论文总字数：21745字

摘 要

现代社会经济飞速发展，生活、军用、工业、农业等各方面的应用器件也变得越来越智能，功能也日趋全面。经济的发展导致人们对生活质量的要求不断提高。例如：电子钟，人们刚开始只是为了查看时间；随着科学技术的发展，它的功能更加全面，增加了GPS定位、温度测量等新功能。

目前社会中，电子钟已经普遍存在于人们的生活中。现在很多电子钟功能的实现都依附于单片机开发板。以单片机为基础的电子时钟的开发较为实用，但同时也存在着许多的缺点，比如说有的需要采用计数器，有的需要用到并行接口的时钟芯片。这样就造成了硬件资源占用较多、单片机的芯片连接复杂、数据总线较多的问题。对于人们追求的小、精、高，这些完全不能满足人们的要求。同时市面上存在的数字时钟也存在一个问题，如果计时不正确，数字时钟不能自动准确校时。由于不同时区的时间不一样，且电子时钟无法实现自动校时的功能，所以以后的电子时钟的开发以实现自动校时的功能为研究方向。

随着人们对电子钟的研究加深，它的开发要求也在不断增高。现在市面上许多电子钟的设计思路很广阔也很多样。较为简单的一种方法就是人们通过中小规模集成电路实现电子钟计时的功能，还有就是人们单独的做出一块电子钟的芯片，配合着外围线路来实现电子钟的功能。

通常用单片机做成的电子钟具有很大的优势，这类电子钟硬件结构灵活，编程实现功能较为简单。最为重要的是单片机环境下的电子时钟拥有良好的开发环境，便于功能的扩展。

关键词：电子时钟 单片机 多样

The Design of Automatic Calibration Clock with MCU

Abstract

With the increasing of people's living standard, people's life demand is higher and higher, the original things already cannot satisfy the needs of people's lives, with the function of the new things have been slowly replace things. Like electronic clock, people use electronic clock is not just to look at the time, people also need to look at the temperature. More and more new features more close to people's lives, so also more and more liked by people. Electronic clock with temperature can make people know the change in temperature.

At present a lot of real time clock, a lot of one-chip computer terminal services to implement, a reverse side need to adopt this way counter, take up hardware resources. Some use parallel interface clock chip, but microcontroller and complex, take up the address and data bus interface chip, chip volume big, take up more space, more bring inconvenience its design. Existing digital clock on the market at the same time also has a problem, if the number is not correct, digital clock doesn't automatically accurate school, different city is not the same time, the clock cannot be simple automatic calibration, so it can't satisfy people's high demand.

Design method of electronic clock has a lot of kinds, can be small and medium scale integrated circuit of the electronic clock, have to use special electronic clock chip with the peripheral circuit of display circuit machines need electronic clock microcontroller programming can also be used to realize electronic clock, electronic clock with the hardware structure of single chip microcomputer flexible, simple programming, facilitate the expansion of the electronic clock function, can use the electronic clock to achieve a variety of control signals.

