单片机电子时钟.docx

单片机电子时钟.docx

《单片机电子时钟.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机电子时钟.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

单片机电子时钟

课题一电子时钟

目录

1课程设计要求..................................................2

2课程设计分析设计..............................................3

2.1课程设计方案.............................................3

2.2主要元器件介绍...........................................3

2.2.1AT89C52芯片的介绍.......................................2

2.2.2DS130...................................................7

3系统硬件设计..................................................8

3.1晶振电路..................................................8

3.2复位电路..................................................9

3.3按键电路.................................................10

3.4.LED数码管显示接口电路的设计...........................11

3.5蜂鸣器....................................................12

4软件流程图...................................................13

5程序的源代码清单.............................................14

6调试运行结果及分析...........................................14

7课程设计总结.................................................15

8参考文献.....................................................16

附录：

程序源代码清单............................................17

1.课程设计要求

请设计一个基于单片机的电子时钟，画出硬件电路图、编写相应的软件，完成电子时钟的任务，并进行proteus仿真。

该控制任务应该完成下列功能：

1.掌握AT89C52实验开发系统中的实验模块原理。

2.综合运用实验模块，用89C52开发设计具有一定功能的单片机控制系统，进行软、硬件设计及调试。

3.写出完整的设计任务书：

摘要、目录、正文、结论、参考文献、附录。

4.时间以24小时为一个周期;电子钟的格式为：

**时**分**秒，由左向右分别为：

时、分、秒。

完成显示由秒由00一直加1至59，再恢复为00；分由00一直加1至59，再恢复00;时由00一直加1到23，再恢复00。

5.为了保证计时的稳定及准确须计时采用时钟芯片1302

6.设计电子时钟原理图，学习用PROTEL画出该原理图，并用proteus进行仿真；设计和绘制软件流程图，用C语言进行程序编写；进行调试。

2.课程设计分析设计

2.1课程设计方案

AT89C52的P0口和P2口外接由6个LED数码管（LED7～LED0）构成的显示器，用P0口作LED的段码输出口，P2口作LCD的位控输出线，P1口外接三个按键S1、S2、S3构成键盘电路。

简易电子钟的功能不复杂，采用其现有的I/O便可完成。

按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：

按键电路、复位电路、晶振电路、电源、显示电路、主控电路。

数字电子钟总体电路结构框图如下图所

图2.1硬件框图

2.2主要元器件的介绍

2.2.1AT89C52芯片的介绍

AT89C52是本设计最核心的软件，它是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复摖写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大。

AT9C52单片机适用于许多较为复杂的控制应用场合。

2.2AT89C52管脚图

AT89C52为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，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。

P0口：

P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。

作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。

　　在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。

在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

P1口：

P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。

作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。

　　P2口：

P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。

　　在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。

在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@RI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。

Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。

P3口：

P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。

此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。

P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表1所示:

P3口各位的第二功能

P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。

RST:

复位输入。

当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。

ALE/PROG:

当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。

一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。

要注意的是：

每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

　　对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。

XTAL1：

振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。

XTAL2：

振荡器反相放大器的输出端。

2.2.2DS1302

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/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。

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RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。

上电运行时，在Vcc>2.0V之前，RST必须保持低电平。

只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。

I/O为串行数据输入输出端（双向），后面有详细说明。

SCLK为时钟输入端。

下图为DS1302的引脚功能图：

3.系统硬件设计

采用AT89C52芯片作为硬件核心，以AT89C52最小系统为基础。

时钟电路由高精度低功耗的DS1302提供，输入部分采用四个独立式按键S1、S2、S3。

显示部分为6个LED数码管。

其详细线路连接如下图。

3.1晶振电路

每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。

晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。

在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。

高级的精度更高。

有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。

晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。

通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。

3.2复位电路

为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。

一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。

由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。

复位电路工作原理如右图所示，VCC上电时，C充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。

工作期间，按下S，C放电。

S松手，C又充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位。

几个毫秒后，单片机进入工作状态。

3.3按键电路

为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘用来校正数码管上显示的时间.用户可以通过按键来实现计时中断，当需要调整时间时按下按键A进入调试状态，B按键为上调（+）C按键为下调（-）可以依次对秒、分、时进行调整。

