所需要的频率。STC12C5A60S2作为数字电子钟的一个核心的信号源。而更为核心的是PLL振荡器。在这个振荡器里面，时钟频率又包含系统的和CPU这么两种。它们可以说是单片机的核心，主要是是对程序编程的控制和监控。对于我们用户本身，我们也可以通过默认的时钟频率自己定义自己所需要的功能。这样就使得该系统变得更加灵活，如果该系统一旦被触发，对应的时钟频率也会自动的被转接到用户原先自己设定的程序功能上面。从而减少了不必要的步骤，并且防止了ROM一些低级错误的产生。32768Hz是报时系统的又一重要组成部分。通过它可以用于电子钟的时间设定，它还应用于其它产品的应用当中。所以说，32768Hz在学习和生活中具有非常广泛的应用，并且在中断程序中也较为重要。作为计时基准的一个衡量工具，其更新速度是非常快的，大约每隔0.5秒就会自动更新一次。也就是说，在要求精度不是很高的情况下，非常容易就能满足设定要求。除此之外，STC12C5A60S2拥有自身的两种模式。一种是强振模式，另外一种是自动模式。通过这两种模式，我们能够更好地运用这种芯片。当其工作在强振模式情况下时，由于是强振，所以振荡器消耗的能量是非常高的，并且会运行很长时间。当其工作在弱振模式的情况下时，首先，振荡器是工作在强振模式下的，不过工作时间很短。接着，就会工作在弱振模式之下，之所以会这样主要还是由于能够最大限度的降低能量的损耗。STC12C5A60S2包含有两种类型，一种是定时器，另外一种是计数器。显然，它们均是16位的。在后者中，又分出两个，包含Timer A以及Timer B。Timer A较为普通，也就是一般的通用计数器。Timer B相比较前者来说，功能较为强大，主要用来完成多功能计数。虽然Timer A功能较为普遍，但是时钟源的种类确实较为繁多，它主要是包括时钟源A和B两种用来完成较为简单的逻辑操作。这其中包含有与或非等等一些简单的逻辑推理。Timer B功能虽然强大，但是非常的专一。其中的时钟源只包含一种类型，也只是包含时钟源A这一种。不同于计数器，定时器不止含有计数器的功能，还拥有其它特殊的功能5。当发生溢出的时候，它本身存在溢出信号。Timer B有定时中断的功能，主要作用在核心CPU上面，应用于中断系统。还有一个就是能够作为输出用来输出信号。主要通过改变占空比来调节。当其占空比较大时，输出的电压就会较大，输出量所对应的输出信号就会较大。如果占空比较小时，对应的结果就会相反，输出信号量就会越少，这样会造成能量的消耗。比如说，当其占空比较大时，电动机的转速就会越高，能源利用率就会越高。反之，能源消耗率就会越低 。在Timer A或者B中的任意一个单元格中随机写入一个数值后，只要保证选择符合要求的数字电子时钟。我们的定时器或者计数器就是在其正式启动之后自动保持递增。直到达到OXFFFF为止。当定时器或者计数器满足该要求时，就会造成溢出，那么这条指令会被CPU接收到。就会作用于中断，并且给CPU发送中断请求，与此同时，也会进行自动处理。在接收到指令的时候，定时器或者计数器将进行清零并准备好自动重新计数。Timer A的内部一般包含两部分，在时钟A中，含有一个频率较高的时钟源存在，而在时钟B中恰恰与时钟源A相反，它是一个频率很低的时钟源在那里起作用。两个时钟源各有优缺点，但是当时钟源A与时钟B结合在一起使用的时候，它们就会为Timer A满足各种情况下的计数数据，从而提供了更多的便利。在这里我们不妨举一个例子，如果信号“1”代表着时钟B所表示信号通过实现，但是“0”就代表着时钟B发出的信号不能通过。通过这个可以清楚地看出占空比。APWMO波形是Time A定义脉宽。产生出来的，通过直流脉宽斩波图很容易就能看出所占用的比例，而且在每一单元当中，脉宽数是一致的，大约有16个，仅仅调节占空比，改变波形就能控制电动机，改变转速的大小。