基于单片机的电子指南针设计
摘要：指南针是我国的四大发明之一，在早期指南针是把磁化指针和方位盘组合在了一起，这样的指南针比较笨重，不便于携带而且指针灵敏度比较差，准确性也比较低，稳定性不是很好。所以，为了解决这些问题，我们采用了专用的磁场传感器来设计电子指南针。
在这个系统中我们通过磁阻传感器来采集某一方向的磁场强度，接着可以通过电子指南针硬件电路MCU控制器对刚才采集到的磁场强度进行处理并显示上传，从而可以达到显示当前所指方向的目的。
关键词：电子指南针；磁阻传感器；单片机；液晶显示器
The Design of Electronic Compass Based on MCU (Electrical engineering and automation, School of Information and Electrical Engineering）
Abstract:One of the China’s four great inventions is a compass,early compass pointer and orientation using magnetic disk combination, Such relatively bulky compass ,it is not convenient to carry, and instructions to have insufficient sensitivity and accuracy is poor and have a poor stability. In this system we magnetoresistive sensor to collect the magnetic field strength in a direction, then via electronic compass MCU controller hardware circuit of the magnetic field intensity of the collected just processed and displayed upload, which can display the current in the direction to achieve the purpose. Key words: Electronic compass; GMR; MCU; LCD
1 引言
指南针是可以判断方向的一种简单仪器，它的诞生是我国劳动人民通过长期的实践，对物体磁性认识的结果。指南针的始祖是我国古代的四大发明之一——司南。它是由天然磁石制造成的，可以自由的转动，当它静止的时候，其勺柄所指的方向即为南方。地球是一个大磁体，地磁的南极在地理的北极附近，同样的地磁的北极在地理的南极附近，指南针的磁针在地磁场的影响下能够保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的北极，利用这一性能就可以大致的辨别出方向。
人们通过不断的对指南针的原理的认识，指南针也从原来笨重的“司南”发展到了现在便携式指南针，但是总的来说其基本结构是没有变化的，都是机械的指针式。
正由于是机械式的，所以这样的指南针在灵敏度，稳定度和方便携带方面有了较大的限制。在本系统中，我们详细研究了电子指南针的各个关键部位，采用单片机作为指南针的系统核心控制芯片，而单片机的接口能够接收的是数字信号，所以如果想要它能够处理地球的磁场信号，就必须把磁场信号转化为电信号，然后再同过A\D转换，把模拟的电信号转换为单片机可以识别的数字信号，把所得的数字信号通过单片机系统进行处理，然后用人机界面表现出来，供我们来读取及应用。
2 课题背景
2.1 国内外研究现状
因为国内外电子技术的飞速发展，特别是在磁传感器和专用芯片（ASIC）上的发展使得指南针的基本实现机理有了质的改变。当前应用较为广泛的电子式指南针，采用了磁场传感器和专用处理器对磁场进行测量和处理后指示方向，不再是传统的机械式结构。
2.2 本课题研究的意义
本课题针对电子指南针的各个功能部件对电子指南针的关键部分做了详细的研究。电子指南针系统是一个典型的单片机系统，了解其工作原理及其信号处理流程有利于研究更加复杂的嵌入式系统，特别是系统中来自国外的磁传感器及其信号的采集芯片更是有利于研究磁场传感器的实现机理，以便将其更加广泛的应用。
3 系统总体方案设计
3.1 系统总体框图
本系统采用磁阻（GMR）传感器采集磁场强度，然后把磁场强度转化为数字量，单片机在对这些数字量进行处理，最后将处理得到的结果进行显示。
电子指南针的主要由前端磁阻传感器、磁场测量专用转化芯片、单片控制器、辅
助扩展电路、键盘、显示模块以及系统电源几部分组成[1]，系统结构如图3.1所示。 图3.1 系统框图
整个系统中前端的磁阻传感器负责测量地磁场的大小并将磁场的变化转化为微
弱的电流的变化，专用的磁场测量芯片负责把磁阻传感器变化的电流（模拟量）转换
成微控制器可以识别的数字量，然后通过芯片内部的SPI 总线上传给微控制器。微控
制器将表征当前磁场大小的数字量按照方位进行归一化等处理后通过直观的LCD 进
行方位显示，同时可以通过键盘控制微控制器进行相应的操作，如将转换后的数据通
过串口的形式发送到上位机。整个系统中还包含了实时时钟等一些辅助电路，使整个
系统功能得到进一步的扩展，这使得电子指南针更具有实用价值。
指南针包含以下功能：
?精确的显示所指方向。
?可以把测量到的方向信息形象的显示在LCD 液晶屏上。
?可以通过按键对电子指南针进行实际的操作。
?可将测量到的方向数据上传到PC 上。
?可以显示实时时间，更便于利用。
3.2 信号采集处理原理
该部分主要完成对地磁场的测量、A/D 转换以及数据的封包。信号处理流程如下
图3.2所示。
4 硬件电路设计
4.1 系统控制器
4.1.1 控制器内部结构
本次设计中采用了高速51内核MCU ，具体型号为DS89C450，高速8051架构，
每个机器周期一个时钟，最高频率33MHz ，单周期指令30ns
，双数据指针，支持四
图3.2 前端信号采集
种页面存储器访问模式。片内64KB闪存，在应用编程，可通过串口实现在系统编程，MOVX可访问的1KB SRAM。与8051系列端口兼容，四路双向，8位I/O端口，三个16位定时器，256字节暂存RAM。支持电源管理模式，可编程的时钟分频器，自动的硬件和软件退出低功耗。外设特性：两路全双工串口、可编程看门狗定时器、13个中断源、五级中断优先级、电源失效复位、电源失效早期预警中断和可降低EMI[2]。
4.1.2控制器存储结构
传统的51系列芯片内部没有或仅有非常小的程序存储器，这就需要通过外部总线进行存储器的扩展，通常的外部存储器的扩展方法有线选法和译码法两种。两种方法都需要进行较大量的数据线和地址线的扩展，这样使得系统电路复杂且使系统的性能下降。
DS89C450内部含有较大的程序和数据存储器，其片内除了256字节RAM区，还提供片内1KB的SRAM和64KB的程序存储器，SRAM存储器可以用来保存系统中的常量，加速系统软件的执行效率，64KB的程序存可以满足一般工程对程序存储器的需求，这样就有足够大的存储区域来存放代码和数据而不需要另外的扩展外部存储器，简化了系统电路提高了系统的性能。
