东北石油大学本科生毕业设计（论文）
字闹钟的要求也越来越高，传统的时钟不能满足人们的需求。多功能数字闹钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化，有电子闹钟、数字闹钟等等。
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数字时钟的发展现状：
一、基于微机系统的数字时钟设计
计时单元由定时／计数器8253的通道0来实现。定时采用硬件计数和软件技术相结合的方式，即通过8253产生一定的定时时间，然后再利用软件进行计数，从而实现24小时制定时。8253定时时间到了之后产生中断信号，8253在中断服务程序中实现时、分、钞的累加。时间显示采用实验平台上的6个LED数码管分别显示时、分、秒，采用动态扫描方式实现。校时和闹铃定时通过键盘电路和单脉冲产生单元来输入。按键包括校时键、闹钟定时键、加1键、减1键等。报警声响用蜂鸣器产生，将蜂鸣器接8253的一个端口，通过输出电平的高低来控制蜂鸣器的发声。
二、基于VHDL的数字时钟设计
基于VHDL语言，用Top_Down的思想进行设计。
用CN6无进位六进制计数器选择数码管的亮灭以及对应的数、循环扫描显示，用SEL61六选一选择器选择给定的信号输出对应的数送到七段码译码器。K4模块进行复位，设置小时和分、输出整点报时信号和时、分、秒信号。
三、基于单片机数字时钟设计
基于单片机的数字时钟设计是模块化设计，以单片机做主控制模块，控制时钟芯片、温度传感器芯片等，又将数据控制输出到显示模块。
基于单片机的数字时钟系统具有显示准确、直观、易于调整等特点。单片机自诞生以来给全世界人类的生活和工作起到了剧烈的变化，通过该系统的设计，对单片机的原理和功能有个比较系统和全面的掌握。
单片机指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
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目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，录象机、摄象机，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的，人们对数字钟的功能及工作顺序都非常熟悉。但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通
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过它的时钟信号进行时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。通过键盘可以进行定时、校时功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管显示技术。
单片机在多功能数字闹钟中的应用已是越来越普遍，人们对数字闹钟的功能及工作顺序都非常熟悉。但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。由单片机作为数字闹钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来，与此同时，还可以设定时间，当到达设定的时间时，在LCD上可以显示的温度，通过键盘可以进行定时、校时功能。输出设备显示器用液晶显示技术。
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1.3 论文主要内容及结构安排
本次在数字时钟的基础上设计一种巡检定时器，突破了每次定时一次就只提醒一次的闹铃的功能，可以实现只预设一次时间就起到每隔特定时间提醒的作用。本次的数字时钟设计中由单片机AT89S52芯片和LCD为核心，辅以必要的电路，如调时按键、蜂鸣器等。实现了对各个单元的有效控制，本文分五章对系统设计进行了详细介绍，各章节安排如下：
第1章 简要介绍了数字时钟的发展现状，提出了研究课题，介绍了论文的章节安排。
第2章 本章给出了总体方案的论证与设计，其中提出了设计要求，给出方案的比较并最终确定了方案。
第3章 本章主要是对巡检定时器各个功能模块进行设计。并且分别阐述了各个功能模块的工作原理、具体工作过程以及硬件连接。
第4章 本章主要研究了在电路的基础上设计相应的软件程序，说明程序运行过程，给出各个功能模块应用程序的流程图以及源程序。
第5章 本章主要介绍数字时钟的调试，包括调试环境、硬件制作和软件调试过程，给出了调试软件的成功运行结果。
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第2章 总体方案论证与设计
2.1 设计要求