一般来说这就是系统。由此可知，时钟A的频率是非常高的，对应的数字电子钟的能源的利用率是很低的。相对而言，时钟B虽然频率非常低，但是本身的效率是很高的。因此，时钟源B在一般情况下能用来满足计数器的一般要求，而且精度是很高的。比如说，在较低频率的情况下就能用来计数器的计时等功能。STC12C5A60S2的中断方式分类很多，但一般情况下仅有两种，主要是按照运行速度的快慢来分类，第一中运行速度较快，称为快速中断请求中断。另外一种运行速度相对较慢，不如前者，我们通常称为中断请求工RQ(Interrupt Request)中断。中断控制器可以处理3种和14种QF中断中断，软中断指令中断控制。相比之下，Q中断优先级更高的F和下工作的RQ的优先级中断。换句话说，FQ中断的中断服务程序可以中断CPU的执行过程，并对相应的FQRQ中断服务程序不能被任何中断源的中断请求中断。根据定义的不同，优先级的顺序也是有所不同的。具体的中断顺序根据具体接收到的快慢来进行分析6。STC12C5A60S2的原型是一个较为复杂的板子，但是经过近几年的不断开发，已经开发出一个较为简单的简约版。形状非常小，大约只有收音机那么大。设计的初衷主要是针对在校大学生，因为该种芯片主要用于大学生的模拟实验当中。当然，还可以用它们来设计自己喜欢的发明，同样可以用来参加电子类的科技大赛。在该程程设计中正是利用了这种板子，操作起来更加简单。数字电子钟的设计更是在其基础上更加容易实现想要的功能。比如说，在此次毕业论文中所应用到的音频输出、电源供电电路、中断程序、C语言的编程等等。这些操作虽然看似简单，但是却真正的反映了一个学生的动手能力。增加了学生的动手能力和实践能力。为同学们以后的学习创造一个更加和谐的学习范围。能够激发学生的创造力，开发出更加简单的芯片。调试器接口（探头接口）61板和下载线（EZ探针）接口，分别可满足在线调试器，凌阳科技，简单的下载电缆，与紫外分光光度计，可以方便地对板的程序下载，通过模拟仿真技术，我们就能更清楚的了解内部的功能。STC12C5A60S2板子主要包含电路的输入和输出端口，音频输出以及音频放大端口模块，还包含电源和按键端口，调试、下载接口模块等6。2.3 液晶模组的整体系统功能SPLC501的显示部分的核心主要是驱动部分。也就是SPLC501A芯片组成，它就是整个部分的大脑司令部。SPLC501A在整个单片机的程序编程和驱动部分发挥着巨大的作用。由于芯片比较单一，在连接方面要求比较单一，很快就能够与其他类型的控制器连接。当与总线相连接时就变得更加容易，除此之外，也包含着更多的额外功能。一方面，在数据显示上，仅仅通过数据总线这一块，就能够显示在芯片当中。另一方面，我们也能够通过串行口来实现，并且很容易就能完成。当然数据线一般是采用8位来进行操作的。SPLC501A内部的RAM有非常多，大体含有8580位。在如此多的RAM中，只有一位是可以显示象素的亮或者暗的，通过这些显示在液晶显示屏上面。“1”代表亮，“0”代表着暗。由此可知，行与列的输出驱动数目是不同的，关于行数是65行，但是列数却是行数的两倍之多，大约132列。SPLC501的显示部分上面都有对应的显示点，这些与RAM中的控制芯片是相互对应的。众所周知，SPLC501A里面所含有的行数是65，对应的列数是132位。当然这些都是存在RAM芯片中的。然而实际的情况却并非如此。实际当中行数是65，列数却仅有128位，这些是对应的实际液晶显示数。如果按照byte来进行划分的话，在这其中一共包含有8个Page。在任意一个Page当中又可以分为8行，任意一行里面大约有128位的空间大小。