1、 煙 臺 南 山 學 院單片機課程設計 題目 基于單片機的電子鐘設計 姓 名： 吳志濤 所在學院： 計算機與電氣自動化學院 所學專業： 自動化 班 級： 自動化2班學 號： 201002160229指導教師：楊國慶完成時間： 2013.9.20 目 錄一、設計任務與要求21設計的目的22設計的指標23設計的要求2二、總體方案設計21設計的思路22. 電路的結構特征33. 數據輸入輸出(I/O)3三、單元電路分析與設計41. 顯示部分數碼管（LED）42. 鍵盤部分4四、總原理圖及元器件清單41. 總程序圖42. 時間產生流程圖53. 按鍵控制流程圖64. 電子鐘軟件系統程序65. 元器件清單9

2、五、軟件仿真9六、結論與心得10七、參考文獻11一、設計任務與要求1 設計的目的設計一個帶有年月日、時分秒及星期顯示的電子鐘。電子鐘的主要功能是給人們提供時間和日期信息，無論其形式如何，從外部都可分為顯示和校準兩部分。為使電子日歷協調工作，整個系統從功能上可分為實時時鐘、顯示和鍵盤三個模塊，分別完成時間和日期的計算以及人機交互的管理等。2 設計的指標電子鐘是一套完整的時間顯示系統，采用單片機等控制設計作為核心控制器，并能實時顯示當前的日期，能夠設置時間等操作。3 設計的要求本電子鐘能動態顯示年、月、日、星期、小時、分鐘、秒。二、總體方案設計按照系統設計功能的要求，初步確定系統由主控模塊、時控模

3、塊、及顯示模塊和鍵盤接口模塊共4個模塊組成。主控芯片使用51系列STC89C52RC單片機，時鐘芯片使用美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘DS1302。采用DS1302作為計時芯片，可以做到計時準確。更重要的是，DS1302可以在很小電流的后備電源（2.55.5V電源，再2.5V時耗電小于300nA），而且DS1302可以編程選擇多種充電電流來為后備電源進行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。顯示模塊采用普通的共陽極四位一體八段LED數碼管。1 設計的思路單片機顯示系統DS1302鍵盤圖1 電子鐘的系統框圖2 電路的結構特征1. DS1302的結構及工作原理DS

4、1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V5.5V。DS1302是DS1202的升級產品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。2. 引腳功能及結構 圖2所示出DS1302 的引腳排列,其中Vcc1 為后備電源，VCC2 為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續運行。DS1302 由Vcc1 或Vcc2 兩者中的較大者供電。當Vcc2 大于Vcc10.2V 時，Vcc2 給DS1302供電。當Vcc2

5、小于Vcc1 時，DS1302 由Vcc1 供電。X1 和X2 是振蕩源，外接32.768kHz 晶振。RST 是復位/片選線，通過把RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。RST 輸入有兩種功能：首先，RST 接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；上電運行時，在Vcc2.5V 之前，RST 必須保持低電平。只有在SCLK 為低電平時，才能將RST 置為高電平。I/O 為串行數據輸入輸出端(雙向)，后面有詳細說明。SCLK 始終是輸入端。圖2 DS1302 引腳圖3.數據輸入輸出(I/O)在控制指令字輸入后的下一個SCLK 時鐘的上升沿時，數據被寫入DS1302，數據輸入從低位

6、即位0 開始。同樣，在緊跟8 位的控制指令字后的下一個SCLK 脈沖的下降沿讀出DS1302 的數據，讀出數據時從低位0 位到高位7。三、單元電路分析與設計1.顯示部分數碼管（LED）七段數碼管一般由8個發光二極管組成，其中由7個細長的發光二極管組成數字顯示，另外一個圓形的發光二極管顯示小數點。當發光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫發光。控制相應的二極管導通，就能顯示出各種字符，盡管顯示的字符形狀有些失真，能顯示的數符數量也有限，但其控制簡單，使有也方便。發光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極數碼管，陰極連在一起的稱為共陰極數碼管。2. 鍵盤部分時鐘的設置雖包含數字，但是我們不建議使用數字鍵

7、盤，應為數字鍵盤將增加系統的復雜程度。為使系統盡可能簡化，鍵盤部分的設計在能夠完成系統要求的前提下，越簡單越好。所以，時鐘系統的鍵盤可以設置四個鍵：功能選擇鍵、加1鍵、減1鍵，鬧鐘鍵。四、總原理圖及元器件清單1. 總程序圖圖3 系統主流程圖圖3為單片機電子日歷的主流程圖。其具體的工作流程如下：系統通電后，對系統進行復位初始化處理，然后控制主機AT89C51單片機從時鐘芯片DS1302中讀取時間，存儲到單片機中，并顯示到LED數碼管上。顯示的時間如果與實際時間一樣，則結束，如果不一樣，則進行下一步操作。系統一直掃描是否有鍵按下，當有按鍵S1按下后，系統進入時間設定模式，并對不準確的時間進行設定和

8、調整，直到設定完成后，則將設定后的時間顯示在LED數碼管上。2. 時間產生流程圖圖4 DS1302操作流程圖圖4為電子日歷的時間產生流程圖，即DS1302操作流程圖。其具體的工作流程為：系統通電后，開始初始化操作，使得DS1302不具備寫保護的模式，同時當復位端產生一個高電平時，對DS1302進行寫地址，并延遲一段時間，向該地址寫數據，同時地址增加，如果數據寫完沒有寫完，則繼續對DS1302進行寫地址操作，否則進行下一步操作，當給復位端一個高電平后，對DS1302寫地址，同時延遲一段時間后，將該地址的數據讀出來，同時地址增加，如果數據沒有讀完，則繼續對DS1302進行寫地址操作，否則即數據已經