4.1.3控制器具体电路
整个系统的控制部分主要完成对指南针模块数据的读取和处理并将数据的处理结果通过控制人机界面显示出来，同时监控键盘的输入以便完成系统功能设定等操作。
整个系统中各个模块对微控制器的端口占用比较少，指南针模块的接口采用了SPI总线的形式。LCM是系统中比较繁忙的器件之一，其接口采用了并口模式可以提高数据的传输速率，保证了液晶显示屏的及时刷新。
DS89C450微控制器内部自带2个通用串行口直接引出即可使用，由于系统需要和上位机（本系统中为PC机）进行数据通信，接口电平需要转换使其满足RS-232
标准[3]。
控制部分电路如图4.1所示，其中包含了微控制器、LCD 接口电路、端口上拉电阻、系统时钟电路和指南针模块接口电路。
4.2 串口通信电路
本次采用了串
口作为系统与外界
的通信接口，串口通
讯对单片机而言意
义重大，不但可以实
现将单片机的数据
传输到计算端，而且
还能实现计算机对
单片机的控制，电路
图如右图4.2所示。
在本次设计中还充
分利用了串口的DTS 信号作为单片机串口编程功能使能信号。整个通过串口DTR 引脚控制在系统编程[4]电路如下图4.3所示
图4.1 系统控制电路
图4.2 串口通信电路
4.3指南针模块及接口电路
本次设计采用FAD_DCM_SPI 指南针模块。该模块采用的正是PNI11096和SEN-R65传感器组合的设计方案。为了模块化，所以该模块把PNI11096芯片的输出信号经过处理后封装成特定的数据报文格式通过SPI 总线形式对外提供。经过模块封装的数据格式如下表。
表4.3 指南针模块数据包格式
SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU 与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCK ）、主机输入/从机输出数据线MISO 、主机输出/从机输入数据线MOST 和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI 接口芯片带有中断信号线INT 或INT 、有的SPI 接口芯片没有主机输出
/从机输入数据线MOSI)。由于SPI 系统总线一共只需3～4位数据线和控制即可实现与具有SPI 总线接口功能的各种I/O 器件进行接口，而扩展并行总线则需要8根数据线、8～16位地址线、2～3位控制线，因此，采用SPI 总线接口可以简化电路设计，节省很多常规电路中的接口器件和I/O 口线，提高设计的可靠性。
4.4实时时钟电路
系统采用了PCF8583实时时钟芯片为系统提供实时时钟。PCF8583是一款基于静态CMOS RAM 的实时时钟芯片，该芯片采用了I 2C [5]总线接口。
图4.3 串口逻辑电路
整个PCF8583的操作都是基于其内建的CMOS RAM ，通过对其不同地址的RAM 的操作可以实现不同的功能。其内部的256字节的RAM 区域被分为了几个功能区以完成不同的操作。由于本次使用的DS89C450内部没有I 2C 控制器，所以直接使用了芯片的I/O 口模拟了I 2C 时序。整个时钟部分电路如图4.4示。
PCF8583采用了I 2C 总线的形式与外界传输数据。I 2C(Inter －Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。其时序结构如图4.5示。
本次设计采用了160×128点阵的单色液晶显示屏（LCD ）作为系统的显示界面，
具体的型号为PG160128，该LCM 采用了T6963C
控制芯片作为显示控制核心。微控
图4.4 实时时钟电路
图4.5 I 2C 总线时序
图4.6 160*128 LCM 原理
制器只需要对T6963C 芯片进行操作便可以完成对LCD 屏的相关操作[6]，使用非常方便。模块内部原理如图4.6示。
4.6按键输入电路
系统采用了5键输入以实现系统功能的设定，如系统时间的调整和菜单的选择。由于系统中的其他模块对微控制器的端口占用较少还有很多没有使用的端口，键盘连接上直接采用了每个按键占用一个端口的形式,如图4.7示，电路的中的几个电阻属于上拉电阻，保证在没有输入的情况下端口电平稳定为高，同时也可以达到省电的目的。键盘的读取采用扫描的形式，当检测到有按键按下时，消抖动后进行键值判断[7]。
以上是系统各个硬件部分的阐述，以下是整个系统的总电路。系统总电路中包含了系统主控制电路、指南针模块、实时时钟、通信电路及其逻辑控制电路，扩展接口和相关辅助电路。
在进行系统PCB 的器件方位布置和走线时，特别注意了通信电路和信号采集电路
的隔离。LCM
内部的干扰比较大在进行器件放置时，将容易受到干扰的器件排布到其
图4.7 键盘电路
图4.8 系统总体电路图
他区域，并采取一定的隔离措施。
系统的总体电路原理如图4.8所示。
5 系统设计
5.1主监控程序
整个监控系统中各个模块间存在一定的先
后顺序且程序模块数量较少，为了较少系
统的程序量，设计过程中系统的监控程序
采用了传统的前后台方式。整个监控程序
主要由指南针模块驱动、液晶显示驱动、
实时时钟驱动和串口驱动组成[8]。整个系统
监控流程如右图5.1
5.2实时时钟驱动 实时时钟为整个系统的运行提供实时数据。本次设计采用的PCF8583实时时钟芯片采用的I 2C 接口，对它的所有操作直接通过对其内部线性的CMOS RAM 区进行操作即可即对PCF8583的操作主要是通过I 2C 总线对其内部RAM 进行读写[9]。整个驱动流程如下图5.2所示。
图5.2 PCF8583驱动流程
5.3人机界面驱动
5.3.1液晶模块驱动
图5.1 系统监控程序流程
液晶显示驱动处于系统的最后端，属于人机交互界面。直观的液晶显示能够使得系统更容易操控。本次设计采用了PG160128点阵的LCM 模块。整个LCM 驱动的构架图如5.3。采用层次设计的驱动可以很好的移植到不同的处理器。
图5.3 LCM 驱动程序架结构
5.3.2键盘驱动
系统中将按键电路中按键1K 、2K 、3K 、4K 、5K 分别与单片机的P13、P14、P15、P16、P17引脚进行连接，此按键是低电平有效，当有键按下时，与按键相连接的单片机引脚检测到这个信号，然后进行相应的处理后再输出[10]。
5.4指南针模块驱动
本次设计采用的是FAD_DCMP_SPI 指南针模块。模块采用SPI 接口与MCU 进行数据交换。整个模块驱动包括了读取PNI11096数据、处理数据、封装数据和通过SPI 时序发送数据几个部分。程序的流程如图5.4。
6测试结果
在测试过程中，移动指南针模块到不同的方向都能较为正确的将测量到的方向信息形象的显示在LCD 液晶屏上。由于接入了实时模块，在LCD 液晶屏上也能正确的显示当前的日期和时间。同时通过键盘成功的调节了日期和时间，也能控制电子指南针进行实际的操作。通过串口也能将测量到的方向数据上传到上位机PC 上。
图5.4指南针模块内部数据处理流程
7总结
