江西理工大学2012届专科生毕业设计（论文）
第一章 引言
1.1单片机的发展史
单片机是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。随着大规模集成电路技术的发展，可以将中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）定时器\\计数器以及输入/输出（I/O）接口电路等主要计算机部件，集成在一块电路芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上，都已具有了微机系统的含义。由于单片机能独立执行内部程序，所以又称它为微型控制器（Microcontroller）。
单片机自从问世以来，性能在不断的提高和完善，它不仅能够满足很多应用场合的需要，而且具有集成度高、功能强、速度快、体积小使用方便、性能可靠、价格低廉等特点。因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信、智能接口、商业营销等领域得到广泛的应用，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视，所以更扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单片机技术的发展，单片机的发展史大致可分为三个阶段。
第一阶段（1976-1978）：初级单片机微处理阶段。该时期的单片机具有8位CPU，并行I/O端口、8位时序同步计数器，寻址范围4KB，但是没有串行口。
第二阶段（1978-1982）：高性能单片机微机处理阶段，该时期的单片机具有I/O串行端口，有多级中断处理系统，15位时序同步技术器，RAM、ROM容量加大，寻址范围可达64KB。
第三阶段（1982-至今）：8位单片机微处理改良型及16位单片机微处理阶段。
1.2 单片机的应用
由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：
(1) 单片机在智能仪表中的应用
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单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。
(2) 单片机在机电一体化中的应用
机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如微机床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。
(3) 单片机在实时控制中的应用
单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。
(4) 单片机在分布式多机系统中的应用
在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。
(5) 单片机在人类生活中的应用
自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、 收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜 爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。
1.3 单片机发展趋势
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，其发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势：
(1) CMOS化
近年，由于CHMOS技术的进小，大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片
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除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）、CHMOS工艺以及CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已大于TTL电路。因而，在单片机领域，CMOS电路正在逐渐取代TTL电路。
(2) 低功耗化
单片机的功耗已从mA级，甚至1uA以下；使用电压在3~6V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗 干扰能力以及产品的便携化。
(3) 低电压化
几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在3~6V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V。目前0.8V供电的单片机已经问世。
(4) 低噪声与高可靠性
为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。
1.4 数字时钟方案论证比较 1.4.1 数字电路与单片机性能比较
数字时钟系统可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。若用单片机来设计制作完成，由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，那么就降低了硬件电路的复杂性，而且其成本也有所降低，所以在该设计与制作中采
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用AT89S52单片机，它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机，内带有8KB的Flash程序存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。另外，AT89S52的指令系统和引脚与8051完全兼容，片内有256B的RAM、32条I／O口线、2个16位定时计数器、5个中断源、一个全双工串行口等，具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏，由此可见使用单片机 作为数字时钟的核心器件将更加具有快捷、高效的性能。
1.4.2数码管与LCD液晶显示性能比较
单片机应用系统最常用的显示器LED（发光二极管显示器）和LCD（液晶显示屏），这两种显示器器件都可显示数字、字符及系统的状态，他们的驱动电路简单、易于实现且价格低廉，因此得到广泛应用。同时由于数码管只能显示数字数码管显示内容单一，液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，没有电磁辐射、寿命长等优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用，而这个毕业设计中，要求功能较多，为了使电路显示的更清晰明了，在该设计当中我们决定采用LCD1602液晶作为我们单片机数字时钟的显示设备。
1.4.3单片机编程时钟与时钟芯片性能比较
在单片机系统的应用过程中，经常需要一个时钟电路定时、测控之用；数字时钟的实现方法有很多种，最简单的就是利用单片机中都集成的定时器，通过软件编程来构成一个时钟来使用，但是基于这种方法，由于定时器工作在中断方式，它会频繁地中断CPU的工作。每次开机都要重新设置标准时间，使用不方便而且还占用单片机的定时器资源，单片机直接编程做时钟电路虽然节省成本，但功能却有许不足，而且单片机工作不是很稳定，容易出现死机、跑错等等，电路一复位就又要从新调整时间，显然这在实际情况中是很麻烦的，与社会的主流发展——智能化，不相符合。但是美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路DS1302，它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰 年补偿等多种功能。采用串行数据传输，可为掉电保护电源
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提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能，因此我们在这里将会采用采用DS1302作为我们单片机数字时钟的时钟芯片。
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