9、讀完，則將讀取出來的數據顯示出來，并進行返回操作。3. 按鍵控制流程圖圖5 按鍵控制流程圖圖5為系統按鍵控制電路流程圖。其具體的工作流程如下：系統一直掃描，當按鍵S1按下后，系統進入時間設定界面，否則系統沒反應，即使按下其他的按鍵也沒有反應。按下S1后，開始進行時間設置，當顯示的時間比實際的時間小時，按下按鍵S3，進行時間的加操作，當顯示時間比實際時間大時，則按下按鍵S4，進行時間的減操作，如果顯示的時間與實際的一樣，則按下按鍵S2進行移位，對下一個時間進行設定，如果與實際時間不相同，則重復操作按鍵S3、S4，對時間進行加減操作，直到設定的時間也實際時間相同為止，如果完成了設定，則通過按鍵S1

10、的操作對修改和設定的時間進行保存，最后退出時間設定。偽指令定義。4. 電子鐘軟件系統程序SEC EQU 30HMINEQU 31HHOUREQU32HSECGEEQU7FHSECSHIEQU7EHMINGEEQU7CHMINSHIEQU7BHHOURGEEQU79HHOURSHIEQU78H;系統起始程序區 ORG 0000HSTART: LJMP MAINORG000BHLJMPTC0;顯示子程序;入口:77H,78H,79H,7AH,7BH,7CH,7DH,7EH,7FH,DISP: PUSHDPHPUSHDPLPUSHACCPUSHPSW CLR RS1 ;改變當前寄存器組為組1 SET

11、B RS0 MOV R1, #78H ;顯示緩沖存儲單元首地址 MOV R2, #0FEH ;從右至左顯示，共陽極 DISP1:MOVA, R1MOVDPTR, #TABMOVCA, A+DPTRMOV P0, A ;送段控 MOV P2, R2 ;送位控LCALL DL ;延時2毫秒 為什么這里要延時MOVA, R2JNB ACC.7, DISP2 ;為0轉移;RLAINCR1MOVR2, ALJMPDISP1DISP2:POP PSW ;恢復當前寄存器組的組號POPACCPOPDPLPOPDPHRET加1子程序SEC_:INCSECMOVA,SECMOVB,#10DIVABMOVSECSH

12、I,AMOVSECGE,BMOVA,SECCJNEA,#60,EXIMOVSEC,#0MOVSECGE,#0MOVSECSHI,#0LJMPEXIMIN_:INCMINMOVA,MINMOVB,#10DIVABMOVMINSHI,AMOVMINGE,BMOVA,MINCJNEA,#60,EXIMOVMIN,#0MOVMINGE,#0MOVMINSHI,#0LJMPEXIHOUR_:INCHOURMOVA,HOURMOVB,#10DIVABMOVHOURSHI,AMOVHOURGE,BMOVA,HOURCJNEA,#24,EXIMOVHOUR,#0MOVHOURGE,#0MOVHOURSHI,#

13、0EXI:RET5. 元器件清單元器件名稱型號數量（個）單片機STC89C511時鐘芯片DS12C8871液晶顯示器LCD16021晶振11.0596MHZ1電阻1K1電阻4.7K1電位器10K1瓷片電容22pF2瓷片電容0.1uF2電源接口5V1杜邦線30排針5按鍵4總計24表1 元器件清單五、軟件仿真基本顯示原理：時鐘開始顯示為0時0分0秒，也就是數碼管顯示000000，然后每秒秒位加1 ，到9后，10秒位加1，秒位回0。10秒位到5后，即59秒 ，分鐘加1，10秒位回0。依次類推，時鐘最大的顯示值為23小時59分59秒。這里只要確定了1秒的定時時間， 其他位均以此為基準往上累加。 同時時

14、鐘達到最大值的時候天數也增加一位，知道顯示了7后再變為1，同時陰歷和陽歷的天數也加1，根據不同的月份顯示的天數陽歷有28，29，30，31天，陰歷就要經過計算得到，到了12個月后，年數自動增加1，以此類推，顯示萬年歷的現實。圖6 仿真圖六、結論與心得在整個設計過程中，發揮團隊精神，分工合作，自主學習，通過對以前知識的補充和學習。較好的完成了作品，完成了本次課程設計的要求。在最初的設計中，對于52單片機進行了充分的了解，并與51相比較，了解了兩種單片機的不同，并相互學習、相互討論、最終決定使用89C52單片機制作。電路的布局在軟件中進行了期間排布，使得期間在板子上盡可能合理分配。程序編寫中，由于思路不清晰，開始時遇到了很多的問題，通過和同組員的討論，以及對大量書籍資料和論壇中成功的品進行借鑒，明白了編程中的的主要算法和實現，從而解決的大部分問題在本次單片機課程設計中對于單片機功能及應用有了充分了認識。充分了解了單片機的應用。并對只是進行了補充學習在大量閱讀文獻資料后，感覺對單片機的了解還很少。以后將及時補充相關知識，對單片機進行系統學習。七、參考文獻1.李建忠.單片機原理及應用.西安電子科技大學出版2006.022.張俊謨.單片機中級教程.北京航空航天大學出版2006.033.余發山.單片機原理及及應用技術.中國礦業大學出版社