经过很长时间的努力，我终于设计出了一个简单的电子指南针。在本设计中，系统所包含的磁场传感器、微控制器、显示部件、输入部件等部分，微控制器通过对磁场传感器配套的ASIC进行读取获得当前方向的磁场强度，通过一定的运算后由液晶屏显示出来。
在设计过程中遇到很多问题，比如芯片的选择和性能，由于不了解芯片的功能，所以只能在网上找那些对应芯片的资料，然后自己慢慢摸索。再设计过程中要了解模块的工作原理，然后对各个芯片及硬件部分进行组合设计，最后再用c语言编写所有的程序。由本次毕业设计从挑选题目到查阅资料，到研究出总体设计，详细设计，再到最后的变成上机调试，修改程序，完善程序，收获颇多。锻炼了发现问题，分析问题和查询资料解决问题的能力以及团队合作能力。始自己扩大了知识面，提高了知识水平，借助仿真软件，不仅可以把课堂中学到的知识，直接加以应用，而且还可以把各个分离的知识组合为一个整体，真正做到理论联系实际的重要性。使自己在专业知识上和动手能力上有了很大提高。另外通过本次设计，使我认识到，自己对单片机c 语言编程上的欠缺与不足，需要本人在以后的学习中进一步提高。由于本人能力有限，再加上其他方面的限制，导致我只完成了其中的一部分，还有许多方面还得再次进一步设计才能完善。
参考文献
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Android ST集成传感器方案实现电子罗盘功能 电子罗盘是一种重要的导航工具，能实时提供移动物体的航向和姿态。随着半导体工艺的 进步和手机操作系统的发展，集成了越来越多传感器的智能手机变得功能强大，很多手机 上都实现了电子罗盘的功能。而基于电子罗盘的应用（如Android的Skymap）在各个软件 平台上也流行起来。 要实现电子罗盘功能，需要一个检测磁场的三轴磁力传感器和一个三轴加速度传感器。随着微机械工艺的成熟，意法半导体推出将三轴磁力计和三轴加速计集成在一个封装里的二合一传感器模块LSM303DLH，方便用户在短时间内设计出成本低、性能高的电子罗盘。本文以LSM303DLH为例讨论该器件的工作原理、技术参数和电子罗盘的实现方法。 1. 地磁场和航向角的背景知识 如图1所示，地球的磁场象一个条形磁体一样由磁南极指向磁北极。在磁极点处磁场和当地的水平面垂直，在赤道磁场和当地的水平面平行，所以在北半球磁场方向倾斜指向地面。用来衡量磁感应强度大小的单位是Tesla或者Gauss（1Tesla=10000Gauss）。随着地理位置的不同，通常地磁场的强度是0.4-0.6 Gauss。需要注意的是，磁北极和地理上的北极并不重合，通常他们之间有11度左右的夹角。 图1 地磁场分布图 地磁场是一个矢量，对于一个固定的地点来说，这个矢量可以被分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量。如果保持电子罗盘和当地的水平面平行，那么罗盘中磁力计的三个轴就和这三个分量对应起来，如图2所示。
图2 地磁场矢量分解示意图 实际上对水平方向的两个分量来说，他们的矢量和总是指向磁北的。罗盘中的航向角（Azimuth）就是当前方向和磁北的夹角。由于罗盘保持水平，只需要用磁力计水平方向两 轴（通常为X轴和Y轴）的检测数据就可以用式1计算出航向角。当罗盘水平旋转的时候，航向角在0?- 360?之间变化。 2．ST集成磁力计和加速计的传感器模块LSM303DLH 2.1 磁力计工作原理 在LSM303DLH中磁力计采用各向异性磁致电阻（Anisotropic Magneto-Resistance）材料来检测空间中磁感应强度的大小。这种具有晶体结构的合金材料对外界的磁场很敏感，磁 场的强弱变化会导致AMR自身电阻值发生变化。 在制造过程中，将一个强磁场加在AMR上使其在某一方向上磁化，建立起一个主磁域，与主磁域垂直的轴被称为该AMR的敏感轴，如图3所示。为了使测量结果以线性的方式变化，AMR材料上的金属导线呈45º角倾斜排列，电流从这些导线上流过，如图4所示。由初始的强磁场在AMR材料上建立起来的主磁域和电流的方向有45º的夹角。 图3 AMR材料示意图 图4 45º角排列的导线
毕业论文致谢 毕业论文致谢模板 毕业论文致谢模板（一）： 感谢我的导师 教授，他们严谨细致、一丝不苟的作风一向是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。 感谢我的#老师，这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不 开你的细心指导。而你开开朗的个性和宽容的态度，帮忙我能够很 快的融入我们这个新的实验室。 感谢我的室友们，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。 四年了，仿佛就在昨日。四年里，我们没有红过脸，没有吵过嘴， 没有发生上大学前所担心的任何不开心的事情。只是今后大家就难 得再聚在一齐吃每年元旦那顿饭了吧，没关系，各奔前程，大家珍重。但愿远赴M国的C平平安安，留守复旦的快快乐乐，挥师北上 的G顺顺利利，也愿离开我们寝室的开开心心。我们在一齐的日子，我会记一辈子的。 感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。 在论文即将完成之际，我的情绪无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮忙，在那里请理解我诚挚的谢意。 毕业论文致谢模板（二）： 毕业论文致谢
从开始写作至论文最终定稿，总共花费了我一个月以来所有的业余时间，虽说在繁忙的工作之余要完成这样一篇论文的确不是一件很简单的事情，但我内心深处却满含深深的感激之情。感谢**单位为我们带给的这次学习机会，感谢**班所有的任课老师，感谢班主任老师**，是你们让我能够静静地坐下来，在知识的海洋里吸取更多的营养，从而能够为自己进一步的加油充电。透过论文的撰写，使我能够等系统、全面的学习有关财务管理新型的、先进的前沿理论知识，并得以借鉴众多专家学者的宝贵经验，这对于我今后的工作和我为之服务的企业，无疑是不可多得的宝贵财富。由于本理论水平比较有限，论文中的有些观点以及对企业实力的归纳和阐述难免有疏漏和不足的地方，欢迎老师和专家们指正。 毕业论文致谢模板（三）： 四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从那里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。 回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。 学友情深，情同兄妹。三年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最完美的记忆。 在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一向以来对我的抚养与培育。 最后，我要个性感谢 老师、 老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮忙与鼓励，使我能够顺利完成毕业设计，在此表示衷心的感激。 #老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的
