单片机原理课程基于AT89C52的电子时钟Word格式文档下载.docx
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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
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，开始以为时钟会很简单，就算遇到问题应该也很好解决，但当自己真正去做的时候，发现了好多困难。
于是查资料，问同学。
经过和同学的探讨，通过调试进一步完善程序设计，最后虽然省电模式没实现但其他基本达到课题所要求的指标。
完成了实习任务。
这次实习我更加了解了单片机的应用，更加牢牢的掌握了书本知识与现实的结合，总之这是实习收获很大，以后还需多动手实践，多练习编程，才能熟练掌握单片机。
窗体顶端
程序：
#include<
reg52.h>
INTRINS.H>
lcd1602.h>
ds18b20.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineTIME（0X10000-50000）
#defineFLAG0xf4//闹钟标志
sbitrst=P1^2;
//DS
sbitclk=P1^0;
sbitdat=P1^1;
sbitrs=P2^0;
//LCD
sbitrw=P2^1;
sbite=P2^2;
sbitbeep=P1^3;
sbitmbkey=P1^4;
uchark;
ucharflag;
uchari=20,j,time1[16];
ucharalarm[2],time2[15],time[3];
time5[3];
ucharcodeDay[]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
//12个月的最大日期（非闰年）
ucharkey2num,ms=0,mbmiao=0,mbfen=0,mbkeynum,num;
//ms秒表进数，mbmiao.mbfen秒表的秒.分，key2num是key5的计数
ucharcodetable[]="
32210324GYY"
;
ucharcodetable1[]="
32210326GLQ"
ucharcodetable4[]="
00:
00:
00MB"
voiddelay（uintz）
{uintx,y;
for（x=z;
x>
0;
x--）
for（y=110;
y>
y--）;
}
delay1ms（uchartime）//延时1ms
{uchari,j;
for（i=0;
i<
time;
i++）
{for（j=0;
j<
250;
j++）;
}
//LCD驱动部分
enable（）
{rs=0;
rw=0;
e=0;
delay1ms（3）;
e=1;
write2（uchari）
{P0=i;
rs=1;
delay1ms
（2）;
write1（uchardata*address,m）
m;
i++,address++）
{j=*address;
write2（j）;
}
//LCD显示
lcdshow（）
{P0=0XC;
//显示器开、光标关
enable（）;
P0=0x80;
//第一行0~15
write1（time1,16）;
P0=0xc1;
//第二行1~14
write1（time2,15）;
//DS1302读写子程序
write（ucharaddress）
{uchari;
clk=0;
_nop_（）;
rst=1;
8;
{dat=address&
1;
_nop_（）;
clk=1;
address>
>
=1;
clk=0;
ucharread（）
{uchari,j=0;
{j>
if（dat）
j|=0x80;
return（j）;
//部分显示数据初始化
timestart（）
{
time1[6]=time1[9]='
-'
time1[2]='
2'
time1[3]='
0'
time2[2]=time2[5]='
:
'
write（0xc1）;
alarm[0]=read（）;
rst=0;
write（0xc3）;
alarm[1]=read（）;
write（0xc5）;
time1[0]=read（）;
//读取时间
readtime（）
{uchari,m,n;
write（0x8d）;
//读取年份
m=read（）;
time1[4]=m/16+0x30;
time1[5]=m%16+0x30;
time1[15]=m+0x30;
for（i=7,n=0x89;
11;
i+=3,n-=2）//读取月份和日期
{write（n）;
m=read（）;
rst=0;
time1[i]=m/16+0x30;
time1[i+1]=m%16+0x30;
for（m=0,i=0,n=0x85;
7;
i+=3,n-=2,m++）//读取时,分,秒
time[m]=read（）;
//将实时的时分秒给time[]
time2[i]=time[m]/16+0x30;
time2[i+1]=time[m]%16+0x30;
baoshi（）//整点报时
{beep=1;
if（time[1]==0）
if（time[2]==0）
{beep=0;
delay（10）;
beep=1;
}
}
//闹钟部分
showalarm（）
for（i=1;
10;
delay（1000）;
//根据日期的变动自动调整星期
//设置时间
settime（）
{
uchari=0x85,year,month,day,n;
time2[6]=time2[7]=0x30,time1[14]=time1[15]=0x20;
lcdshow（）;
while
（1）
{
P0=0x0e;
//显示器开显示、开光标
enable（）;
P0=i;
//定光标
P1=0xf0;
if（P1!
=0Xf0）//有按钮按下
{
delay1ms（100）;
//延时0.1s去抖动
if（P1!
=0Xf0）
{
j=7;
if（P1==0X70）//K1，设置时钟
{
i+=3;
if（i==0x8e）
i=0xc2;
elseif（i>
0xc5）
i=0x85;
}
elseif（P1==0xb0）//K2，上调
year=（time1[4]&
0xf）*10+（time1[5]&
0xf）;
month=（time1[7]&
0xf）*10+（time1[8]&
day=（time1[10]&
0xf）*10+（time1[11]&
if（i==0x85）
{
year++;
if（year>
99）
year=0;
if（（year%4）!
=0）
if（month==2&
&
day==29）
day=28;
}
elseif（i==0x88）
month++;
if（month>
12）
month=1;
if（day>
Day[month-1]）
{
day=Day[month-1];
（year%4）==0）
day=29;
}
elseif（i==0x8b）
day++;
（year%4）==0）
{
if（day>
29）
day=1;
}
if（month!
=2）
day=1;
}
elseif（i==0xc2）
n=（time2[0]&
0xf）*10+（time2[1]&
n++;
if（n>
23）
n=0;
time2[0]=n/10+0x30;
time2[1]=n%10+0x30;
else
n=（time2[3]&
0xf）*10+（time2[4]&
59）
time2[3]=n/10+0x30;
time2[4]=n%10+0x30;
time1[4]=year/10+0x30;
time1[5]=year%10+0x30;
time1[7]=month/10+0x30;
time1[8]=month%10+0x30;
time1[10]=day/10+0x30;
time1[11]=day%10+0x30;
lcdshow（）;
elseif（P1==0xd0）//K3，下调
{year=（time1[4]&
year--;
if（year<
1）
year=99;
month--;
if（month<
month=12;
day=D
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