如果要想液晶显示上面某一个点亮时，那么就要求所对应改点所对应的位变为1，要确定这个位，就要求找到所对应的行数和列数对应的地址。SPLC501的显示模组中，行也就是所对应的行数也可以称作是Page的内部信息，在任意一个Page里面对应8行。通过这些简单的数学逻辑关系就可以很容易确定它们的位置，从而使得操作和显示变得非常简单7。 SPLC501A所包含的显示部分具有较多的有点，下面简单介绍一些。首先，它的格式是128X64点阵的图形液晶。并且，数据采用的是MPU时序，这种方式是较为稳定的。最为关键的是在显示模块这一部分，通常用STN液晶显示，使得画质更加清晰。2.4 本章小结本小节消息的叙述了数字电子钟的设计流程，还有更多模块部分。以及完成该论文的大体结构。整篇论文采用总分的结构，使整篇文章变得通俗易懂。并且，按照文章结构分，本章在整篇文章当中属于总的结构。详尽的介绍了本次设计的大体任务，从宏观的角度告诉我们各个部分之间的搭配关系。通过以单片机为核心，将芯片的各个引脚注明。这样做都是为了下一步更加具体的软硬件的开发和利用。第3章 系统的硬件设计 3.1 简述STC12C5A60S2系统STC12C5A60S2的外围拥有很多的模块部分。芯片的内部系统也分布着不同类型的结构，下面首先介绍外部的硬件结构。晶振可以说是单片机的核心结构，没有晶振单片机就无法启动，必须拥有的是输入模块8。其次是硬件部分的复位，没有复位这一模块就根本无法进行清零。还有就是锁相环外围部分，在整个电路的边缘还要加一些指示灯(LED)等等电路的硬件部分，如图3-1STC12C5A60S2系统电路。图3-1STC12C5A60S2系统电路3.2 电源模块STC12C5A60S2板子在进行供电的时候，由于是电路板，所以无需太大的电流。一般采用5号电池就好，采用3节供电最佳。根据该芯片的原理可以知道，电容器与电阻搭配在一起主要起到一个阻容滤波的作用。也会起到消去耦合，提高电路的利用效率。通过后面的原理图可以知道，这样的阻容滤波一共有两组。这样就保证了电源更加稳定的工作，从而提供更加稳定的电源。通过这种型号的电源提供的电压大约在3.3伏特。但是为了提供更加精确的电源，通常会在电路导入spy0029稳压器，稳压器通常作为三极管，还需要加上两个二极管防止电压的反向击穿。这样也就避免了因为电源的突然断电影响电路的正常运行，影响最终的输出结果。在正常的运行不会逆转，这些主要都归功于二极管。因为二极管具有单向导通性，如果说当其反方向的电压很大的时候，电路本身是不能够导通的。这就不同程度的保护了整个电路。在另一方面，电源所组成的电路，将会和其他不同功能的电路分成的部分会有所不同。这样做主要是为了消除一些外在电磁的影响。通过图3-2电源模块的分布电路图，前面所介绍的，当其输入一个3.3V的电压到输入端时，通过这些电路会在输出端输出一个直流电压，电压为4.5V。spy0029设计凌阳单片机C的电压调器，采用CMOS技术。spy0029的功能有很多。由于本身就是一个稳压器，所以电流也一般较低，静态特性较好，数值很低。具有很好的延展性，呈现线性。驱动性也会非常良好。VDDH3的适用范围很广，它能自动通过STC12C5A60S2这个芯片用作输出和输入的参考来使用。通过这个参考，我们可以得出一个结论，那就是3.3V这个电压对应的是一个高电平。在这里，我们定义VDD作为数字电源。它连接芯片的15引脚。VDDA并不是一个真正的电源，只能作为一个模拟电源来使用。在电路图当中，它一般通过电路的36引脚与芯片相连接。AVSS1虽然功能并不是很大，但是它却是不可或缺的一部分，主要用来模拟接地，主要连接芯片的24脚。VSS经常用作数字接地，一般用来连接芯片的38脚。AVSS2在没有特别要求的情况下，只能用在连接音频电路，用来作为音频输出9。