以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编 辑。 济源职业技术学院 毕业设计 题目单片机的电子钟设计 系别电气工程系 专业应用电子技术 班级电技0801 姓名肖见 学号 指导教师苗绍强 日期 2010年12月
设计任务书 设计题目： 单片机的电子钟设计 设计要求： 1.设计一个具有特定功能的电子钟。该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动调整键，电子钟从0时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按电子钟启动调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按启动调整键再次进入时钟运行状态。 2.设计完成上述功能的相应的硬件调试和软件调试。 3.完成焊接和实物电路的调试。 设计进度要求： 第一周：选定设计题目,查找、搜集相关资料。 第二周：了解各元器件、模块的功能及使用方法。 第三周：硬件电路的设计。 第四周：相应软件设计（程序设计）。 第五周：利用相关的仿真软件测试并记录相关的数据和错误。 第六周：焊接实物电路，并且在实物电路上调试并且记录相关的数据和问题。 第七周：写毕业论文。 第八周：毕业答辩。指导教师（签名）：
摘要 时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。 数字电子钟的设计方法有多种，其中，利用单片机实现的电子钟具有编程灵活，便于电子钟功能的扩充，即可用该电子钟发出各种控制信号，精确度高等特点，同时可以用该电子钟发出各种控制信号。 本设计主要介绍用单片机内部的定时计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机AT89C52芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。与传统机械表相比，它具有走时精确,显示直观等特点。它的计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”，另外具有校时功能等特点。 关键词：电子钟，单片机，汇编
#include
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/7e14597498.html, 基于单片机的电子指南针的设计 作者：刘季秋彭森 来源：《卷宗》2017年第11期 摘要：指南针是我国的四大发明之一，早期的指南针采用了磁化指针和方位盘的组合方式，这样的指南针携带起来很不方便，且指示灵敏度上有一定不足，准确性很差。本文通过对电子指南针基本工作原理的研究分析，采用磁阻（GMR）传感器采集某一方向磁场强度，然后通过MCU控制器对其进行处理并显示上传，达到了显示当前所指方向的目的。实际测试指南针模块精度达到1°，能够在LCD上显示当前方位，并能通过键盘控制上传数据到上位机。这样的指南针精度更高，更智能，在大大提高了精度的同时，也降低了成本和设计难度。 1 引言 指南针是用以判别方位的一种简单仪器，又称指北针。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的北极，利用这一性能可以辨别方向。 电子指南针系统是一个典型的单片机系统，了解其工作原理及其信号处理流程有利于研究更加复杂的嵌入式系统，特别是系统中采用进口的磁传感器及其相关信号的采集芯片更是有利于研究磁场传感器的实现机理，以便将其更加广泛的应用。 2 工作原理 本系统采用磁阻（GMR）传感器采集磁场强度，然后把磁场强度转换成数字量，单片机 再对这些数字量进行处理，最后将处理得到的结果进行显示。 电子指南针的系统主要由前端磁阻传感器、磁场测量专用转换芯片、单片控制器、辅助扩展电路、键盘、显示模块以及系统电源几个部分组成。 整个系统中前端的磁阻传感器负责测量地磁场的大小并将磁场的变化转化为微弱的电流的变化，专用的磁场测量芯片负责把磁阻传感器变化的电流（模拟量）转换成微控制器可以识别的数字量，然后将该数字信号即采集到的数据通过SPI总线上传给微控制器。微控制器将表征当前磁场大小的数字量按照方位进行归一化等处理后通过直观的LCD进行方位显示，同时可以通过键盘控制微控制器进行相应的操作，如将转换后的数据通过串口的形式发送到上位机。整个系统中还包含了实时时钟等一些辅助电路，使整个系统功能得到进一步的扩展，这使得电子指南针更具备实用价值。 3 电源电路
电子指南针 指南针 1、概述 指南针是用以判别方位的一种简单仪器。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的南极，利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。 指南针的发明是我国劳动人民，在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动，人们接触了磁铁矿，开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石引铁的性质。后来又发现了磁石的指向性。经过多方的实验和研究，终于发明了可以实用的指南针。 2、磁偏角与磁倾角 现在人们已经知道，地球的两个磁极和地理的南北极只是接近，并不重合。磁针指向的是地球磁极而不是地理的南北极，这样磁针指的就不是正南、正北方向而略有偏差，这个角度就叫磁偏角。又因为地球近似球形，所以磁针指向磁极时必向下倾斜，和水平方向有一个夹角，这个夹角称为磁倾角。不同地点的磁偏角和磁倾角都不相同。磁偏角和磁倾角的发现使指南针的指向更加准确。
图1. 地球磁场示意图 3、罗盘定位 要确定方向除了指南针之外，还需要有方位盘相配合。最初使用指南针时，可能没有固定的方位盘，随着测方位的需要，出现了磁针和方位盘一体的罗盘 4、电子指南针 指南针是一个重要的导航工具，甚至在G P S中也会用到。电子指南针将替代旧的针式指南针或罗盘指南针，因为电子指南针全采用固态的元件，还可以简单地和其他电子系统接口。 电子指南针系统中磁场传感器的磁阻（M R）技术是最佳的解决方法，和现在很多电子指南针还在使用的磁通量闸门传感器相比较，M R技术不需要绕线圈而且可以用I C生产过程（I C-l i k e p r o c e s s）生产，是一个更值得使用的解决方案。 由于M R有高灵敏度，它甚至比这个应用范围中的霍尔元件更好。
毕业综合实训概述 实训目的： 对单片机电子时钟的制作及设计原理的掌握，利用本次实训对所学的理论课程进行实际论证，更好的掌握理论知识。能够更好的运用在实践当中。 实训时间： 2015年9月21日-2015年11月8日 实训要求： 1.独立完成实物的制作及理解设计原理； 2.分析及制作程序流程图； 3. 绘制电路图； 4.了解个元器件在电路中的作用。