本系统采用单片机STC89C52为LCD显示屏的控制核心，基本要求是设计键盘电路，用按键完成系统信息的输入，用三个按键分别实现调整，按键加和按键减的功能；显示电路拟采用LCD液晶显示；要求显示屏可以显示两个界面：一个界面显示实时日期和时间，另一个界面显示闹钟时间和设定闹钟响起的间隔时间。有定时报警系统，用蜂鸣器实现，预计响声持续一分钟；有定时向手机传送短信系统。
在数字时钟的基础上设计一种巡检定时器，突破了每次定时一次就只提醒一次的闹铃的功能，可以实现只预设一次时间就起到每隔特定时间提醒的作用。间隔的时间可以通过按键来设定，在预设的时间点上报警并向手机发送短信告诉人们时间。将巡检定时器应用于工厂中，给工作人员带来了很大的方便。其中巡检定时器的功能有：
本设计时钟能用LCD显示年、月份、日期、小时（24小时制）、分钟、秒，能对各位进行调节。
(1)本设计有2种显示模式，分别是显示模式和调整模式，并且有两个界面，分别是时间、日期界面和闹钟界面。
(2)用户可以设置电子时钟的时间。设置时间时必须先单击模式选择按钮，进入调整时间模式，选择相应的调节位，然后再单击调整时间加减按钮，使其调节为正确的时间。
(3)单击调整时间的加按钮时，数字时钟的分或者秒会一直往上增加，当增加到59就会循环到0，数字时钟的时会增加到23就会循环到0，数字时钟的月也是增加到12循环至0，但日就不一样了，它会由月来决定增加到的最高数值，其数值遵循现实的值。当单击调整时间的减按钮时，与增刚好相反，减为0时，循环到相应数值最高位去。
(4)闹铃响起时可通过按下加按钮停止响铃，减按钮使闹铃重新开始响起。 (5)进入调整模式后，在预设闹钟的时间后再按一次调整按键可以调整闹钟响起的间隔时间，实现巡检定时的作用：定时响铃和发送短信。
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2.2 总体设计方案
综合上述要求系统主要包括LCD显示系统模块、时间采集系统模块、按键控制系统模块、报警系统模块、手机发送短信模块，其中手机发送短信模块又是由TC35i模块和GSM网络组成的。系统框图如图2-1所示。下面对各模块的设计逐一进行论证比较。
手机发 送短信 图2-1总体硬件组成框图
报警模块 采集模块 主控器件 STC89S52 按键控 制模块 LCD液晶 显示模块 2.3 各功能模块方案选择
2.3.1 LCD显示系统模块
方案一：用液晶12864显示。用可以显示汉字的12864液晶显示器可以增加显示信息的可读性，让人看起来会很方便。但是价格高些。
方案二：用液晶1602显示。用1602液晶虽然显示数据有限，但对于本次的设计显示是足够的且显示数据的可读性好，价格便宜。
比较以上两种方案，系统设计中采用方案二。
2.3.2 时钟采集系统模块
方案一：通过单片机内部的定时器/计数器，用软件实现，直接用单片机的定时器编程以实现时钟；虽然用软件实现时钟硬件线路简单，但是程序运行的每一步都需要时间，多一步或少一步程序都会影响记时的准确度，对定时器定时也不是十分准确，时钟精度很低，对于我们实现所需要的功能造成软件编程非常复杂。
方案二：用专门的时钟芯片实现时钟的记时，再把时间数据送入单片机，由单片机控制显示。用专用时钟芯片硬件成本相对较高，但它的精度很高，软件编程很简单。
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比较以上两种方案，方案二有明显的优点，因此选择方案二。
2.3.3 按键控制系统模块
方案一：购买集成键盘，采用矩阵形式连接。集成美观，与单片机的接口少，但是它的成本比较高。
方案二：购买单个复位开关做成键盘。单片机的IO口对于我们的设计绰绰有余。
比较以上两种方案，我们选用价格便宜的单个复位开关做成键盘。因此选择方案二。
2.3.4 报警系统模块
方案一：语音报警，电路复杂。
方案二：采用蜂鸣器实现用声音报警。价格便宜，电路简单，易于实现。 比较以上两种方案，我们选用价格便宜的蜂鸣器实现用声音报警。因此选择方案二。
2.3.5 手机短信发送系统模块
方案一：通过移动网关发送短消息，使用该方法不需要附加的硬件，但是需要到电信部门申请网关，比较适用于一些大型的网络通讯公司开发，目前华为、中兴等公司就做的这方面的工作，并且还有相应的开发包供开发人员使用。
方案二：通过一些网站上提供的短信发送功能来实现，比如新浪网、网易都提供这方面的服务，这种方法是这三种方法中实现起来最简单，所需资源最少的，但是对于网站的依赖性太强，对网络的依赖同样无法避免,不适用于项目开发。
方案三：在电脑或单片要上通过GSM MODEM向手机发送中文短消息，这是目前比较适合于小项目开发的一种方法，所需硬件包括一款手机，提供GSM MODEM，以及相应的数据线或是红外线适配器。该方法编码简单，只需对AT指令和串口编程比较熟悉就可以实现，而且对硬件需求不高，并能自动收发短消息。
比较以上三种方案，选择方案三。
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