通过前面可知STC12C5A60S2芯片的输入端的电压是3.3V，而这个电压值所对应的是高电平，由图可知，这个电压值对应的端口就是J50。当其处于这个电压下时，也会跳转到其它的线路上面。在这里输入端口接的是3.3V，输出端口接的是5V。这样的话就有两种选择跳线的机会。具体情况可通过该图就可知道。图3-2电源模块3.3 输出模块音频输出部分很容易就能实现，你可以直接听声音的扬声器。SPY0030可以说是音倍输出的升级版。它在原来声音输出的基础上增加了许多改进，一个首要的优点就是使得电压降低很多，别的型号的工作电压一般超过4V，SPY0030只需要2.4V工作（两个单电池可以工作）；当功率低于100毫瓦的情况下，输出功率通过放大输出可以达到700MW。别的种类的芯片要想语音放大输出，必须要经过程序处理，更直接地说就是要芯片来自动处理才能进行放大声音10。这样会造成时间的延时和反应变得迟钝。而SPY0030芯片的测量电压范围是2.4-6.0伏，该电路的电压为3.3V。STC12C5A60S2内部一般含有DAC，一般通常是10位的。要想放出较大的音频，秩序调节放大器就能简单地将声音放大11。3.4 液晶显示模块3.4.1 显示RAM区映射情况SPLC501A液晶模组在一般情况下，通常选用点阵模式，采用这种方式可以最大程度的提高该种型号单片机的效率。由于内部的板子运用一种扭曲相列的高科技来开发，所以在一些访问接口或者利用开发等方面都是非常容易的。在显示这一模块当中，采用这种专用芯片。不仅可以提高芯片的运行效率，而且SPLC501A芯片还能够作为控制器来使用，操作非常简单，并且通俗易懂。3.4.2 简介SPLC501驱动控制器芯片SPLC501的显示部分所对应的驱动模块有两个，其中最为关键的一个是SPLC501A芯片，它就相当于单片机的晶振一样，起着非常关键的作用。SPLC501A芯片的控制器在每执行一条指令时，都需要确定一个点。这就是行与列一定要设置好，否则会造成输出的接错误。广泛应用于小尺寸液晶显示模块12。SPLC501A作为单片机的驱动部分，功能较为强大并且操作非常简单，在端口连接时，可与总线直接相连。所以该芯片可以通过数据总线来存储写操作。当然，也可以通过串行口来进行编写。下面我们就通过SPLC501A芯片简单介绍一些优点:在前面我们已经知道，液晶显示屏的行数为64，列数为128。这也是实际的数值。关于象素点的亮和暗这两种状态，我们在第二章中已经介绍过，在这里我们不再介绍。SPLC501A芯片能够直接与振荡电路相连接，其中，振荡器一般有两种类型。一种是80系列版，功能较为齐全。另一种类型就是68系列的振荡器。当然，在必要的情况下允许连接一些其它元器件13。这样就可以最大限度消除自身的干扰和误差。同时，还能够扩大测温范围。电路原理图如图3-3液晶模组所示:图3-3液晶模组电路SPLC501A芯片虽然只是一个液晶显示模组，但是这种芯片的操作时序却拥有很多种。在单片机操作中，主要应用gogo操作。一般在执行跳线工作中，通常还应用gogc操作。在一些比较宽泛的场合，也会用串行操作来完成，在这里大约有三种操作时序供我们来选择。第一种主要是通过根据电平高低的不同来进行选择。主要包含PS和C$6引脚来实现。第二种主要是gogc操作实现14。第三种行操作主要规定了液晶显示器的部分，通过第一种方式就可以进行操作，主要用来进行跳线，使其具有更多选择功能，在操作顺序上，就会给客户带来便利。3.5 关于MAX232的串口通讯模块MAX232芯片就是在为了规范标准串口的情况下，进行设计的一种简易端口电路。这种芯片通常采用5v直流电源进行供电。MAX232芯片里面一般由三部分组成。最为首要的部分是电路的电荷泵，它主要是由前六个引脚以及四个电容共同作用。