目录 1 引言 (1) 1.1选题背景 (1) 1.2设计原理 (1) 1.3单片机简介 (2) 1.4单片机的发展历史 (2) 1.5单片机的应用领域及发展趋势 (2) 2 方案议论 (5) 2.1 设计要求 (5) 2.2 系统描述 (5) 2.3 设计方案 (5) 2.3.1 集成电路 (5) 2.3.2 单片机的最小系统 (6) 2.3.3结论 (7) 3 硬件设计 (8) 3.1硬件结构 (8) 3.2中心控制模块 (8) 3.3电源模块 (11) 3.4控制电路 (12) 3.5复位电路 (12) 4软件设计 (15) 4.1电子时钟的设计原理 (15) 4.2 软件设计流程 (15) 5 总结 (17) 致谢 (18) 参考文献 (18) 附录电子时钟程序 (19)
1 引言 1.1选题背景 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 INTEL的8080是最早按照这种思想设计出的处理器，当时的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列单片机系统。因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。尽管2000年以后ARM 已经发展出了32位的主频超过300M的高端单片机，直到现在基于8051的单片机还在广泛的使用。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。汽车上一般配备40多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作！ 利用单片机实现电子时钟有很多优点，例如外部电路简单，控制方便等，因而备受广大单片机爱好者的喜爱。通过电子时钟的制作方案，掌握C语言的编程方法。并熟练的运用89S52单片机定时器准确的实现时间的递进，按下按键可以设置时间，最重要的是自己还可以通过程序设计输入自己需要的定点时间。 1.2设计原理 通过单片机对时间准确的控制，实现时间的递进。 定时器：时钟周期T是时序中最小的时间单位，具体计算的方法是1/时钟源频率，我们KST-52单片机开发板上用的晶振是11.0592M，那么我们对于这个单
基于单片机的电子闹钟设计 摘要 本设计以AT89C51芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个结构简单，功能齐全的电子时钟，它由5V直流电源供电。 关键词：单片机；led；闹钟；定时器 Abstract This design, adopting AT89C51 chip as the core part with some necessary peripheral circuits, is a simple electronic clock which uses 5V DC as the power supply. Keywords:single chip machine ,in fixed time machine, alarm clock,LED 1 引言 1.1设计目的 此次课程设计是在学习先修课程《单片机原理与系统设计》之后，为加强对学生系统设计和应用能力的培养而开设的综合设计训练环节。本课程设计应结合《单片机原理与系统设计》课程的基础理论，重点强调实际应用技能训练，包括单片机系统设计的软件和硬件两部分。其课程设计任务是使学生通过应用单片机系统设计的基本理论，基本知识与基本技能，掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法，初步掌握并具备应用单片机进行设备技术改造和产品开发的能力，培养学生的创新意识，提高学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。 1.2设计要求 结合单片机知识，以AT89C51单片机为核心，利用七段LED数码管实现计时、校时及闹钟功能。 1.3设计方法 以AT89C51单片机为核心，外加晶振电路，使用8个七段数码管显示，LED 采用动态扫描，用74ls245芯片作为驱动电路。通过四个独立按键对时间进行定时、校时，从而实现闹钟提醒功能。 2 设计方案及原理 2.1设计方案 选AT89C51单片机作为系统核心，辅助外部产生时钟信号的晶振电路，再加上四个独立按键作为输入信号，使用8个七段数码管显示时间，芯片74ls245为数码管段选线的驱动，最后用蜂鸣器实现闹铃功能。使用单片机的定时器T0计时时间为50ms，计时20次作为1s的时间基准。第一部分，12MHz的晶振连接至单片机的时钟信号输入端；第二部分，四个独立按键加上四个上拉电阻连接至单片机
GY-26电子指南针使用手册（IIC+串口） 一、概述 GY-26是一款低成本平面数 字罗盘模块。输入电压低，功 耗小，体积小。其工作原理是 通过磁传感器中两个相互垂直 轴同时感应地球磁场的磁分量， 从而得出方位角度，此罗盘以 RS232协议，及IIC 协议与其 他设备通信。该产品精度高， 稳定性高。并切具有重新标定 的功能，能够在任意位置得到 准确的方位角，其输出的波特 率是9600bps,有连续输出与询 问输出两种方式，具有磁偏角 补偿功能，可适应不同的工作 环境。 二、产品特点 （1）、体积小 四、技术参数（2）、高性价比 （3）、串口及IIC 输出格式 三、产品应用 （1）、手持式仪器仪表 （2）、机器人导航、定位 （3）、航行系统 （4）、船用自动舵 （5）、八木天线定位 （6）、车载GPS 导线 （7）、航模定向 名称参数测量范围0°~360°分辨率0.1°测量精度1°重复精度1°响应频率25HZ 工作电压3~5V 工作电流5V--15mA 3V--8mA 工作温度-20°~85°储存温度-40°~125°尺寸25.6mm ×25.6mm
五、串口通信协议 （1）、串口通信参数 波特率：9600bps校验位：N数据位：8停止位：1 （2）、模块输出格式，每帧包含8个字节： ①.Byte0:0x0D（ASCII码回车） ②.Byte1:0x0A（ASCII码换行） ③.Byte2:0x30~0x33角度百位（ASCII0~3） ④.Byte3:0x30~0x39角度十位（ASCII0~9） ⑤.Byte4:0x30~0x39角度个位（ASCII0~9） ⑥.Byte5:0x2E（ASCII码小数点） ⑦.Byte6:0x30~0x39角度小数位（ASCII0~9） ⑧.Byte7:0x00~0xFF校验和（仅低8bit） 注：校验和Byte7=（Byte0+Byte1+…….Byte6）结果仅取低8bit 例：一帧数据<0x0D-0x0A-0x33-0x35-0x39-0x2E-0x36-0x1C>=359.6° （3）、命令字节，由外部控制器发送至模块（十六进制） ①.0x31:进行一次角度测量--------返回值参考输出格式 ②.0xC0:校准磁场开始---------返回值参考输出格式（000.0度） ③.0xC1:校准磁场结束--------------返回值参考硬铁补偿‘②’ ④.0xA0-0XAA-0XA5-0XC5: 恢复出厂设定----------------------返回值参考输出格式（000.0度） ⑤.0xA0-0XAA-0XA5-IIC_ADDR: 模块的IIC地址修改-------------返回值参考输出格式（000.0度） IIC地址范围参考“IIC通信协议（3）” ⑥.0x03+磁偏高8位: 磁偏角设定，正北方向设定--返回值参考输出格式（000.0度） ⑦.0x04+磁偏低8位: 磁偏角设定，正北方向设定--返回值参考输出格式（000.0度） 例：发送0XC0至模块时，模块应答以下1帧 <0x0D-0x0A-0x30-0x30-0x30-0x2E-0x30-0x05>表示成功 Led灯亮起，进入校准 例：发送0x03，0x00，0x04，0x64至模块时，模块应答以下1帧（4次）<0x0D-0x0A-0x30-0x30-0x30-0x2E-0x30-0x05>表示成功 磁偏角被修改为10.0度
