河北工程大学毕业设计说明书
数字电子时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。但随着时间的推移，科学技术的不断发展，生活节奏越来越快，竞争日益激烈，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。可以说时间的准确已成为各行各业安全运行的基础，如果时间出现误差而不能及时校正，会造成一系列严重的后果和经济损失。
电子时钟的设计方法有多种，可用中小规模集成电路组成电子钟，也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟，还可以利用对单片机编程来实现电子钟。其中，利用单片机实现的电子时钟具有硬件结构简单、编程灵活、便于功能扩展等特点。由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号实现计时功能，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或者数码管显示技术。
液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其他显示器无法比拟的优点，近年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子产品中。LCD可分为段式LCD、字符式LCD和点阵式LCD。其中，段式LCD和字符式LCD只能用于字符和数字的简单显示，不能满足图形曲线和汉字显示的要求；而点阵式LCD不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线以及汉字、动画，并且可以实现屏幕滚动、反转、闪烁等功能，用途十分广泛。
由此可见LCD的应用是如此广泛，所以用MPU控制液晶显示器是很普遍的应用。 温湿度传感器是上世纪90年代中期问世的。此类传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。目前，国际上已开发出多种温湿度传感器。其传感器内部一般包含温度传感器、湿度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器、随机存取存储器和只读存储器。他能实时更新并输出数据，适配于各种微控制器也就是通常所说的单片机（MCU），并且可通过软件来实现显示功能，其智能化取决于软件和硬件的综合开发水平，二者缺一不可。目前，新型温湿传感器正从模拟式向数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。21世纪后，温湿传感器毫无疑问正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及高安全性等高科技的方向迅速发展。
在日常生活和自动控制系统中，我们时常会遇到对时间和温度湿度实时监控的需求。这就给具有多种功能的时钟提供了市场，也有了市场开发的前景。因此，研究多功能电子钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
1.1.3 多功能电子钟的功能
电子时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时间精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点，被广泛应用于生活和工作当中。当今市场上的电子时钟
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品类繁多，外形小巧别致。也有体型较大的，诸如公共场所的大型电子报时器等。电子时钟首先是数字化了的时间显示或报时器，在此基础上，人们可以根据不同场合的要求，在时钟上加置其他功能，比如定时闹铃，万年历，环境温度、湿度检测，环境空气质量检测，USB扩展口功能等。
本设计电子时钟主要功能为：
⑴ 具有时间显示和手动校对功能，24小时制； ⑵ 具有闹铃定时功能； ⑶ 具有倒计时秒表功能； ⑷ 具有环境温湿度采集；
⑸ 具有液晶（LCD1602）显示功能
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2 硬件设计
2.1 系统的设计思路
本次设计完成电子时钟时、分、秒的显示及环境温湿度测量等功能的基础上完成定时闹钟，倒计时的功能。
硬件电路包括单片机最小系统电路、LCD1602液晶显示模块、按键模块、DHT11温湿度传感器模块、蜂鸣器报警电路模块；软件部分主要通过C语言的编程实现电子时钟，闹钟，倒计时，温湿度采集，然后通过液晶显示程序将时间显示出来，通过按键操作实现功能的转换和屏幕的切换。设计中结合硬件、软件的分步调试，达到要求的控制效果。
2.1.1设计流程
该设计的主要流程如下：首先阅读大量参考文献，进行设计方案的确定，然后在protues上进行原理图的绘制和修改，在仿真通过的情况下，购买所需要的元器件(元器件应考虑裕量)。接着把元器件焊接到各个功能电路的模块上，并结合程序进行调试。最后将各个功能的电路程序组合起来，然后再进行总体调试直到成功。
图2-1 硬件设计框图
2.2单片机的选择 2.2.1 单片机的发展趋势
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单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，可能还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。目前在单片机系统中，应用比较广泛的微处理器芯片主要为8XC5X系列单片机。该系列单片机均采用标准MCS-51内核，硬件资源相互兼容，品类齐全，功能完善，性能稳定，体积小，价格低廉，货源充足，调试和编程方便，所以应用极为广泛。
2.2.2 单片机主要应用领域和特点
单片机芯片的集成度很高，它将微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，具有以下特点：
⑴ 体积小、重量轻、价格便宜、耗电少；
⑵ 根据工控环境要求设计，且许多功能部件集成在芯片内部，其信号通道受外界影响小，故可靠性高，抗干扰性能优于采用一般的CPU；
⑶ 控制功能强，运行速度快。其结构组成与指令系统都着重满足工控要求。有丰富的条件分支转移指令和很强的位处理功能及I/O口逻辑操作功能；
⑷ 片内存储器的容量不可能很大；引脚也嫌少，I/O引脚常不够用，且兼第二功能以至第三功能。但存储器和I/O接口都易于扩展；
自单片机出现至今，单片机技术已走过了30多年的发展路程。纵观30年来单片机发展里程可以看出，单片机技术的发展以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。单片机应用最多的领域主要有以下：
因它具有“小、轻、廉、省”的特点，所以特别适用于“电脑型产品”，在家用电器、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银机、办公设备、厨房设备、家庭安防设备等许多产品上得到应用。适用于仪器、仪表，不仅能完成测量，还具有处理、监控等功能，易于实现数字化和智能化。
2.3 单片机 STC89C52简介
对于单片机的选型，主要应用从单片机应用系统的技术性，实用性和要开发性三方面来考虑。
⑴ 技术性:要从单片机的技术指标角度,对单片机芯片进行选择，以保证单片机应用系统
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在一定的技术指标下可靠运行；
⑵ 实用性:要从单片机的供货渠道、信誉程序等角度，对单片机的生产厂家进行选择以保证单片机应用系统在能长期、可靠运行；
⑶ 可开发性：选用的单片机要有可靠的可以开发手段，如程序开发工具、仿真调试手段等。综合考虑本设计还是选用了STC89C52单片机。
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。 该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。表2-1给出了其主要功能。
表2-1 STC89C52主要功能
主要功能特性 兼容MCS51指令系统 32个双向I/O口 3个16位可编程定时/计数器中断 2个串行中断 2个外部中断源 2个读写中断口线 低功耗空闲和掉电模式 STC89C52各引脚如图2-2所示。
8K可反复擦写Flash ROM 256x8bit内部RAM 时钟频率0-24MHz 可编程UART串行通道 共6个中断源 3级加密位 软件设置睡眠和唤醒功能 6