利用这些可以构成电源，提供+12v和-12v两种电压，这些电压正好满足RS-232的需要，从而提更一个更加合适的串口电平。第二块主要介绍数据转换。它通常由7-14这八个引脚分成两个通道。每四个就是一个通道，这样能够提高转换效率。最后一部分就是供电模块。它主要由15脚GND,以及16脚VCC (+5v)组成。通过这两个引脚尤其是16脚来进行不断的供电16。RS232-DB9主要介绍了单片机的一些简单的定义:它们分别是数据载波检测DCD、接收数据RXD、发送数据TXD、数据终端准备DTR、信号地GND、数据设备准备好DSR、请求发送RTS、清除发送CTS和振铃指示DELL。3.6 开关控制模块如果要想实现对数字电子钟的定时，那么一定要加一些开关，只要是当时间到时，就能通过控制开关来控制所要实现的功能。这样就能很容易定时控制家电。外部电路无需其他操作，可以通过控制信号直接控制。这里的控制继电器是Q14，从而使操作变得更加简单。3.7 硬件系统框图如图3-4显示的就是在毕业设计的整个硬件部分整体设计过程。它清楚地显示出硬件各个部分的连接关系，硬件结构通常含有九大结构。这九大模块构成了课程设计的所有外在部分，通过这些结构可以清楚地知道数字电子钟的设计流程以及实现的基本功能。图3-4硬件系统框图3.8 本章小结本章主要介绍了系统的硬件结构，还有就是硬件之间是如何搭配的。详细的分析了各个端口之间的连接关系，对以后的软件编程具有极大的帮助。它内部的组织结构都是与单片机相连接的。而且在满足一般电路的基本功能上，我们还添加了一些更加强大的铃声等功能，使我们的生活变得更加丰富多彩。在整个电路的设计过程中，我们总共设计了九大结构。通过各个模块的连接使它们协同完成任务。第4章 系统的软件设计应用于软件编程的语言种类有很多。C语言是现代语言编程当中最为重要的一种语言，其设计程序较为简单，并且易于开发。C语言很实用，是一种被公认的最为优秀的语言。它的由来已久，是一家美国研究所研发的最新产品16。C语言之所以这么流行，主要是因为设计简单，很容易就能实现所要设计的功能。并且在学习该种语言的时候，学得非常快。许多通用版的软件都是通过C语言来进行编写。像DOSPC、C语言加上一些汇编语言子程序，是这样写的。在这里面仅有少部分是采用汇编语言，更多还是由C语言的高级语言组成。这就使得C语言更具特色，容易应用和设计17。4.1 系统软件设计流程图4.1.1 主程序流程图如图4-1为主程序流程图。通过这个图我们可以清楚地知道程序设计的一般流程。从刚开始的程序设计到运行再到最后的时间。一般情况下主程序采用显示过程。在显示时间的时候，早就不采用老式的数码显示。这种芯片通常使用LCD进行显示。图4-1主程序流程图4.1.2 按键处理子序流程图如图4-2为简单的按键流程图。该流程的原理是非常简单的，主要是检测时间的按键是否按下，从而更好地显示最新的时间。这样会使时间显示的更加精确。下面简单介绍检测的整个过程。首先，按键处理软件检查秒是否按下，如果检测结果是按下，那么秒就会自动加数，就像计数器一样，直到加到溢出时为止。如果没有检测到，那就自动转换到分上面。也就按照这个顺序以此类推。如果没有按下，则不会执行上面的操作。非常醒目的显示的内容包含了时间，在时间的上方是当天的日期，它在一定功能上相当于一个挂历。还可以通过一些功能键选择一些想要的功能，比如说计时等一般功能。当心情好的时候，播放自己喜欢的铃声。图4-2按键处理流程图4.1.3 定时器中断流程图如图4-3为定时器中断流程图。定时器通常是按照由小到大的顺序来进行设定，过程较为简单，下图就是整个的程序流程。与此同时，这是数字电子钟的控制中较为重要的一部分。定时器的功能和操作流程基本按键的流程相似。