1.基于labVIEW虚拟滤波器的设计与实现 2.双闭环直流调速系统设计 3.单片机脉搏测量仪 4.单片机控制的全自动洗衣机毕业设计论文 5.FPGA电梯控制的设计与实现 6.恒温箱单片机控制 7.基于单片机的数字电压表 8.单片机控制步进电机毕业设计论文 9.函数信号发生器设计论文 10.110KV变电所一次系统设计 11.报警门铃设计论文 12.51单片机交通灯控制 13.单片机温度控制系统 14.CDMA通信系统中的接入信道部分进行仿真与分析 15.仓库温湿度的监测系统 16.基于单片机的电子密码锁 17.单片机控制交通灯系统设计 18.基于DSP的IIR数字低通滤波器的设计与实现 19.智能抢答器设计 20.基于LabVIEW的PC机与单片机串口通信 21.DSP设计的IIR数字高通滤波器 22.单片机数字钟设计
23.自动起闭光控窗帘毕业设计论文 24.三容液位远程测控系统毕业论文 25.基于Matlab的PWM波形仿真与分析 26.集成功率放大电路的设计 27.波形发生器、频率计和数字电压表设计 28.水位遥测自控系统毕业论文 29.宽带视频放大电路的设计毕业设计 30.简易数字存储示波器设计毕业论文 31.球赛计时计分器毕业设计论文 32.IIR数字滤波器的设计毕业论文 33.PC机与单片机串行通信毕业论文 34.基于CPLD的低频信号发生器设计毕业论文 35.110kV变电站电气主接线设计 36.m序列在扩频通信中的应用 37.正弦信号发生器 38.红外报警器设计与实现 39.开关稳压电源设计 40.基于MCS51单片机温度控制毕业设计论文 41.步进电动机竹竿舞健身娱乐器材 42.单片机控制步进电机毕业设计论文 43.单片机汽车倒车测距仪 44.基于单片机的自行车测速系统设计
题目：电子时钟系统设计 班级： 姓名： 专业： 指导教师： 答辩日期：
毕业设计任务书 一、设计题目： 电子时钟系统设计 二、设计要求： 利用8031单片机作为主控器组成一个电子时钟系统。利用4个LED显示管分时显示当前时间和日历；上电或RESET后能自动显示当前时间（时：分），首次上电复位显示为0时0分；以后各次均显示正确的当前时间；利用尽可能少的小键盘（开关）实现；显示选择：时分显示/日历显示/报警显示，利用发光二极管作为报警指示，当报警时间到，二极管发光。 三、设计任务： 1．设计硬件电路，画出电路原理图； 2. 设计软件，编制程序，画出程序流程图； 3．调试程序，写出源程序代码； 4．写出详细毕业设计说明书（10000字以上），要求字迹工整，原理叙述正确，会计算主要元器件的一些参数，并选择元器件。 5．个人总结。 四、参考资料： 1. 教材； 2．《单片机实验指导书》，河南工业职业技术学院内部； 3．《51系列单片机设计实例》，楼然苗、李光飞编著，北京航空航天出版社； 4.《微机控制技术及应用》，韩全立主编，机械工业出版社； 5．《单片机应用技术与实训》，王治刚主编，清华大学出版社； 6．《常用电子电器手册》； 7．《单片机应用技术与实例》，睢丙东主编，电子工业出版社；
8．《单片微型计算机应用技术》，徐仁贵，机械工业出版社。
目录 第一章绪论 (6) 1.1 单片机的概述 (6) 1.2 数字电子钟的简介 (7) 第二章电子时钟硬件电路设计 (9) 2.1 硬件电路设计摘要 (9) 2.2 硬件电路设计来源 (9) 2.3 硬件电路设计原理图 (11) 第三章软件设计及程序编制 (13) 3.1 系统程序设计 (13) 3.2 电子钟的说明 (16) 3.3 中断服务程序 (18) 3.4 设计参数 (21) 3.5 控制源程序代码 (21) 第四章功能调试及分析 (31) 4.1 调试功能的方法 (31) 4.2 电子钟计时说明 (31) 4.3 调试及性能分析 (32)
单片机原理及应用课程设计任务书 题目：电子时钟（LCD显示） 1、设计要求以AT89C51单片机为核心的时钟，在LCD显示器上显示当前的时间： 使用字符型LCD显示器显示当前时间。显示格式为“时时：分分：秒秒”。用3个功能键操作来设置当前时间。功能键K1～K4功能下。 K1—设置小时。 K2—设置分钟。 K3—设置秒。 程序执行后工作指示灯LED发光，表示程序开始执行，LCD显示“23：59：00”，然后开始计时。 2、工作原理 本课题难点在于键盘的指令输入，由于每个按键都具有相应的一种功能，程序中有较多的循环结构用以判断按键是否按下，以及判断按键是否抬起，以及LCD显示器的初始化。 3、参考电路 硬件设计电路图如下图所示： 硬件电路原理图 单片机原理及应用课程设计任务书
题目：电子时钟（LCD显示） 1、设计要求以AT89C51单片机为核心的时钟，在LCD显示器上显示当前的时间： 使用字符型LCD显示器显示当前时间。显示格式为“时时：分分：秒秒”。用3个功能键操作来设置当前时间。功能键K1～K4功能下。 K1—设置小时。 K2—设置分钟。 K3—设置秒。 程序执行后工作指示灯LED发光，表示程序开始执行，LCD显示“23：59：00”，然后开始计时。 2、工作原理 本课题难点在于键盘的指令输入，由于每个按键都具有相应的一种功能，程序中有较多的循环结构用以判断按键是否按下，以及判断按键是否抬起，以及LCD显示器的初始化。 3、参考电路 硬件设计电路图如下图所示： 硬件电路原理图 基于AT89C51单片机的电子时钟设计报告
一、设计要求与目的 1）设计要求以AT89C51单片机为核心的时钟，在LCD显示器上显示当前的时间。 2）、使用字符型LCD显示器显示当前时间。显示格式为“时时：分分：秒秒”。3）、用3个功能键操作来设置当前时间。 4）、熟悉掌握proteus编成软件以及keil软件的使用 二、本设计原理 本设计以AT89C51单片机为核心，通过时钟程序的编写，并在LCD显示器上显示出来。该编程的核心在于定时器中断及循环往复判断是否有按键操作，并对每个按键的操作在LCD显示器上作出相应的反应。由于LCD显示器每八位对应一个字符，故把秒、分、时的个位和十位分开表示。 该课题中有三个控制开关KM1、KM2、KM3分别控制时、分、秒的调整，时间按递增的方式调整，每点一次按钮则相应的时间个位加以，且时间调整不干扰其他为调整时间的显示。 三、硬件设计原理（电路） 硬件电路原理图
