单片机原理课程设计基于AT89C52的电子时钟设计文档格式.docx

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摘要……………………………………………………………………………2

关键词……………………………………………………………………………2

引言……………………………………………………………………………2

1设计要求与方案论证…………………………………………………………2

1.1设计要求………………………………………………………………2

1.2系统方案选择方案和论证……………………………………………2

1.2.1单片机芯片的选择方案和论证……………………………………2

1.2.2显示模块选择方案和论证…………………………………………3

1.2.3时钟芯片的选择方案和论证………………………………………3

2.系统的硬件设计与实现…………………………………………………3

2.1电路设计框图…………………………………………………………3

2.2系统硬件概述…………………………………………………………3

2.3主要单元电路的设计……………………………………………………4

2.3.1单片机主控制模块的设计……………………………………………4

2.3.2时钟电路模块的设计………………………………………………4

2.3.3键盘模块设计…………………………………………………………5

2.3.4蜂鸣器模块的设计…………………………………………………5

2.3.5显示模块的设计……………………………………………………5

3.系统的软件设计………………………………………………………6

3.1程序流程框图……………………………………………………………6

3.2程序的设计………………………………………………………………7

4.系统调试……………………………………………………………………7

4.1软件调试…………………………………………………………………7

4.2硬件调试…………………………………………………………………8

4.3实验箱调试结果……………………………………………………………………8

5.总结心得体会……………………………………………………………………9

附录一：

系统程序……………………………………………………………9

基于AT89C52的电子时钟设计

指导教师：

吕成绪胡飞

摘要：

单片机在电子产品中的应用越来越广泛，特别是51系列的单片机，由于其使用方便、价格低廉等优势，在市场上占有很大的份额。

AT89C52就是51系列中的一个比较成熟的型号。

本设计是一个多功能的实时时钟，带秒表、整点报时、闹铃、调整时间等功能。

可按键直接设置闹铃时间。

由AT89C51单片机、DS1302、LCD1602等模块组成。

现代社会，时间就是金钱，时钟是每个人的必备品。

本设计实现了所需功能，给大家带来方便，整体性好、人性化强、可靠性高，实现了时钟的多功能应用。

关键词：

电子时钟；

DS1302；

LCD1602；

引言：

随着科技的快速发展，时间的流逝,从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。

美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能的低功耗实时时钟电路DS1302。

它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。

对于数字电子时钟采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。

该设计以AT89C51单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用3~5V电压供电。

综上所述，此电子时钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。

1.设计要求与方案

1.1　设计要求：

（1）启动时显示制作的年、月、日、制作者的学号等信息。

（2）24小时计时功能（精确到秒）

（3）整点报时功能。

（4）秒表功能

（5）省电功能模式（未设计）

1.2系统基本方案选择

1.2.1单片机芯片的选择方案和论证

方案一:

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,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术,当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。

方案二:

采用AT89S52,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，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。

相比之下，我们在实验箱实际仿真时选择采用AT89S52作为主控制系统，由于proteus库中没有AT89S52，在原理图仿真时采用了AT89C51.

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，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示.

方案二：

采用LCD液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,显示多样,清晰可见.

本设计采用LCD1602.

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、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,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.

综上各方案所述,对此次作品的方案选定:

采用AT89C52作为主控制系统，DS1302提供时钟计时，LCD1602屏幕显示.

2.系统的硬件设计与实现

2.1电路设计框图

键盘模块

DS1302时钟模块

LCD1602

显示模块

AT89C51

单片机

模块

2.2系统硬件概述

本电路是由AT89C51单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；

时钟电路由DS1302提供，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。

采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。

DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

可产生年、月、日、周日、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；

显示部份由LCD1602构成.

2.3主要单元电路的设计

2.3.1单片机主控制模块的设计

图-1主控制系统

AT89C51单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3。

单片机的最小系统如上图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出.第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路.如图-1所示.

2.3.2时钟电路模块的设计

图-2DS1302的引脚图

图-2示出DS1302的引脚排列，其中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。

在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。

DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。

当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。

当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。

X1和X2是振荡源，外接32.768KHz晶振。

RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。

RST输入有两种功能：

首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；

其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。

当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。

如果在传送过程中RSTS置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。

上电动行时，在Vcc大于等于2.5V之前，RST必须保持低电平。

中有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平，I/O为串行数据输入端（双向）。

SCLK始终是输入端。

2.3.3键盘模块设计

图-3键盘模块

如图-3，K1、K2、K3、K4均为多功能键。

K1为秒表设置键，按K4键时为时钟确定键；

K2在K4按下时为时钟下调键，在K3按下时为闹钟确定键，在K1按下时为秒表开始键；

K3为闹钟设置键，在K4按下时为时钟上调键，在K1按下时为秒表暂停键；

K4为时钟设置键，在K3按下时为闹钟移位键，在K1按下时为秒表退出键。

2.3.4蜂鸣器模块的设计

图-4声音输出模块

闹铃时间到和整点时，P3_7给低电平，蜂鸣器响。

2.3.5显示模块的设计

图-5LCD显示输出模块

如图—5，1脚VSS和3脚VEE为电源接地，第2管脚VDD接电源，第4管脚RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器；

RW为读写信号线，高电平1时进行读操作，低电平0时进行写操作；

E（或EN）端为使能（enable）端；

　　第7～14脚D0～D7为8位双向数据端。

控制和数据端都接了上拉电阻用来驱动。

3.系统的软件设计

3.1程序流程框图

图-A主程序流程图

图-B时间调整程序流程图

3.2程序的设计

见附录

4.系统调试

4.1软件调试结果

时钟主界面用户

设置闹铃界面秒表界面

时钟仿真图

4.2硬件调试结果

起初蜂鸣器有点问题不响，后来发现是定义错端口引起的。

其他功能正常。

4.3实验箱调试结果

实现功能的具体方法：

时钟主界面时按下K1键进入秒表功能，按K2秒表开始，再按K3秒表停，按键K4返回时间显示；

按K4开始调试（移位“年→秒”），接着按K2、K3调节时间增减；

按K2开启闹钟，K3调节时间，K4（移位“时分”）；

按“年→秒”的顺序移位，按键K2进行减运算，按键K3进行加运算，按键K1返回到主界面并显示设置值。

按下K3键,实现闹钟定时调整，按键K4进行“分-秒”移位，按键K3进行上调，按键K2返回到主界面。

主界面K2实现开启/关闭闹钟的功能。

按下K1键进入秒表，按键K2开始计时，K3暂停计时，K4返回到主界面。

5.总结心得体会：

这次实习我们组选择的是电子时钟设计。

实习任务包括理论设计、调试与仿真、撰写设计报告等。

其中理论设计又包括选择总体方案，硬件系统设计、软件系统设计；

硬件设计包括单元电路，选择元器件及计算参数等；

软件设计包括模块化层次结构图，程序流程图。

程序设计是课程设计的关键环节，开始以为时钟