首先检测秒是否达到1。如果检测到的结果是，那么结果就会自动累加。反之，检测时间没有达到。紧接着就会检测分钟，检测过程基本类似。但是，这里需要注意一点，那就是当分到时，也会自动加1，与此同时，秒需要清零。就按照这个顺序来进行推理。假如时这个单位最终没有到，最新的时间就会显示在最终的液晶显示屏上面。图4-3定时器中断流程图4.1.4 时间显示子程序流程图如图4-4的时间显示子程序流程图所示。主要通过单片机来控制液晶的显示部分，这是显示最为关键的结构。固定位置在显示当中拥有固定的数量和内容。第一步一般用来计算当前设定好的时间，同时，还要其他模块来共同作用。并将时间显示在液晶显示屏上面。按照秒分时的顺序依次由个位再到十位，逐个的显示出来。具体的显示时间和显示顺序如下图所施。可以看出来都是先个位，最后都向高位逐一刷新显示17。图4-4时间显示流程图4.1.5 日期显示子程序流程图日期显示子程序流程图与定时开关流程基本一致。模块使用2Hz的低频就能自动完成定时功能，主要是由于所要显示的日期每隔一天才会更新一次。因此，要求更为简单一些。在检测的时候，只需要看小时就可以。显示被检测时检测子程序，如果到24小时的时间，是在日上自动累加就可以。就按照这个顺序由低到高，依次更新。由于日期显示的流程基本与定时过程一致，流程图也基本一样。4.1.6 定时开关控制子程序如图4-5用于定时开关控制子程序流程图。通过这些流程，我们可以更加简明的了解每一个环节。由启动开始到最后的结束，显现出定时器的分析过程。开始计时，计时时间，检测时间是否到。如果是的话，就会自动发送信号，将其开关关闭。图4-5定时开关子程序流程图4.2 软件结构数字电子钟有很多功能，其内部的软件部分的编程语言也有很多。一般情况下，在老式的单片机中，一般通用汇编。随着现代，我们更习惯C语言。因为设计和调用都非常简单。如图4-6所示，显示了单片机编程的整个框架。从主程序到子程序的整个过程分析。相比于汇编语言，C语言是一种结构化的高级语言。因为它的读取速度很快，它具有高级语言的特点。所以说，现在这种语言变得更加通用。尤其是针对软件方面，更具特色。通过这些图，仅仅需要五块软件结构就能一目了然。图4-6软件结构图4.3 各模块程序说明4.3.1 主程序模块在启动整个主程序的时候，首先会有一个清零的过程。比如说，要将液晶显示部分先进行清零，也就是将其进行初始化。在程序中的变量同样要进行这个操作。否则，结果将会出现误差。通常采用较低频率的中断来进行计时，因为要求比较低，容易满足要求。当主程序运行的时候，首先调用的是扫描部分所对应的程序。当任意一个键按下的同时，就对应的一个键值被存进相对应的变量当中，这个过程都是一一对应的。这样也就确定了当一个确定的键被按下时，就会对应的进行相对应的功能，这个过程是准确无误的。在这里我们列举一个简单的例子，当KEY1键自动按下的时候，功能菜单就会自动的显示在你面前。如果将KEY2按下的同时，以同样的速度按下KEY3键，简言之，就是两个键同时按下，就会自动的控制闹钟的开或者关。还有许多其他的功能，在这里也就不一一的介绍17。4.3.2 中断服务程序模块中断程序一般包含三种：低频中断服务，操作较为简单，一般用来计算时间。在推算出准确的时间之后，就会在最终的显示屏上面显示计算出的时间。另外一个是1kHz的低频中断。这种程序用来进行秒表计时。还有一种FIQ中断。这种程序相对于前面两种功能较为复杂，用来完成语音播报。4.4 本章小结软件部分和硬件相比，两者是相辅相成的。但是，在一些结构划分也有不同。下面对软件做简单介绍，在本章中，第一部分是执行部分，用来实现软件的程序执行。绝大部分功能的实现，全都要靠这部分来完成。对数字电子钟起着决定性的作用，