基于单片机的同步电子时钟设计.docx

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基于单片机的同步电子时钟设计

基于单片机的同步电子时钟设计

摘要

单片计算机既单片微型计算机。

由RAM,ROM,CUP构成，定时，计数和多种接口与一体的微型控制器。

他体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。

而51/52系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到学习，设计的能力。

单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。

数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。

本设计使用单片机AT89C52以AT89C52芯片为核心，DS1302为时钟芯片，实现在LCD上显示日期、时间，通过两个键来实现自动同步和手动同步，在实现各功能时LCD进行相应显示，时间同步成功时蜂鸣器响。

通过软硬件结合达到最终目的。

关键词：

单片机，数字钟，DS1302，LCD,C语言

SYNCHRONOUSELECTRONICCLOCKDESIGN

BASEDONSCM

ABSTRACT

Amonolithiccomputerissinglechipmicrocomputer.ByRAM,ROM,CUP,timing,countingandmultipleinterfacesandtheintegrationofthemicrocontroller.Hehastheadvantagesofsmallvolume,lowcost,strongfunction,widelyusedinsmartindustries,andindustrialautomation.And51SeriesSCMisthemosttypicalandthemostrepresentativeone.Thegraduationdesignthroughthestudy,application,toachievethestudy,designability.

SCMmodulearethemostcommondigitalclock,adigitalclockisakindofdigitalcircuittechnologyimplementation,minutesandsecondstimingdevice,andthemechanicalclockcomparedwithhigheraccuracyandintuitive,andwithoutamechanicaldevice,hasmorelongerservicelife,soithasbeenwidelyused.Adigitalclockisadoptingdigitalcircuitimplementationof"hour""points"and"second"digitaldisplaytimerdevice.Adigitalclockprecision,stabilitythanoldmechanicalclock.

Thisdesignusesa12MHZcrystaltoconnectwiththemachineAT89C52,takesAT89C52chipsascore，DS1302chipisusedasthelockchip,weareabletoshowdate,timeandfixthetime,onLCD.Wecanuse5keytoconstitutedate,adjusttime,enactthebellandsetthecountdowntimer.Whentheelectriccarryingouteachfunction,theLCDshowsthetightfunction.Whenthealarmclockandthecountdowntimerwerereached,thevoicebegins.ThesoftwarepartisrealizedbyClanguage.Itwasdividedintotoshow,delay,adjust,makebell,infixedtime,andadjustdateetc.part.Wegettheendpurposecombiningthesoftwareandthehardware.

KEYWORDS:

SCM,digitalclock,DS1302，LCD,Clanguage

第1章设计要求与方案选择

§1.1设计目的

设计一种有线连接的可以实现主机同从机通过串行口协议来达到时间同步的同步电子时钟，加深对所学专业知识的认识，提高分析、解决工程实际问题的能力，提高对单片机的应用能力，提高收集文献、资料的能力，从而达到综合运用所学的专业知识进行电子产品设计、制作与调试的能力。

§1.2设计要求

基本功能：

（1）同步电子时钟的主机时间能与从机时间保持同步

（2）可以显示年月日时分秒

（3）可以实现调时功能

（4）具有定时闹钟功能

（5）具有复位功能

（6）做出实物

§1.3各模块方案选择与论证

根据设计要求，系统可分为单片机模块，液晶显示模块，按键模块，晶振模块，外部时钟控制模块，复位模块，闹铃模块。

单片机模块：

采用型号为AT89C52的单片机。

因为：

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可提供许多较复杂系统控制应用场合。

设计一种有线连接的可以实现主机同从机通过串行口协议来达到时间同步的同步电子时钟，加深对所学专业知识的认识，提高分析、解决工程实际问题的能力，提高对单片机的应用能力，提高收集文献、资料的能力，从而达到综合运用所学的专业知识进行电子产品设计、制作与调试的能力。

gps模块就是gps信号接收器,它是一个可以用无线蓝牙或有线方式和电脑或手机连接，将它接收到的gps信号传递给电脑或手机中的gps软件进行处理。

GPS即全球定位系统（GlobalPositioningSystem）。

简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。

这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、

第2章GSP模块

§2.1GPS介绍

本设计采用AT89C52单片机芯片配合DS1302时钟芯片为主构成的主机和从机以有线连接而达到时间同步的电子时钟。

文中设计了一个显时、调时、定时闹钟以及时间同步功能的电子钟。

电子钟使用12MHz晶振与DS1302时钟芯片相连接,通过晶振为时钟芯片提供最为基本的脉冲信号的方法实现了在时钟芯片中的计时作用,再经过单片机的编程作用，而达到在LCD液晶屏上显示年月日时分秒，并可以调时、定时，在定时时间到时有蜂鸣器报警。

设计通过主机和从机的配合作用，采用在主机和从机之间用有线连接，签订串行口协议，而实现主机和从机的时间同步功能。

该电子钟设有同步（P3.3），闹铃（P3.4）,选定（P3.5）,加（P3.6）,减（P3.7）等五个基本按键。

每按一下同步按键可以使主机与从机时间达到同步，按下闹铃键，在达到定时时间时有蜂鸣器报警，按下选定键可以选定年月日时分秒的每一位，再按加、减键，而达到调时效果。

§2.2系统硬件描述

基于单片机系统的同步电子时钟基本结构框架如图2-1所示：

图2-1系统基本结构框图

该系统所需要的器件包括单片机AT89C52芯片两块，时钟芯片DS1302两块，液晶显示屏LCD1602一块，蜂鸣器一个，12MHz的晶振两个，排针排线若干组，电容电阻若干导线若干，按钮七个。

§2.3系统软件描述

系统程序实现三部分功能：

一、实现年、月、日、时、分、秒的显示和设置；二、实现主机和从机之间的时间同步。

如图2-2所示：

图2-2功能整体流程框图

§2.4设计流程和预期结果

该设计的主要流程如下：

首先阅读大量参考文献，进行设计方案的确定，然后在Protues上进行原理图的绘制和修改，在电器检查无误的情况下，购买所需要的元器件（元器件应该考虑裕量）。

接着把元器件焊接到各个功能电路的模块上，并结合程序进行调试。

最后将各个功能的电路程序组合起来，然后再进行总体调试直到成功。

本设计能达到以下结果：

（1）显示年、月、日、时、分、秒，并能通过按键设置。

（2）可以定时闹钟，定时时间达到时，蜂鸣器报警。

（3）可以通过按键来实现主机和从机的时间同步。

第3章系统硬件电路设计与实现

§3.1硬件芯片介绍

§3.1.1单片机AT89C52

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程（S系列的才支持在线编程）。

其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

兼容MCS51指令系统·8k可反复擦写（>1000次）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

　　·2个外部中断源·共6个中断源

　　·2个读写中断口线·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

AT89C52P为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。

功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。

主要管脚有：

XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。

RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。

VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。

P0~P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（32~39脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当