3.4LED数码管显示接口电路的设计

在液晶显示屏占领了一定地位时，数码管仍具有其不可磨灭的光芒。

其具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度比较高，精确可靠，操作简单。

数码管采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。

故选择了数码管。

数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点com，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点），如下图所示。

实验中通过控制各个LED的亮灭来显示数字。

3.5蜂鸣器

该电路采用晶体管Q7来驱动蜂鸣器，BUZZER与P3.0口相连，当P3.0口输出高电平时，蜂鸣器不响；当P3.0输出低电平时，蜂鸣器发出响声。

控制P3.0口输出高、低电平的时间变化频率，可以改变蜂鸣器发出声音。

4.软件流程图

5程序的源代码清单

源代码见附录。

6调试运行结果及分析

软件调试：

打开软件建立NewProject，打开一个新项目，保存此项目，输入工程文件名后，并保存工程文件的目录。

为项目文件选择一个目标器件，即AT89C52。

上述设置好以后，创建源程序文件代码并保存。

把源文件添加的项目中，用鼠标指在目标工作区，选择需要添加到项目的文件。

开始编译。

调试结果总体比较满意，基本上实现了本次课程设计的基本要求。

但是在一些地方还是不太理想。

比如在DS1302器件上使用不同的上拉电阻，会导致数码管显示的时间走得或快或慢，时间不准。

在进行调试的时候，发现数码管与单片机之间用分线的形式连接三极管及电阻，数码管不会显示，而用总线则没有问题。

调试结果如下图。

7．课程设计总结

本次课程从基本方案的制定，再到硬件电路的选择，到制作电路完成，最后进行程序调试。

在此期间我遇到很多困难，尤其是在做仿真时结果经常出不来。

经过仔细检查，仿真线路是没有错的，可结果就是不行。

这说明了可能是仿真软件的。

经过一次又一次品尝到了解决问题的喜悦,最终提前完成了要求的全部功能，并在空闲的时间里加入了一些创新的部分。

在此次课程设计中我发现了自己知识的不足，通过一周的学习、实践，我学到了很多东西。

通过此次课程设计的教学实践，进一步学习、掌握单片机应用系统的有关知识，加深了解单片机的工作原理。

初步掌握简单单片机应用系统的设计、制作、调试的方法。

提高动手实践能力。

通过这次对数字时钟的设计，让我系统的了解和学会应用单片机C语言来对所需实现的功能进行编程。

我会在以后的学习生活中弥补我所缺少的知识。

本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。

在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争。

8参考文献

倪晓军，单片机原理与接口技术教程，清华大学出版社，2009年.

王昊天，李海涛，王志强等.《PIC单片机原理与应用》.机械工业出版社，2010.

李群芳，单片机微型计算机与接口技术.2版.北京：

电子工业出版社，2005.

刘守义，王静霞，单片机应用技术，西安电子科技大学出版社，2002.

崔凤波.《数字电子技术》.大连理工大学出版社，2007.7.

附录

主要源代码如下：

#include"reg51.h"

#include

sbitDS1302_CLK=P3^6;

sbitDS1302_IO=P3^5;

sbitDS1302_RST=P3^7;

sbits1=P1^2;

sbits2=P1^5;

sbits3=P1^7;

chardisp1,disp2,disp3,disp4,disp5,disp6,tiao,tt,flag;

Unsignedcharcodetab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};

unsignedcharsecond,minute,hour,week,day,month,year;//秒、分、时、

Unsignedchartime[]={0x06,0x03,0x14,0x03,0x72,0x00,0x00,0x12,0x06,0x06/*,14,32,55*/};//初始时间数组

voiddelay1（void）

{

intk;

for（k=0;k<400;k++）;

