基于单片机多功能数字时钟的设计与制作Word下载.docx

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基于单片机的多功能数字时钟的设计

摘要:

本设计基于单片机技术原理，以AT89S52单片机芯片作为核心控制器，通过软件编程和硬件电路制作，设计集时间、周数、温度日历于一体的多功能数字时钟系统。

该时钟系统主要由键盘控制及液晶显示两大模块组成。

该系统具有简单清晰的操作界面，能在3v-6v直流电源下正常工作。

可以准确显示年、月、日、时、分、秒、周数、温度（时间显示格式为时时：

分分：

秒秒，24小时制），可随时进行日期、周数、时间调整，并具有闹铃时间设置。

设计以软硬件结合，充分发挥单片机功能，通过软件编程来实现大部分功能，该系统稳定性高、电路简单、功耗小、成本低的特点，具有很强的实用性。

关键词:

LCD显示；

AT89S52单片机；

时钟芯片DS1302

Abstract:

Thisdesignbasedonsinglechipmicrocomputertechnologyprinciple,AT89S52single-chipmicrocomputerasthecorecontroller,throughsoftwareprogrammingandhardwarecircuitproduction,designintegratingcalendartime,numberofcycles,temperatureofmulti-functiondigitalclocksystem.TheclocksystemismainlycontrolledbythekeyboardandLCDdisplayoftwomodules.Thesystemhassimpleandclearinterface,canunder3vto6vdcpowersupplytoworkproperly.Canaccuratelydisplayyear,month,day,hours,minutes,seconds,numberofcycles,temperature（displayformatforallthetime:

component:

secondsseconds,24hoursaday）,mayatanytimetodate,numberofcycles,timetoadjust,andhassetthealarmtime.Designwithcombinationofsoftwareandhardware,andgivefullplaytothefunctionofSCM,throughsoftwareprogrammingtoimplementmostofthefunctions,thesystemishighstability,simplecircuit,lowconsumption,thecharacteristicsoflowcost,strongpracticability.

KeyWords:

LCDdisplay;

AT89S52singlechipmicrocomputer;

TheclockchipDS1302

目录

1绪论5

1.1课题概述5

1.1.1课题研究的背景5

1.1.2课题研究的目的及意义5

1.2课题的国内外研究现状5

2系统概述6

3方案选择6

4系统硬件电路的设计7

4.1.1AT89S52具有下列主要性能：

8

4.1.2AT89S52的引脚及功能8

4.2.1DS1302芯片介绍11

4.2.2DS1302的应用15

4.3液晶显示电路15

4.3.1液晶显示控制驱动器DS1302的特点15

4.3.2液晶显示控制驱动器HD61202的引脚功能16

4.3.3液晶显示控制驱动器DS1302的指令系统16

4.4键盘电路18

4.5闹铃电路18

5系统程序的设计18

5.1日历程序的设计18

5.2时间调整程序设计19

6测试结果21

7结论21

1绪论

1.1课题概述

1.1.1课题研究的背景

随着科技的不断发展，人们对数字钟的功能要求也日益丰富，传统的时钟已无法满足人们的需求。

数字时钟在性能和式样上都有着质的不同。

由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使数字时钟的功能和精度，都远远优于老式钟表。

因此数字时钟已成为人们日常生活中不可少的必需品。

多功能数字时钟是一种利用数字电路来显示年、月、日、时、分、秒、周数、温度的时钟系统，与传统的机械钟相比，它具有功能多、走时准、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。

随着人们生活环境的不断改善和美化，多功能数字时钟的应用将得到普遍化。

1.1.2课题研究的目的及意义

多功能数字时钟的用途十分广泛，具有走时准确，一钟多用等特点，在生活中已经得到广泛的应用。

数字时钟利用软硬件结合实现数字时钟的日期、时间调整、闹铃设置等功能。

具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点。

数字时钟不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。

随着人类科技文明的发展，人们对于时钟的要求在不断提高，时钟已不仅仅被看出一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。

