基于单片机的多功能电子钟的设计论文Word下载.docx
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而在功耗上最令人惊叹的是TI公司的单片机MSP430系列，它是一个16位的系列，有超低功耗工作方式。
它的低功耗方式有LPM1、LPM3、LPM三种。
当电源为3V时，如果工作于LMP1方式，即使外围电路处于活动，由于CPU不活动，振荡器处于1～4MHz，这时功耗只有50mA。
在LPM3时，振荡器处于32kHz，这时功耗只有1.3mA。
在LPM4时，CPU、外围及振荡器32kHz都不活动，则功耗只有0.1mA。
国内单片机技术起步晚，发展快，但是与国际水平相比，仍有不小的差距。
目前国内所用的单片机类型大部分靠进口，使用的单片机偏中下端，新型的高端单片机应用范围狭窄，高端人才缺乏。
据统计，我国的单片机年需求量已达1-3亿片，且以每年大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。
特别是沿海地区的电子厂，在不断向内地市场辐射的进程中，多数产品所用的单片机需求量骤增。
随着单片机技术和工艺的不断完善和发展，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。
电子时钟也不再仅仅局限于显时、报时、万年历。
基于单片机的强大的扩展功能，应用不同的传感器技术，可以外扩相当强大的功能，如定时自动报警、0按时自动打铃、定时广播、自动起闭路灯、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，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。
[4]因此，更为先进的电子钟的研究有着良好的发展前景和市场潜力。
当今市场上的电子时钟品类繁多，外形小巧别致。
也有体型较大的，诸如公共场所的大型电子报时器等。
随着社会的进步，人们越来越青睐功能多样化的产品。
温度实时显示系统技术已经发展成熟，比如空调遥控器上当前室温的显示、热水器温度的显示等等。
如果能够在电子钟上利用电子技术实时性的准确的显示环境温度，那将为我们的生活、工作、和工业生产中带来极大的便利，同时也可以让我们随时的了解周围环境的变化以及必要措施的施行。
1.3课题的任务和要求
本课题利用单片机和编程技术进行电子时钟的设计，它不仅能够显示当前时间，随时对当前时间进行调整，而且能够随时输入定时（闹钟）时间，定时时间到达后发出闹钟提醒信号；
除此之外，还能对所处环境进行温度测量和显示。
具体设计要求：
1.系统硬件设计：
1）选择单片机型号：
AT89C52。
2）外围电路、接口电路和其它相关电路设计。
2.系统软件设计
1）分配系统资源，进行主程序模块设计；
2）对时钟显示、闹钟、键盘控制、温度检测、信号提示等子程序模块进行设计；
3）其它程序模块的设计。
3.利用Proteus软件仿真本系统。
4.实物制作及调试。
1.4整体设计思路
利用时钟芯片，通过软件编程控制可编程器件AT89C52，实现秒、分、时、日、月、年的控制，最终通过LCD液晶显示屏显示结果。
此外还可以实现实时的时间调整、定时等多种实用功能。
整个设计分硬件和软件两大部分。
硬件部分采用AT89C51单片机作为可编程芯片，用LCD液晶作为信号显示；
软件部分利用C语言作为设计语言，对单片机进行编程实现各种功能。
同时，通过温度传感器与单片机的交流，可在液晶显示屏上显示当前温度值。
设计方案系统结构框图如图1-1。
图1-1设计方案系统结构框图
2系统硬件电路设计
2.1芯片介绍
2.1.1AT89C52单片机
本设计选用AT89C52单片机，AT89C52单片机是由美国Atmel公司生产的，是一款高性能、低电压的COMS8位单片机。
具有8Kbytes（0000H～1FFFH）在线系统可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器。
器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术，并兼容标准MCS-51的指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、高效的解决方案。
2.1.2DS1302时钟芯片
图2-1-1DS1302的外部引脚分配图
DS1302是由美国DALLAS公司推出的一种低功耗、高性能的实时时钟芯片，实时时钟可提供年、月、日、时、分和秒的调整，一个月的30天与31天可以自动调整，且具有闰年的自动补偿功能。
此款时钟芯片附加31字节的静态RAM，用SPI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和RAM数据。
工作电压2.5～5.5V。
采用主电源和备用电源的双电源供电，并且可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。
DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。
DS1302的外部引脚分配如图2-1-1所示，内部结构如图2-1-2所示。
1DS1302的个引脚功能
Vcc1：
主电源，为DS1302的正常工作提供+5v电源；
Vcc2：
备份电源，当Vcc2>
Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2<
Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行；
SCLK：
串行时钟，输入，控制数据的输入与输出；
X1/X2：
振荡源，外接32.768kHz晶振；
I/O：
三线接口时的双向数据线；
CE：
使能端，在读或写数据期间，CE给高电平。
控制字访问移位寄存器的控制逻辑，提供结束单字节或多字节数据传输的方法。
DS1302的内部寄存器：
表2-1-1DS1302的日期时间寄存器情况说明
2DS1302关于日期和时间的寄存器有12个，其中7个存放的数据格式为BCD码形式，具体情况如表2-1-1。
读寄存器
写寄存器
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIT3
BIT2
BIT1
BIT0
范围
81H
80H
CH
10秒
秒
0-59
83H
82H
10分
分
85H
84H
12/24
10
时
0-12/0-23
AM/PM
87H
86H
10日
日
1-31
89H
88H
10月
月
1-12
8BH
8AH
星期
1-7
8DH
8CH
10年
年
0-99
8FH
8EH
WP
——
说明：
81H/80H的BIT7位为时钟停止位，CH为高时，振荡器停止，CH为低时，振荡器工作允许。
85H/84H的BIT7位控制24小时制/12小时制，当BIT7为高时，12小时模式，BIT7为时，24小时模式。
85H/84H的BIT5位控制AM/PM模式，AP为高时，下午模式，AP为低时，上午模式。
8FH／8EH的WP位为写保护为，WP为高时，寄存器数据不能写入，WP为低时，寄存器数据允许写入。
3DS1302有关RAM的地址
DS1302中附加31字节静态RAM的地址如表2-1-2所示。
读地址
写地址
数据范围
C1H
C0H
00-FFH
C3H
C2H
C5H
C4H
……
C9H
C8H
表2-1-2附加31字节静态RAM的地址
4DS1302的工作模式寄存器
所谓突发模式是指一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。
突发模式寄存器如表2-1-3所示。
工作模式寄存器
时钟突发模式寄存器
CLOCKBURST
BFH
BEH
RAM突发模式寄存器
RAMBURST
FFH
FEH
表2-2-3突发模式寄存器
5DS1302的读写时序说明
图2-1-3DS1302的读写时序图
DS1302的读写时序图如图2-1-3
要想使DS1302读写数据，首先CE必须为高电平，当SCLK为下降沿时，读取一个字节，从最低位向最高位读取，在控制字指令读出后的下一个SCLK时钟的下降沿时，数据被读取；
当SCLK为上升沿时，写入一个字节，在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入,DS1302从低位向高位写入。
2.1.3DS18B20温度传感器
DS18B20是DALLAS（达拉斯）公司生产的一款超小体积、超低硬件开销，抗干扰能力强、精度高、附加功能强的温度传感器。
DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。
DS18B20集多种有点于一身：
一、采用单总线的接口方式与微处理器连接，仅需要一条口线即可实现单片机与DS18B20的双向通讯。
单总线有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
二、在使用中不需要任何外围元件。
三、测量温度范围宽，测量精度高。
DS18B20的测量范围为-55℃-125℃，在-10℃-85℃范围内，精度为±
0.5℃。
四、、供电方式灵活，DS18B20可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源，因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更简单，可靠性更高。
五多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的单线上，实现多点测温。
六、负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
七、测量参数可配置，DS18B20的测量分辨率
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