}

voiddisplay（void）

{

disp2=second/16;

disp1=second%16;

disp4=minute/16;

disp3=minute%16;

disp6=hour/16;

disp5=hour%16;

P2=0x01;

P0=tab[disp6];

delay1（）;

P2=0x02;

P0=tab[disp5];

delay1（）;

P2=0x04;

P0=tab[disp4];

delay1（）;

P2=0x08;

P0=tab[disp3];

delay1（）;

P2=0x10;

P0=tab[disp2];

delay1（）;

P2=0x20;

P0=tab[disp1];

delay1（）;

}

voidInputByte（unsignedcharbyte1）

{

chari;

for（i=8;i>0;i--）

{

DS1302_IO=（bit）（byte1&0x01）;

DS1302_CLK=1;

_nop_（）;

DS1302_CLK=0;

byte1>>=1;

}

return;

}

unsignedcharoutputbyte（void）

{

unsignedchari;

unsigneducdat=0;

for（i=8;i>0;i--）

{

DS1302_IO=1;

ucdat>>=1;

if（DS1302_IO）ucdat|=0x80;

DS1302_CLK=1;

_nop_（）;

DS1302_CLK=0;

}

return（ucdat）;

}

voidwrite_ds1302（unsignedcharaddr,unsignedcharTDat）

{

DS1302_RST=0;

_nop_（）;

DS1302_CLK=0;

_nop_（）;

DS1302_RST=1;

InputByte（addr）;

_nop_（）;

InputByte（TDat）;

DS1302_CLK=1;

_nop_（）;

DS1302_RST=0;

}

unsignedcharread_ds1302（unsignedcharaddr）

{

unsignedchartimedata;

DS1302_RST=0;

_nop_（）;

DS1302_CLK=0;

_nop_（）;

DS1302_RST=1;

InputByte（addr）;

timedata=OutputByte（）;

DS1302_CLK=1;

_nop_（）;

DS1302_RST=0;

return（timedata）;

}

voidinitial_ds1302（）

{

write_ds1302（0x8e,0x00）;//写保护寄存器，在对时钟或RAM写前WP一定要为0

write_ds1302（0x84,time[7]）;//时

write_ds1302（0x82,time[6]）;//分

write_ds1302（0x80,time[5]）;//秒

write_ds1302（0x8e,0x80）;//写保护寄存器//写

}

voidread_time（）

{

second=read_ds1302（0x81）;//秒寄存器

minute=read_ds1302（0x83）;//分

hour=read_ds1302（0x85）;//时

}

voidkey（）

{

tt=0;

flag=0;

tiao=0;

while（s1==0||tt==1）//判断调节按钮是否按下

{

tt=1;

if（flag==0）{tiao++;flag=1;}

if（tiao==1）

{

while（s1==0）;

display（）;

if（s2==0）

{while（s2==0）;write_ds1302（0x80,++second）;}

if（s3==0）

{while（s3==0）;write_ds1302（0x80,--second）;}//调秒

if（s1==0）flag=0;}

if（tiao==2）

{

while（s1==0）;

display（）;

if（s2==0）

{while（s2==0）;write_ds1302（0x82,++minute）;}

if（s3==0）

{while（s3==0）;write_ds1302（0x82,--minute）;}//调秒

if（s1==0）flag=0;

}

if（tiao==3）

{

while（s1==0）;

display（）;

if（s2==0）

{while（s2==0）;write_ds1302（0x84,++hour）;}

if（s3==0）

{while（s3==0）;write_ds1302（0x84,--hour）;}//调秒

if（s1==0）flag=0;

}

if（tiao==4）tt=0;

}

}

voidmain（void）

{

inti=10;

initial_ds1302（）;//初始化DS1302

while

（1）

{

read_time（）;//读取时间

display（）;//显示时间

key（）;

}

}