高精度、多功能、小体积、低功耗，是现代时钟发展的趋势。

在这种趋势下，时钟的数字化、多功能化已经成为现在时钟生产研究的主导设计方向。

1.2课题的国内外研究现状

目前，单片机渗透到我们生活的各个领域。

从各种智能IC卡的应用到导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制等，这些都离不开单片机。

单片机在多功能数字钟表中的应用意识非常普遍，但是人们只是对数字时钟的功能和操作非常熟悉，却缺少对它的内部结构及工作原理的了解。

以单片机作为数字钟核心控制器，通过对它的时钟信号进行计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。

通过键盘可以进行调整和校准功能。

输出设备显示器可以用比码管显示技术更加优越的液晶显示技术。

以AT89S52为中心控制单元，釆用C语言编程，设计一个用LCD1602显示年、月、日、时、分、秒及温度的多功能数字时钟。

该时钟可实现日期和时间显示、时间调整、闹钟设置、温度自动识别显示多种功能，具有制作简单、调整方便、稳定性好等特点。

经实践制作、调试，证明设计可靠、方案可行。

1.3论文的主要研究内容

采用模块化完成对多功能数字时钟的设计。

基本功是准确显示“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”、“周数”、“温度”，并具有温度自动识别和调整年、月、日、时、分、秒和闹钟功能[1]。

2系统概述

该设计以AT89S52单片机为核心，构成单片机控制电路，结合DS1302时钟芯片，显示年、月、日、时、分、秒、周数、温度，全部信息用液晶显示。

人机接口由五个按键来实现，用这五个按键分别对时间、日期可调，并可对闹铃时间进行调整。

软件控制程序实现所有的功能。

整机电路使用+5V稳压电源，可稳定工作。

系统框图如图2-1所示，其软硬件设计简单，时间记录准确，可广泛应用于长时间连续显示的系统中。

图2.1系统框图

3方案选择

方案1:

不使用时钟芯片，而直接用AT89S52单片机来实现多功能数字时钟设计。

AT89S52是可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能和带8K字节闪烁的一种CMOS8位微处理器，俗称单片机。

单片机具有反复擦写1000余次擦除只读存储器。

由于在单个芯片中组合了闪烁存储器和闪烁存储器，因而AT89S52是一种高效的微型控制器，这就为许多嵌入式控制系统给出了廉价和灵活性高的方案[2]。

若采用单片机计时，利用它的一个16位定时器/计数器每50ms产生一个中断信号，中断20次后产生一个秒信号，然后根据时间进制关系依次向分、时、日、星期、月、年进位。

这样就实现了直接用单片机来实现数字时钟设计。

用单片机来实现数字时钟设计，无须外接其他芯片，充分利用了单片机的资源。

方案2:

与单片机为控制的核心设备,通常需要一个实时时钟,给一些事件实时记录时间、实时时钟芯片可以发挥作用。

多用并行接口时钟芯片,如MC146818、DS12887,等等。

他们已经能够完全满足单片机系统的需求实时时钟,但是芯片和单片机接口复杂,地址和数据总线连接,芯片尺寸大的足迹,近年来,各种串行接口芯片的应用程序越来越多在单片机系统中,串行接口实时时钟芯片有很多DS1302是综合性能更好,更便宜的串行接口实时时钟芯片。

利用单片机进行控制，采用DS1302作为实时时钟芯片，其三线接口SCLK、I/O、/RST与单片机进行同步通信，外加掉电存储电路、显示电路、键盘电路，即构成一个基本的多功能数字时钟系统，若还要添加其他功能，在这基础上外扩电路即可。

由于在系统设计时，需要考虑以下几点因素：

功耗低、精确度高、软件编程较简单，芯片的体积小、芯片成本低等，而DS1302芯片有上面所述的诸多优点，所以本设计采用方案2[3]。

4系统硬件电路的设计

按照系统设计功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、存储模块、键盘接口模块、显示模块和闹铃模块共6个模块组成，电路系统构成框图如图4-1所示。

主控芯片使用52系列AT89S52单片机，时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片DS1302，存储模块采用美国ATMEL公司生产的低功耗CMOS串行EEPROM存储芯片AT24C02。

DS1302作为主要计时芯片，可以做到计时准确。

更重要的是，DS1302可以在很小电流的后备（2.5～5.5V电源，在2.5V时耗电小于300nA）下继续计时，并可编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电[4]。

4.1系统核心部分——闪电存储型器件AT89S52