电子时钟.docx

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电子时钟

摘要

《单片原理及应用》是一门技术性、应用性很强的学科，实践教学是它的一个极为重要的环节。

不论是硬件扩展、接口应用还是编程方法、程序调试，都离不开实验教学。

如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节的局面。

任随书本上把单片机技术介绍得多么重要、多么实用多么好用，同学们仍然会感到那只是空中楼阁，离自己十分遥远，或者会感到对它失去兴趣，或者会感到它高深莫测无从下手，这些情况都会令课堂教学的效果大打折扣。

本次仿真设计的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS—51单片机都种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排版调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。

在本学期的开始我们进行了计算机工程实践，在实践中我们以微机原理与接口技术课程中所学知识为基础，设计了电子时钟系统。

本系统为多功能数字钟的系统。

本设计以单片机AT89S52为控制核心，选用DS1302串行时钟芯片，RT1602液晶显示器实现液晶显示当前时间、日期、星期。

本电子时钟具有日期、时、分、秒的显示、调整功能，采用的时间制式为24小时制，时间显示格式为时（十位、个位）、分（十位、个位）、秒（十位、个位）。

关键词：

AT89S52、显示时间、调整时间。

目录

第一章绪论1

1.1课题简介1

1.2设计目的1

1.3设计任务1

1.4章节安排说明2

第二章电子时钟系统简介3

2.1单片机发展现状3

2.3电子时钟系统简介5

第三章系统总体设计及主要器件简介6

3.1电子时钟系统组成结构6

3.2AT89S52介绍6

3.3其它器件简介7

第四章电子时钟系统硬件设计8

4.1单片机控制模块8

4.2时钟模块8

4.3键盘模块9

4.4液晶显示模块10

第五章电子时钟的软件设计12

5.1系统流程图设计13

5.2主程序14

参考文献18

第一章绪论

1.1课题简介

单片机由于其微小的体积和极低的成本，广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。

在工业生产中，电流、电压、温度、压力和流量也都是常用的被控参数。

单片机电子时钟系统，是利用单片机作为系统的主控制器，采用AT89S52单片机作为控制核心对时钟芯片DS1302的控制，同时读取时间，并队输入信号作出处理。

该单片机具有集成度高，运算快速快，体积小、运行可靠，价值低廉的特点。

鉴于这样的重要性,我们打算设计一种基于单片机的电子时钟系统,实现对时间的调整。

本设计以单片机AT89C51为控制核心，由实时时钟模块，键盘模块组成其中实时时钟采用DS1302可实现对时间的显示，设置，计时等功能。

1.2设计目的

通过本次工程实践，运用微机原理与接口技术所学知识及查阅相关资料，完成温度巡检系统的设计，达到理论知识与实践更好结合、提高综合运用所学知识和设计能力的目的。

通过本次设计训练，可以使我们在基本思路和基本方法上对基于AT89S52单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。

1.3设计任务

在本次工程实践中，主要完成如下方面的设计任务：

1）简要综述单片机技术发展的国内外现状及在电子时钟系统的应用情况；

2）掌握AT89S52系列某种产品的最小电路及外围扩展电路的设计方法；

3）了解单片机电子时钟的功能及工作过程；

4）完成主要功能模块的硬件电路设计及必要的参数确定；

5）用一种计算机绘图软件完成原理电路的绘制；

6）完成系统设计说明书（要求5000汉字，含图页数不低于15页）。

1.4章节安排说明

整个设计总共分为四个章节，第一章是前言部分，主要介绍了设计单片机电子时钟系统的意义、目的及主要内容；第二章简要介绍了单片机发展的国内外现状、电子时钟系统的几种具体应用，并对测温的原理进行了简要的说明。

第三章是系统的总体设计阶段，这一部分主要介绍了系统的整体功能，绘制出系统的整体结构框图。

另外按照各部分实现的功能不同，将整个系统分成了三个功能块，并对每一个功能块所采用的元器件进行了详细介绍。

第四章是系统详细设计阶段，对每一个功能块的芯片图进行了详细的说明，对每一个引脚的接线都进行了详细的设计，此外还编写了主要功能模块的基本程序，详尽阐述了各模块的工作过程。

第二章电子时钟系统简介

2.1单片机发展现状

计算机系统的发展已明显地朝三个方向发展；这三个方向就是：

巨型化，单片化，网络化。

以解决复杂系统计算和高速数据处理的仍然是巨型机在起作用，故而，巨型机在目前在朝高速及处理能力的方向努力。

单片机在出现时，Intel公司就给其单片机取名为嵌入式微控制器。

单片机的最明显的优势，就是可以嵌入到各种仪器、设备中。

这一点是巨型机和网络不可能做到的。

数字单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。

在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的水平。

在目前，用户对单片机的需要越来越多，但是，要求也越来越高。

下面分别就这三个方面说明单片机的技术进步状况。

1、内部结构的进步

单片机在内部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如：

定时器，比较器，A/D转换器，D/A转换器，串行通信接口，Watchdog电路，LCD控制器等。

2、功耗、封装及电源电压的进步

现在新的单片机的功耗越来越小，特别是很多单片机都设置了多种工作方式，这些工作方式包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等工作方式。

