电子时钟设计报告Word格式.docx

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附录25

本次课程设计的目的和意义

近年来单片机技术得到的突飞猛进的发展，以单片机为核心设计各种智能化的电子设备，周期短、成本低、易于更新换代、维修方便，已成为电子设中最为普遍的应用手段。

此次的单片机课程设计就是要求学生以单片机为核心设计一个简单的电子产品，亲身体验单片机在设计电子产品中的应用。

在经过了一个学期对单片机理论的学习，有的仅仅是表层的理论知识，而单片机的学习不仅仅需要刻苦学习的决心，还要注重理论和实践相结合。

光会看是不行的，要会写，光会写也是不行的，要会应用。

这次的课程设计正是提供给学生一个实战的机会，让学生学习并掌握单片的硬件电路设计技术，应用书本上的理论知识来指导应用技术。

在加深对理论知识的理解的同时，通过实践提升应用能力。

摘要

电子时钟是人们日常生活中常用的计时工具，而数字式电子钟又有其体积小、重量轻、走时准确、结构简单、耗电量少等优点而在生活中被广泛应用，因此本次设计就用STC89C52RC单片机来设计一个数字式电子钟，使其完成年月日、时分秒的显示功能。

本次课程设计采用单片机为核心，采用带RAM的实时时钟DS1302，以LCD1602为显示屏，组成简单的电子时钟，该电子时钟走时准确，方便校准，显示清晰。

且本次设计加入了人性化的按键调节装置，可以手动调整时间，并设置了闹钟提醒功能，功能齐全，更具有实用性。

关键词

电子时钟；

单片机；

DS1302芯片；

LCD1602

Abstract

Theelectronicclockiscommonlyusedindailylifetimingtool,andadigitalelectronicclock,whichhastheadvantagesofsmallvolume,lightweight,accurate,hastheadvantagesofsimplestructure,lowpowerconsumptionandotheradvantagesandisextensivelyusedindailylife,sothisdesignusingSTC89C52RCSCMtodesignadigitalclock,sothecompletiondate,whentheminutesandsecondsdisplayfunction.

Thecurriculumdesignusingthesingle-chipmicrocomputerasthecore,usingRAMreal-timeclockDS1302,withLCD1602asdisplayscreen,comprisingasimpleelectronicclock,theelectronicclockisaccurate,convenientcalibration,cleardisplay.Andthedesignofaddinghumanekeyregulatingdevice,canbemanuallyadjustedtime,andsettingthealarmclocktoremindfunction,completefunctions,morepractical.

Keyword

Electronicclock;

single-chipmicrocomputer;

DS1302LCD1602chip;

1、设计题目——数字电子时钟

1.1总体的设计要求

（1）、设计、仿真相关电路；

（2）、编写相应程序，必须用汇编语言进行编程；

（3）、焊接、调试电路；

（4）、编写说明书。

1.2电子时钟设计要求

（1）、实时显示秒、分、时、年等（可自动或手动设置显示）

（2）、具有定时功能

（3）、能调整时间、日期

（4）、能调整定时时间

（5）、时钟走时误差一天少于1分钟

1.3本设计电子时钟实现的功能

（1）、实时显示秒、分、时、日、月、年（可自动或手动设置显示）

（4）、能调整定时时间，有闹钟功能

2、设计原理及设计方案

2.1设计原理

电子时钟是以单片机为基础的数字电路实现对时、分、秒的数字显示的数字计时装置,它的计时周期24小时，另外应有校时功能和一些显示日期、闹钟等附加功能。

本次设计以12MHZ晶振与C52相连，通过编程实现以24小时为一周期，利用单片机的定时器和计数器产生定时效果，通过DS1302产生数字时钟效果，然后用LCD1602动态扫描显示内部处理的数据。

通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态从而实现不同功能。

目前电子钟广泛用于各种私人和公众场合,成为我们生活、工作和学习中不可缺少的好帮手。

2.2重要元件的选择

2.2.1单片机芯片的选择方案

方案1：

采用89C51芯片作为硬件核心，采用FlashROM，内部具有4KBROM存储空间,能于3V的超低压工作。

方案2：

采用C52芯片,片内ROM全都采用FlashROM；

能以3V的超底压工作；

同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KBROM存储空间，同样具有89C51的功能，且性价比更高。