Key Words: Electronic clock; MCU; diverse

目录

摘 要 II

Abstract III

第一章 绪 论 1

1.1 设计背景和意义 1

1.2 相关技术的进展 1

1.3 本文的安排 1

第二章 单片机与电子时钟的简介 3

2.1 单片机定义 3

2.1.1 单片机分类 3

2.1.2 单片机的特点 3

2.1.3 单片机的应用领域 4

2.2 电子时钟的背景 4

2.2.1 电子时钟的应用 5

2.2.2 电子时钟的特点 5

第三章 硬件设计 6

3.1 总体电路框图设计 6

3.2 模块电路设计 6

3.2.1 GPS模块 7

3.2.2 显示模块 7

3.2.3 单片机模块 9

3.2.3 温度传感器模块 10

3.2.5 按键模块 12

3.2.5 复位电路 12

第四章 软件设计 14

4.1 总体流程图 14

4.2 具体程序分析和设计 14

4.2.1 KEIL集成环境的简介 18

4.2.2 KEIL集成环境的基本仿真流程 19

4.2.4 程序流程图 21

4.2.4 液晶显示及流程图 21

4.2.5 温度读取以及流程图 23

第五章 电路制作与调试 26

5.1 电路制作 26

5.2 电路调试 26

5.3 软件调试 27

5.3.1 误差分析和消除 27

第六章 总结 30

参考文献 32

致 谢 33

第一章 绪 论

1.1 设计背景和意义

电子时钟的设计问题由来已久，传统的电子时钟采用了较多的分立元器件，这些数量多体积大的元器件不仅占用更多的空间，同时器件的利用率也很低。随着科学技术的发展，系统复杂度在不断地提高，对单片机开发板的要求也在提高。渐渐的一些早期开发的器件已经不能满足设计要求。

1.2 相关技术的进展

单片机是集多种功能于一体的小型的控制器件。相对于早期大型、单一的功能器件，当前单片机具有功能强大、体积小、造价低等多种强势条件，因此被广泛应用于人们生活中。单片机应用也不仅满足于控制方面，中心控制芯片、存储、只读、定时、显示、独立电源等多个方面都被应用。

目前市面上应用最为广泛的事51系列的单片机。它在目前的单片机领域具有很强的代表性。本次设计使用的单片机器件是基于51单片机系列的89C52RC单片机，使用的编程语言为C语言，同时软件开发环境为KEIL软件，应用的开发板为TX-1C标准版。应用89C52RC单片机开发板开发设计的电子钟克服了传统电子时钟器件多、资源占用多、成本高等问题。

1.3 本文的安排

本文通过比较目前单片机领域常用的几种设计方法。找出适合本次设计的方式，确定研究方向。最大限度的利用自己已有的知识，将课本上的知识应用到实践中去，相信这是一次非常好的实践机会。本次设计实现的基本功能为单片机计时显示功能，同时可以在没有互联网的情况下，利用GPS模块来进行实时的时钟校准。利用温度传器感接收外界实时温度，并将温度数据传输给单片机，单片机将实时温度数据进行处理并呈现在液晶显示屏上。本次设计可以实现时间调整的功能，使用按键对时间调整、校对等操作，具体任务要求如下：

1. 根据原理做出总体的电路框图。
2. 分析每一步要实现的功能，并设计电路，熟悉各个模块对应的问题。
3. 连接各个模块的接口电路。
4. 根据硬件连接图和要实现的功能编写程序。
5. 进行软硬件联合调试。
6. 总结在调试中出现的问题，以及解决办法。

本次的设计需要用到很多的器件，包括GPS模块、单片机开发板、LCD1602液晶显示屏、18B20温度传感器等，所以找到器件资料进行研究也是设计成功必不可少的一部分。在设计的初期规划好每段时间应完成的工作，循序渐进，成功完成本次设计。同时在本次设计中最重要的一环节为硬件调试，程序编写的环节。设计的成功依托于硬件的成功构建，程序的编写和成功烧入硬件的功能的实现。所以查找资料、熟悉硬件、编写程序是本次设计的重中之重。

第二章 单片机与电子时钟的简介

2.1 单片机定义

单片机是指将众多的电子器件集成到一块电子芯片上，并通过这样一个集成的体系实现各种各样的功能。但是它功能强大，具有一个计算机所拥有的大部分器件，包括计算机中的CPU、内存、I/O总线系统。在目前的单片机系统中，单片机也是可以存储外部数据的。同时单片机还集成了诸如通讯接口、定时器、计时器、显示器、键盘输入输出模块、实时时钟等外围设备。现在的单片机可以实现更为高端的要求，由早期的显示时间等简易功能到现在的将一系列的传输信号集成到单片机芯片上。而且也正是这些优点使得器件节约了成本，缩小了体积，减少了硬件资源的占用。这样的设计理念使得计算机系统更小、更容易集成到一起。单片机的成功对未来系统要求的集成度高、器件复杂、体积有限等具有重要的借鉴意义。在接下来的单片机的研发的过程中，单片机会渐渐的被作为一个完整的学术理论体系来研究开发。

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