基于单片机多功能数字时钟的设计与制作Word下载.docx
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基于单片机的多功能数字时钟的设计
摘要:
本设计基于单片机技术原理,以AT89S52单片机芯片作为核心控制器,通过软件编程和硬件电路制作,设计集时间、周数、温度日历于一体的多功能数字时钟系统。
该时钟系统主要由键盘控制及液晶显示两大模块组成。
该系统具有简单清晰的操作界面,能在3v-6v直流电源下正常工作。
可以准确显示年、月、日、时、分、秒、周数、温度(时间显示格式为时时:
分分:
秒秒,24小时制),可随时进行日期、周数、时间调整,并具有闹铃时间设置。
设计以软硬件结合,充分发挥单片机功能,通过软件编程来实现大部分功能,该系统稳定性高、电路简单、功耗小、成本低的特点,具有很强的实用性。
关键词:
LCD显示;
AT89S52单片机;
时钟芯片DS1302
Abstract:
Thisdesignbasedonsinglechipmicrocomputertechnologyprinciple,AT89S52single-chipmicrocomputerasthecorecontroller,throughsoftwareprogrammingandhardwarecircuitproduction,designintegratingcalendartime,numberofcycles,temperatureofmulti-functiondigitalclocksystem.TheclocksystemismainlycontrolledbythekeyboardandLCDdisplayoftwomodules.Thesystemhassimpleandclearinterface,canunder3vto6vdcpowersupplytoworkproperly.Canaccuratelydisplayyear,month,day,hours,minutes,seconds,numberofcycles,temperature(displayformatforallthetime:
component:
secondsseconds,24hoursaday),mayatanytimetodate,numberofcycles,timetoadjust,andhassetthealarmtime.Designwithcombinationofsoftwareandhardware,andgivefullplaytothefunctionofSCM,throughsoftwareprogrammingtoimplementmostofthefunctions,thesystemishighstability,simplecircuit,lowconsumption,thecharacteristicsoflowcost,strongpracticability.
KeyWords:
LCDdisplay;
AT89S52singlechipmicrocomputer;
TheclockchipDS1302
目录
1绪论5
1.1课题概述5
1.1.1课题研究的背景5
1.1.2课题研究的目的及意义5
1.2课题的国内外研究现状5
2系统概述6
3方案选择6
4系统硬件电路的设计7
4.1.1AT89S52具有下列主要性能:
8
4.1.2AT89S52的引脚及功能8
4.2.1DS1302芯片介绍11
4.2.2DS1302的应用15
4.3液晶显示电路15
4.3.1液晶显示控制驱动器DS1302的特点15
4.3.2液晶显示控制驱动器HD61202的引脚功能16
4.3.3液晶显示控制驱动器DS1302的指令系统16
4.4键盘电路18
4.5闹铃电路18
5系统程序的设计18
5.1日历程序的设计18
5.2时间调整程序设计19
6测试结果21
7结论21
1绪论
1.1课题概述
1.1.1课题研究的背景
随着科技的不断发展,人们对数字钟的功能要求也日益丰富,传统的时钟已无法满足人们的需求。
数字时钟在性能和式样上都有着质的不同。
由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使数字时钟的功能和精度,都远远优于老式钟表。
因此数字时钟已成为人们日常生活中不可少的必需品。
多功能数字时钟是一种利用数字电路来显示年、月、日、时、分、秒、周数、温度的时钟系统,与传统的机械钟相比,它具有功能多、走时准、显示直观、无机械传动装置等优点,因而得到广泛应用。
随着人们生活环境的不断改善和美化,多功能数字时钟的应用将得到普遍化。
1.1.2课题研究的目的及意义
多功能数字时钟的用途十分广泛,具有走时准确,一钟多用等特点,在生活中已经得到广泛的应用。
数字时钟利用软硬件结合实现数字时钟的日期、时间调整、闹铃设置等功能。
具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点。
数字时钟不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具,而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落,有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代,应用前景广阔。