现在单片机的封装水平已大大提高，随着贴片工艺的出现，单片机也大量采用了各种合符贴片工艺的封装方式出现，以大量减少体积。

3、工艺上的进步

现在的单片机基本上采用CMOS技术，但已经大多数采用了0.6μm以上的光刻工艺，有个别的公司，如Motorola公司则已采用0.35μm甚至是0.25μm技术。

这些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性。

以单片机为核心的嵌入式系统

单片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器，原因在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。

目前，把单片机嵌入式系统和Internet连接已是一种趋势。

但是，Internet一向是一种采用肥服务器，瘦用户机的技术。

这种技术在互联上存储及访问大量数据是合适的，但对于控制嵌入式器件就成了"杀鸡用牛刀"了。

要实现嵌入式设备和Internet连接，就需要把传统的Internet理论和嵌入式设备的实践都颠倒过来。

为了使复杂的或简单的嵌入式设备，例如单片机控制的机床、单片机控制的门锁，能切实可行地和Internet连接，就要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器，使嵌入式设备可以和Internet相连，并通过标准网络浏览器进行过程控制。

以下是新型的技术。

1、EFT（EllectricalFastTransient）技术

EFT技术是一种抗干扰技术，它是指在振荡电路的正弦信号受到外界干扰时，其波形上会迭加各种毛刺信号，如果使用施密特电路对其整形，则毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟，在交替使用施密特电路和RC滤波电路时，就可以消除这些毛否则令其作用失效，从而保证系统的时钟信号正常工作。

这样，就提高了单片机工作的可靠性。

2、低噪声布线技术及驱动技术

在传统的单片机中，电源及地线是在集成电路外壳的对称引脚上，一般是在左上、右下或右上、左下的两对对称点上。

这样，就使电源噪声穿过整块芯片，对单片机的内部电路造成干扰。

现在，很多单片机都把地和电源引脚安排在两条相邻的引脚上。

这样，不仅降低了穿过整个芯片的电流，另外还在印制电路板上容易布置去耦电容，从而降低系统的噪声。

3、采用低频时钟

高频外时钟是噪声源之一，不仅能对单片机应用系统产生干扰，还会对外界电路产生干扰，令电磁兼容性不能满足要求。

对于要求可靠性较高的系统，低频外时钟有利于降低系统的噪声。

在一些单片机中采用内部琐相环技术，则在外部时钟较低时，也能产生较高的内部总线速度，从而保证了速度又降低了噪声。

随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高，单片机还会不断产生新的变化和进步，最终人们可能发现：

单片机与微机系统之间的距离越来越小，甚至难以辨认。

2.2电子时钟系统现状

近年来，随着我国科技的不断发展，我国经济发展的支柱产业——电子产业获得长足发展，近年来各种电子产品琳琅满目，随处可见，随着电子产品的更新速度的加快，各种功能强大，款式新颖的电子产品不断问世。

电子时钟便是这一发展趋势中的代表，各种功能的电子时钟应有尽有，且功能不断更新。

电子时钟的研究也成为大多数相关专业的学生以及研究人员争先研究的对象，本人根据长时间对市场的关注和对同行对电子时钟的研究，总结前人以有经验特提出此项目设计，此项目结合了前人对电子时钟的研究成果，具有功能强大，设计人性化的特点。

此项目的制作，对提高在校大学生的科研能力以及丰富大学生课外生活具有重要意义。

2.3电子时钟系统简介

本设计以单片机为控制核心，采用模块化设计，共分以下几个功能模块：

单片机控制系统、实时时钟模块、键盘模块。

单片机作为整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数据处理器。

它由单片机、时钟电路、复位电路等组成。

第三章系统总体设计及主要器件简介

3.1电子时钟系统组成结构

本系统采用AT89S2单片机作为控制核心对时钟芯片DS1302的控制，同时读取时间，并对输入信号作出处理。

硬件电路框架图：

图3-1系统总体设计框图

3.2AT89S52介绍

单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。

它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。

它是一种集计数和多中接口于一体的微控制器，被广泛应用在智能产品和工业自动化上，而51单片机是个单片机中最为典型和最有代表性的一种。

AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得at89s52单片机为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

at89s52具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

3.3其它器件简介

（1）DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，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2.5V～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。

DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了