单片机多功能数字电子时钟设计毕业设计论文 精品Word格式文档下载.docx

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设计的电子时钟通过液晶显示器显示并能通过按键对时间进行设置。

第一章设计要求与方案论证

1.1设计要求

1具有年、月、日、星期、时、分、秒显示功能，

2具有年、月、日、星期、时、分、秒校正功能，

3具有12/24小时切换显示功能，

4具有显示温度功能。

1.2系统基本方案选择和论证

1.2.1单片机芯片的选择方案和论证

方案一:

采用STC89C52芯片作为硬件核心。

STC89C52内部具有8KBROM存储空间,512字节数据存储空间、带有2K字节的EEPROM存储空间与MCS-51系列单片机完全兼容,STC89C52可以通过串口下载。

方案二:

采用AT89S52。

AT89S52片内具有8K字节程序存储空间、256字节的数据存储空间没有EEPROM存储空间也与MCS-51系列单片机完全兼容，具有在线编程可擦除技术。

两种单片机都完全能够满足设计需要、STC89C52相对ATS89C52价格便宜且抗干扰能力强。

考虑到成本因素，因此选用STC89C52。

1.2.2显示模块选择方案和论证

方案一

采用点阵式数码管显示。

点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，可用来显示数。

但体积较大、且价格也相对较高、从便携实用的角度出发，不采用此种方案。

方案二

采用LED数码管动态扫描。

LED数码管价格便宜,对于显示数字最合适,但功耗较大且显示容量不够，所以也不用此种方案。

方案三

采用LCD液晶显示屏。

液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字、显示多样,清晰可见,且价格适中所以采用了LCD数码管作为显示。

1.2.3时钟芯片的选择方案和论证

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。

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,工作电压2.5V5.5V范围内2.5V时耗电小于300nA.

1.2.4温度传感器的选择方案与论证:

方案一：

使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行A/D转换。

此设计方案需用A/D转换电路，增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。

方案二：

采用数字式温度传感器DS18B20，此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以去除A/D模块，降低硬件成本，简化系统电路。

另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。

1.3电路设计最终方案决定

综上各方案所述,对此次作品的方案选定:

采用STC89C52单片机作为主控制系统;

采用DS1302作为时钟芯片;

采用1602LCD液晶作为显示器件。

第二章主要元器件介绍

2.1STC89C52介绍

2.1.1STC89C52主要功能及PDIP封装

STC89C52是由深圳宏晶科技公司生产的与工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机。

STC89C52主要功能如表1所示其PDIP封装如表1所示主要功能特性。

表2-1STC89C52主要功能表:

主要功能特性32

兼容MCS51指令系统

8K可反复擦写FlashROM

32个双向I/O口

256X8Bit内部RAM

3个16位可编程定时/计数器中断

时钟频率0—24MHZ

2个串行中断

可编程UART串行通道

两个外部中断

共6个中断源

2个读写中中断口线

3级加密位

低功耗空闲和掉电模式

软件设置睡眠和唤醒功能

2.1.2STC89C52引脚介绍

①主电源引脚（2根）

VCC（Pin40）:

电源输入，接+5V电源

GND（Pin20）:

接地线

②外接晶振引脚（2根）

XTAL1（Pin19）：

片内振荡电路的输入端

XTAL2（Pin20）：

片内振荡电路的输出端

③控制引脚（4根）

RST/VPP（Pin9）:

复位引脚引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。

ALE/PROG（Pin30）:

地址锁存允许信号

PSEN（Pin29）:

外部存储器读选通信号

EA/VPP（Pin31）:

程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。

④可编程输入/输出引脚（32根）

STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。

P0口（Pin39∽Pin32）：

8位双向I/O口线名称为P0.0∽P0.7

P1口（Pin1∽Pin8）：

8位准双向I/O口线名称为P1.0∽P1.7

P2口（Pin21∽Pin28）：

8位准双向I/O口线名称为P2.0∽P2.7

P3口（Pin10∽Pin17）：

8位准双向I/O口线名称为P3.0∽P3.7

其功能引脚如图2-1所示。

图2-1STC89C52PDIP封装图

2.1.3STC89C52最小系统

最小系统是指能进行正常工作的最简单电路。

STC89C52最小应用系统电路如图2.2所示。

它包含五个电路部分：

电源电路、时钟电路、复位电路、片内外程序存储器选择电路、输入/输出接口电路。

其中电源电路、时钟电路、复位电路是保证单片机系统能够正常工作的最基本的三部分电路，缺一不可。

①电源电路芯片引脚VCC一般接上直流稳压电源+5V，引脚GND接电源+5V的负极，电源电压范围在4∽5.5之间，可保证单片机系统能正常工作。

为提高电路的抗干扰性能，通常在引角VCC与GND之间接上一个10uF的电解电容和一个0.1uF陶片电容，这样可抑制杂波串扰，从而有效确保电路稳定性。

②时钟电路单片机引脚18和引脚19外接晶振及电容，STC89C52芯片的工作频率可在2∽33MHz范围之间选，单片机工作频率取决于晶振XT的频率，通常选用11.0592MHz晶振。

两个小电容通常取值3pF，以保证振荡器电路的稳定性及快速性。

③复位电路一般若在引脚RST上保持24个工作主频周期的高电平，单片机就可以完成复位但为了保证系统可靠地复位复位电路应使引脚RST保持10ms以上的高电平。

如图复位电路带有上电自动复位功能当电路上电时，由于C1电容两端电压值不能突变，电源+5V会通过电容向RST提供充电电流，因此在RST引脚上产生一高电平，使单片机进入复位状态。

随着电容C1充电，它两端电压上升使得RST电位下降，最终使单片机退出复位状态。

正常运行时可按复位按钮对单片机复位，如图2-2所示

图2-2STC89C52最小系统

2.2DS1302时钟芯片介绍

2.2.1DS1302概述

DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。

采用双电源供电，主电源和备用电源，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。

采用三线接口与CPU进行同步通信，图2-3所示

图2-3DS1302封装图

2.2.2DS1302引脚介绍

各引脚功能为：

VCC：

主电源Vcc2:

备用电源。

当Vcc2>

Vcc1+0.2V时,由Vcc2向DS1302供电:

当Vcc2<

Vcc1时,由Vcc1向DS1302供电。

SCLK:

串行时钟输入端,控制数据的输入与输出

I/O:

三线接口时的双向数据线

CE:

输入信号,在读、写数据期间必须为高

2.2.3DS1302使用方法

（1）时钟芯片DS1302的工作原理

DS1302在每次进行读、写程序前都必须初始化,先把SCLK端置“0”,接着把RST端置“1”,最后才给予SCLK脉冲;

读/写时序如图5所示。

表2为DS1302的控制字,此控制字的位7必须置1,若为0则不能把对DS1302进行读写数据。

对于位6,若对程序进行读/写时RAM=1,对时间进行读/写时,CK=0。

位1至位5指操作单元的地址。

位0是读/写操作位,进行读操作时,该位为1;

该位为0则表示进行的是写操作。

控制字节总是从最低位开始输入/输出的。

表6为DS1302的日历、时间寄存器内容:

“CH”是时钟暂停标志位当该位为1时,时钟振荡器停止,DS1302处于低功耗状态当该位为0时时钟开始运行。

“WP”是写保护位,在任何的对时钟和RAM的写操作之前WP必须为0。

当“WP”为1时写保护位防止对任一寄存器的写操作。

（2）DS1302的控制字节

DS1302的控制字如表所示。

控制字节最高有效位（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为0,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传输

表2-2DS1302的控制字格式

RAMRD

1A4A3A2A1A0

/CK/WR

（3）数据输入输出（I/O）

在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302数据输入从低位即位0开始。

同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。

其读写时序如图2-4示

图2-4DS1302读写程序

（4）DS1302寄存器；

DS1302中与时间、日期有关的寄存器共有12个，其中7个存放数据的格式为BCD码格式，其读写地址如下表所示。

表2-3DS1302时钟寄存器

读寄

存器

写寄

Bit7

范围

81H

80H

CH

10秒

秒

00—59

83H

82H

10分

分

85H

84H

12

10

时

0—23

24

AM/PM

1—