随着人类科技文明的发展,人们对于时钟的要求在不断提高,时钟已不仅仅被看出一种用来显示时间的工具,在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。
高精度、多功能、小体积、低功耗,是现代时钟发展的趋势。
在这种趋势下,时钟的数字化、多功能化已经成为现在时钟生产研究的主导设计方向。
1.2课题的国内外研究现状
目前,单片机渗透到我们生活的各个领域。
从各种智能IC卡的应用到导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制等,这些都离不开单片机。
单片机在多功能数字钟表中的应用意识非常普遍,但是人们只是对数字时钟的功能和操作非常熟悉,却缺少对它的内部结构及工作原理的了解。
以单片机作为数字钟核心控制器,通过对它的时钟信号进行计时功能,将其时间数据经单片机输出,利用显示器显示出来。
通过键盘可以进行调整和校准功能。
输出设备显示器可以用比码管显示技术更加优越的液晶显示技术。
以AT89S52为中心控制单元,釆用C语言编程,设计一个用LCD1602显示年、月、日、时、分、秒及温度的多功能数字时钟。
该时钟可实现日期和时间显示、时间调整、闹钟设置、温度自动识别显示多种功能,具有制作简单、调整方便、稳定性好等特点。
经实践制作、调试,证明设计可靠、方案可行。
1.3论文的主要研究内容
采用模块化完成对多功能数字时钟的设计。
基本功是准确显示“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”、“周数”、“温度”,并具有温度自动识别和调整年、月、日、时、分、秒和闹钟功能[1]。
2系统概述
该设计以AT89S52单片机为核心,构成单片机控制电路,结合DS1302时钟芯片,显示年、月、日、时、分、秒、周数、温度,全部信息用液晶显示。
人机接口由五个按键来实现,用这五个按键分别对时间、日期可调,并可对闹铃时间进行调整。
软件控制程序实现所有的功能。
整机电路使用+5V稳压电源,可稳定工作。
系统框图如图2-1所示,其软硬件设计简单,时间记录准确,可广泛应用于长时间连续显示的系统中。
图2.1系统框图
3方案选择
方案1:
不使用时钟芯片,而直接用AT89S52单片机来实现多功能数字时钟设计。
AT89S52是可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能和带8K字节闪烁的一种CMOS8位微处理器,俗称单片机。
单片机具有反复擦写1000余次擦除只读存储器。
由于在单个芯片中组合了闪烁存储器和闪烁存储器,因而AT89S52是一种高效的微型控制器,这就为许多嵌入式控制系统给出了廉价和灵活性高的方案[2]。
若采用单片机计时,利用它的一个16位定时器/计数器每50ms产生一个中断信号,中断20次后产生一个秒信号,然后根据时间进制关系依次向分、时、日、星期、月、年进位。
这样就实现了直接用单片机来实现数字时钟设计。
用单片机来实现数字时钟设计,无须外接其他芯片,充分利用了单片机的资源。
方案2:
与单片机为控制的核心设备,通常需要一个实时时钟,给一些事件实时记录时间、实时时钟芯片可以发挥作用。
多用并行接口时钟芯片,如MC146818、DS12887,等等。
他们已经能够完全满足单片机系统的需求实时时钟,但是芯片和单片机接口复杂,地址和数据总线连接,芯片尺寸大的足迹,近年来,各种串行接口芯片的应用程序越来越多在单片机系统中,串行接口实时时钟芯片有很多DS1302是综合性能更好,更便宜的串行接口实时时钟芯片。
利用单片机进行控制,采用DS1302作为实时时钟芯片,其三线接口SCLK、I/O、/RST与单片机进行同步通信,外加掉电存储电路、显示电路、键盘电路,即构成一个基本的多功能数字时钟系统,若还要添加其他功能,在这基础上外扩电路即可。
由于在系统设计时,需要考虑以下几点因素:
功耗低、精确度高、软件编程较简单,芯片的体积小、芯片成本低等,而DS1302芯片有上面所述的诸多优点,所以本设计采用方案2[3]。
4系统硬件电路的设计
按照系统设计功能的要求,初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、存储模块、键盘接口模块、显示模块和闹铃模块共6个模块组成,电路系统构成框图如图4-1所示。
主控芯片使用52系列AT89S52单片机,时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片DS1302,存储模块采用美国ATMEL公司生产的低功耗CMOS串行EEPROM存储芯片AT24C02。
DS1302作为主要计时芯片,可以做到计时准确。
更重要的是,DS1302可以在很小电流的后备(2.5~5.5V电源,在2.5V时耗电小于300nA)下继续计时,并可编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电,可以保证后备电源基本不耗电[4]。
4.1系统核心部分——闪电存储型器件AT89S52
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