电子指南针 概述 指南针是一种重要的导航工具，可应用在多种场合中。电子指南针内部结构固定，没有移动部分，可以简单地和其它电子系统接口，因此可代替旧的磁指南针。并以精度高、稳定性好等特点得到了广泛运用。公司生产的半导体器件KMZ52是一种专门用于电子指南针的二维磁场传感器。它采用磁场传感器的磁阻（MR）技术，并用翻转技术消除信号偏移，而用电磁反馈技术来消除温度的敏感漂移。由于外界存在干扰，该系统集成了几种特殊的抗干扰技术来提高系统精度。本文介绍了电子指南针的工作原理及电路设计，同时给出了其抗干扰设计以及信号和数据的处理方法。 编辑本段工作原理与总体方案 Z1和Z4为翻转线圈，Z2和Z3为补偿线圈。由于环境温度可能会影响系统精度，因此，在高精度系统中，可以通过补偿线圈对其进行补偿。内部有两个正交的磁场传感器? 分别对应二维平面的X轴和Y轴。磁场传感器的原理是利用磁阻（MR）组成磁式结构，这样可改变电磁物质在外部磁场中的电阻系数。以便在磁场传感器的翻转线圈Z1和Z2上加载翻转电信号后使之能够产生变化的磁场。由于该变化磁场会造成磁阻变化（ΔR）0并将其转化成变化的差动电压输出，这样，就能根据磁场大小正比于输出差动电压的原理，分别读取对应的两轴信号，然后再进行处理计算即可得到偏转角度。整个电子指南针系统主要由传感器单元、信号调整单元（SCU）、方向确定单元（DDU）和显示单元四部分组成。电子指南针的总体设计框图如图2所示。图中，磁场传感器KMZ52用于将地磁场信号转化成电信号输出，信号调整单元用于将磁场传感器单元中的输出信号成比例放大，并将其转换成合适的信号hex和hey，同时消除信号的偏移。对于保证系统的精度来说，SCU是最重要的部件。通过DDU可将信号调整单元输出的两路信号hex和hey进行放大，然后再按下式计算出偏转角度α：α＝arctan?hey／hex这样根据抗干扰技术算法对α进行处理就可得出该磁场的偏转角度，最后通过显示单元进行输出。 编辑本段硬件设计 内部桥式结构的磁阻输出是差动电压，通过运算放大器可以成比例放大，因此，在测量地磁场信号时，为了将两个磁场传感器信号放大同样的倍数，可以将二者的翻转线圈串联，并对差动电压选用同样的运放结构。翻转信号从①口输入，X、Y轴差动电压信号则分别从②、③口输出。然后通过处理系统对传来的信号进行A／D采样、数值处理和校正后，即可得到所求的角度。 编辑本段数值处理 由于KMZ52的输出信号很微弱，故信号干扰较大。在输出幅值很小的位置上，通常有300mV左右且变化很大的干扰；而在输出幅值时则近似保持恒值。两路信号幅值与角度的关系如图4所示。为使二者的比值接近tanα?0＜α＜90°的变化，可以在幅值较大且数值变化较小的角度范围内，使幅值保持基本不变；而在幅值较小且数值变化较大的角度范围内，用一个函数改变其幅值变化曲线。具体实现时，可按照一定角度对曲线进行分段，并对各段用一次函数y＝ax＋b去拟合。这样，就可以使幅值变化曲线接近tanα。角度划分越细，精度越高。磁场传感器KMZ52的精度为3°，若按15°划分，可将精度提高到1°。若按5°对其划分，精度可高达0．3°。如划分更细，精度还可进一步提高。若采用高阶函数去拟合，也可以提高精度。实际上，在精度要求不高的情况下，通常以15°划分就可以达到要求。 编辑本段干扰校正
基于单片机的电子时钟设计 摘要 现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校。数字式电子时钟用集成电路计时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。近年来随着科技的飞速发展。单片机、PLC的应用不断地走向深入。同时带动传统的控制检测技术的不断更新。可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。 本设计利用单片机实现数字时钟计时功能的主要内容，其中AT89C51是核心元件同时采用数码管动态显示“时”，“分”，“秒”的现代计时装置。与传统机械表相比，它具有走时精确,显示直观等特点。它的计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”，另外具有校时功能，断电后有记忆功能，恢复供电时可实现计时同步等特点。 关键词：单片机，AT89C51，LED，显示器，电子时钟 BASED ON SCM ELECTRONIC CLOCK DISIGN
ABSTRACT Now, most of the high precision tools have used quartz crystals oscillator. As the electron clock, quartz watches and quartz have adopted quartz technique，which is empty and high precision,good stability,andconvenience, there is no need to constantly adjust the use of electronic clock. Digital watches, which have reduced the timing errors and hve the houre、minite and second and can also underway and proofreading and slice of flexibility, have used integrated circuit to count time, in which decoding have replaced michical driven, and led display monitors replaced the pointer to display time. In recent years as technology evolved, microcontroller and PLC applications have go fother. promoting traditional control testing technical updating earlier. You can use the earlier digital circuit or circuit and hybrid circuit . In this complment, we have used the microcontroller to make true the timing of the digital clocks, in which has a core element of AT89c2051, with the morden counting michine digital to display at the "time", "points" and "seconds". Compared to the conventional mechanical watch, it is empty and intuitive . Its characteristics of the time period is 24 hours, and full scale as a "23’59’ 59, and other functions of the school after the electricity supply, to have time to achieve credible a synchronous. KEY WORDS: MICROCONTROLLER，AT89C51，LED，DISPLAY，CLOCK