所以选择采用89C52作为主控制系统。

2.2.2显示方案

采用单片机作为控制单元，用LED数码管显示，LED数码管是由两个七段四位BT—A5461BH和两个七段两位BT—A5261BH的组成，对于显示数字比较适合。

如果要完成年月日、时分秒的显示，至少需要有4组数码管。

电路较为复杂，而且难以看清显示的位置，难以实现闹钟功能。

如下图所示：

采用单片机作为控制单元，采用LCD1602显示。

液晶显示屏LCD体积笑，质量轻，功耗较低，且电路设计起来更加方便，编程实现闹钟等其他功能更加方便。

正常显示闹钟显示

可见方案2更加人性化，更加方便，本设计采用LCD1602作为显示器。

2.2.3时钟芯片的选择方案

方案一：

直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。

采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。

所以不采用此方案。

方案二：

采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA。

所以本设计选择采用DS1302芯片。

2.3其余元件的选择

2.3.1按键

本设计采用独立式按键。

如果设置过多按键，将会占用较多I/O口，而且会给布线带来不便，因此，此方案适用于按键较少的情况。

如果选择此方案，由于按键较少，在修改时间或设置闹铃时间时就不能直接输入，只能通过加或减完成，稍为麻烦一些，但其程序简单。

2.3.2电源

如果是用电池供电，就比较方便携带，但是本系统，采用了数码管作为显示器，功耗较大，需要经常更换电池。

况且，本系统的体积较大，即使使用电池供电也不能随身携带，因此，用电池供电不大合适，所以用5V外部稳压DC电源来供电。

2.3.3蜂鸣器

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

；

蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。

2.3.4三极管

类型：

NPN

　　耗散功率：

0.625W（贴片：

0.3W）

　　集电极电流：

0.5A

　　基极电压：

40V

　　发射极击穿电压：

25V

　　发射极饱和电压：

0.6V

特征频率f：

最小150MH

2.3.5自锁开关

常见自锁按钮开关自锁开关是一种常见的按钮开关。

在开关按钮第一次按时，开关接通并保持，即自锁，在开关按钮第二次按时，开关断开，同时开关按钮弹出来。

2.4总体设计方案

2.4.1电路设计

2.4.1.1总电路设计框图

间接驱动

STC89C52

单片机

晶振

按键

蜂鸣器

DS1302

2.4.1.2总体的电路设计如图所示

2.4.1.3时钟电路设计

1、DS1302的引脚连接

DS1302采用8脚DIP封装，各个引脚的排列和作用如下：

引脚

使用说明

备注

VCC2

接主电源

5V

X1

外接32768HZ的石英晶振

X2

GND

接地

VCC1

接备用电池

低于主电源

SCLK

串行时钟输入

接单片机P1.6引脚

I/O

数据输入/输出

接单片机P1.7引脚

RST

复位/通信允许

接单片机P1.5引脚

2、DS1302的命令字节

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

1

RAM/CK

A4

A3

A2

A1

A0

RD/W

控制字节的高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；

位5至位1指示操作单元的地址；

最低有效位（位0）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。

3、DS1302的通信

DS1302与C52之间通过I/O线进行同步串行数据传送，SCLK为串行通信时的位同步时钟，一个SCLK脉冲传送一位数据。

每次数据传送都以字节为单位，低位在前，高位在后，传送一个字节需要8个SCLK脉冲。

采用单字节方式传送时序，在RST=1期间，单片机先向DS1302发送一个命令字节，紧接着发送一个字节的数据，DS1302在接受命令字节后自动将数据写入指定的片内地址或从该地址读取数据。

4、DS1302的寄存器

2.4.1.4按键电路设计

为了实现时间调整的功能，本电子时钟设置4个按键，分别是MOSHI（模式）键，用于确定调节的位置，JIA（加）键，JIAN（减）键，以及进入调整闹钟时间界面的按键。

另外，为了外部中止闹钟的功能，增加了一个中止蜂鸣器鸣响的按键。

所以本电路有5个按键，分布如下图：

2.4.1.5显示电路设计

1、LCD1602的引脚连接

VDD

接电源正极

VSS

VL

液晶显示偏压

RS

数据/命令选择

接单片机P2.1引脚

R/W

读/写选择

接单片机P2.2引脚

E

使能信号

接单片机P2.3引脚

背光源正极

背光源负极

2.4.2程序设计

2.4.2.1主程序框图（程序清单见附录）

N

设定定时器初值，每隔一秒读