西南石油大学 单片机课程设计 学院: 电气信息学院 专业年级: 通信工程2013级 姓名: 王昕铃 学号: 课题:基于单片机的定时闹钟设计 指导老师: 邓魁 日期： 2016 年 6月 30日 前言 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展。在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高。同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时间。所以有必要制作一个定时系统。随时提醒这些容易忘记时间的人。而钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等等。所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 随着生活水平的提高，人们越来越追求人性化的事物。传统的时钟已不能满足人们的需求。而现代的时钟不仅需要模拟电路技术和数字电路技术而且更需要单片机技术，增加数字钟的功能。利用软件编程尽量做到硬件电路简单稳定，减小电磁干扰和其他环境干扰,减小因元器件精度不够引起的误差，但是数字钟还是可以改进和提高如选用更精密的元器件。但与机械式时钟相比已经具有
更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟通过数字电路实现时、分、秒。数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭、车站、码头办公室等公共场所成为人们日常生活中不可少的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度远远超过老式钟表。 多功能数字钟的应用非常普遍。由单片机作为数字钟的核心控制器，通过它的时钟信号进行实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。通过键盘可以进行校时、定时等功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管来显示技术。 本系统利用单片机实现具有计时、校时等功能的数字时钟，是以单片机AT89C51为核心元件同时采用LED数码管显示器动态显示“时”、“分”、“秒”的现代计时装置。另外具有校时功能，秒表功能，和定时器功能，利用单片机实现的数字时钟具有编程灵活，便于功能的扩充等优点。 摘要 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。 本设计以AT89C51芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个结构简单，功能齐全的电子时钟，它由5V直流电源供电。在硬件方面，除了CPU外，使用八个七段LED数码管来进行显示，LED采用的是动态扫描显示，使用74LS245芯片进行驱动。通过LED能够较为准确地显示时、分、秒。四个简单的按键实现对时间的调整。软件方面采用C语言编程。整个电子钟系统能完成时间的显示、调时、校时和三组定时闹钟的功能。 选用单片机最小系统应用程序,添加比较程序、时间调整程序及蜂鸣程序，通过时间比较程序触发蜂鸣，实现闹钟功能，完成设计所需求的软件环境。介绍并使用Keil单片机模拟调试软件，测试程序的可行性并用Proteus进行仿真。 关键词：单片机，定时器，中断，闹钟，LED
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 指南针是人类日常生活中不可缺少的一种判别方向的工具。在人类历史的几千年前，指南针就已经被发明并予以应用。如今，在军事，工业，导航，生活等的各个方面，指南针一如既往地发挥其作用。 中国是世界上公认发明指南针（Compass）的国家。据《古矿录》记载最早出现于战国时期的河北磁山（今河北省邯郸市磁山一带）一带。指南针的发明是我国汉族劳动人民在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动，人们接触了磁铁矿，开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石吸引铁的性质，后来又发现了磁石的指向性。经过多方面的实验和研究，终于发明了实用的指南针。 最早的指南针是司南。它是用天然磁石制成的。样子象一把汤勺，圆底，可以放在平滑的“地盘”上并保持平衡，且可以自由旋转。当它静止的时候，勺柄就会指向南方。司南由青铜盘和天然磁体制成的磁勺组成，青铜盘上刻有二十四向，置磁勺于盘中心圆面上，静止时，勺尾指向为南。 虽然指南针的始祖在中国被发明，但是由于社会的进步和发展，人们对方位的判断要求也随之提高。因此，古代的司南及各类机械指南针由于种种因素并未得到广泛的应用，如，天然磁体资源有限并不易找到，在后期加工时又容易因为打击、受热等工序而失磁。也是因为这样，司南的磁性比较弱，而通过接触旋转而指明方向，需要它与地盘接触处要非常光滑，否则会因转动摩擦阻力过大，而难于旋转，影响指南效果。机械指南针的可携带性以及稳定性也是导致其未能普遍使用的因素。 近几十年来，由于国内外电子技术的飞速发展，特别是在磁传感器和专用芯片（ASIC）上的发展使能指南针的基本实现机理有了质的改变，不再是机械结构而采用了磁场传感器和专用处理器对磁场进行测量和处理后指示方向，这就是当前应用较为广泛的电子式指南针。与传统的机械指针式指南针相比，因电子式指南针采用电信号传送，且以较为直观的方式显示测量的结果，所以电子式指南针无论是在灵敏度上还是在精度上都远胜前者，而且不会因为机械磨损而减短使用寿命。且电子指南针采用高度集成的功能性模块，其体积与重量可以达到很小，在可携带性上也大大优于机械指南针。 国外现阶段研究电子指南针的主要应用是提供地磁导航功能，相对于其他导航手段而言,地磁导航起步得比较晚。在20世纪60年代中期,美国的E2systems公司提出了基于地磁异常场等值线匹配的MAGCOM系统, 70年代获得测量数据后,系统进行了离线实验。20世纪80年代初,瑞典的Lund学院对船只的地磁导航进行了实验验证,实验中将地磁强度的测量数据与地磁图进行人工比对,确定船只的位置,同时根据距离已知的两个磁传感器的输出时差,确定船只的速度。