实时日历时钟系统设计.docx
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实时日历时钟系统设计
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
摘
要
在现今社会,随着电子产品的不断进展,许多电子设备都趋于智能化,人们都基
本熟悉这些电子产品的大体功能,但是却很少人明白它的内部结构和工作原理。
这
些设备大部份都含有CPU操纵器或是单片机,其中单片机以其COMS化、体积小、
本钱低、运用灵活、易于产品化等一系列优势,这些年取得迅猛的进展和推行,普遍
的应用于工业自动操纵,通信设备,家用电器等各个领域。
本设计的日历时钟产品是小型电子产品。
主若是以单片机AT89C51为总操纵器,
由时钟芯片DS12C887读取时刻数据与掉电贮存,用键盘来完成对时刻调整,最后通
过1602液晶显示器显示出来,从而达到显示时刻的目的。
日历时钟普遍的应用于个
人家庭和车站、医院、商场、办公室等公开场合,成为人们日常生活中不可少的必
需品。
因此,本设计具有相当重要的现实意义和有效价值。
关键词:
日历时钟;单片机;1602液晶显示;DS12C887
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Abstract
Withthecontinuousdevelopmentofelectronicproductsintoday'ssociety,many
electronicdeviceshavetendedtobeintelligent,peoplearebasicallyfamiliarwiththebasic
functionsoftheseelectronicproducts,yetfewpeopleknowaboutitsinternalstructureand
workingprinciple.mostofwhichcontainingCPUcontrollerormicrocontroller.Inrecent
years,Microcontrollerhasbeentherapiddevelopmentandlarge-scalepromotionwithits
withitsCOMS,smallsize,lowcost,flexibleuse,easy-to-productsuchasanumberof
advantages.Ithasbeenwidelyusedinvariousfieldsofindustrialcontrolsystems,
communicationsequipment,andhouseholdappliances.
Thedesignoftheproductissmallcalendarclockelectronicproducts.Mainlybased
onAT89C51microcontrollercontroller,bytheclockchipDS12C887accesstimedataand
power-downstorage,andusethekeyboardtocompleteontimetoadjust,andfinally
LCD1602monitordisplay,soastoachievethepurposeofdisplaytime.Thecalendarclock
iswidelyusedinindividualhouseholds,aswellasrailwaystations,hospitals,shopping
malls,officesandotherpublicplacestobecometheindispensablenecessitiesofdailylife.
Therefore,thedesignhasveryimportantrealisticsignificanceandpracticalvalue.
Keywords:
Calendarclock;Microcontroller;LCD1602;DS12C887
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目
录
第一章绪
论..........................................................1
实时日历时钟的背景..............................................1
实时日历时钟的意义..............................................1
实时日历时钟的应用..............................................1
第二章设计思路........................................................3
系统概述........................................................3
芯片与方案选择..................................................3
单片机的选择方案..........................................3
时钟芯片的选择方案........................................4
显示模块的选择方案........................................4
电路设计最终方案确信............................................5
第三章系统的硬件设计与实现............................................6
主操纵模块......................................................6
AT89C51单片机结构及原理...................................6
AT89C51单片机的连接图.....................................9
时钟模块.......................................................10
时钟芯片DS12C887结构与原理..............................10
DS12C887与单片机的连接...................................14
显示模块.......................................................15
LCD1602的结构及原理......................................15
LCD1602与单片机的连接....................................20
键扫描模块.....................................................20
电源模块.......................................................21
第四章系统软件程序设计...............................................22
主程序设计.....................................................22
时钟芯片DS12C887程序设计......................................25
显示部份程序设计...............................................26
键盘操纵程序设计...............................................28
第五章调试结果及说明.................................................30
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系统调试.......................................................30
调试结果显示...................................................30
结
论................................................................32
参考文献..............................................................33
附录实时日历电子钟设计电路原理图.....................................34
谢
辞................................................................35
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第一章绪
论
实时日历时钟的背景
在20世纪后期,电子技术的飞速进展,现代电子产品在各个领域取得普遍的应用,
对社会经济的进展和提高有专门大的帮忙,同时也使电子设备的性能有了相当大的提
高,也加速了产品的更新换代[1]。
目前,单片机正朝着高性能和多品种方向进展,可
以很容易地组装成各类智能操纵设备和各类智能仪表。
能够针对性地解决操纵任务,
关于从简单到复杂的类型,已取得资金的最正确价值。
抗干扰能力强,适应较广的温度
范围,能够在不利的条件下靠得住运行,这是其它机型所不具有的。
能够容易地实现多
机操纵,并提高整个系统效率和靠得住性。
单片机模块中最多见的是日历时钟,日历时
钟是一种用数字电路技术实现年、月、日、时、分、秒计时的装置,具有专门好的准确
性和直观性,而且没有机械方面的装置,利用寿命长。
实时日历时钟的意义
在这快速进展的年代,时刻对人们来讲是愈来愈宝贵,在快节拍的生活时,人们
往往忘记了时刻,一旦碰到重要的情形而忘记了时刻,这将会带来专门大的损失。
因此
咱们需要一个按时系统来提示这些忙碌的人,而实时日历时钟显现,给人们带来了极
大的方便。
实时日历时钟是单片机读取时钟芯片的数据,通过显示器实现对年、月、日、时、
分、秒显示的一个计时装置。
实时日历时钟计时精度高,具有专门好的稳固性,利用方
便,不需要频繁调整。
在运算机系统中时钟电路具有相当重要的作用,是确保该系统
能稳固运行的基础。
时钟在单片机应用系统中有两种含义:
第一,能够保障系统正常
运行基准信号,要紧由晶振电路和一些外围的电路组成,单片机的工作速度由晶振频
率决定;第二个是一个系统的标准时钟,它能够用不同的两种方式实现:
一是是软件
实施,即通过单片机内部的按时/计数器来实现,由于误差比较大咱们一样不采纳这
种方式;二是利用外加时钟芯片来实现,适用于精度相当高的地址,市场上要紧的时
钟芯片有:
DS1302,DS12C887,X1203等,这些芯片都能知足精度的要求。
实时日历时钟的应用
本文设计的日历时钟是一种小型智能家用电子产品。
利用单片机AT89C51为总
1
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操纵器,由时钟芯片DS12C887读取时刻数据与掉电贮存,用键盘来完成对时刻调整,
最后通过1602液晶显示器显示出来。
咱们天天都在和时刻打交道,人们上下班有时刻规定,开会有时刻规定,上课有
时刻规定等等许多场合咱们与时刻打交道,因此日历时钟是咱们天天都用到的电子产
品。
尤其是实时日历时钟在各个公开场合取得普遍的应用,是人们生活中不可缺少的
必需品。
因此,本设计具有相当重要的现实意义和有效价值。
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第二章设计思路
系统概述
由于本次设计要实现的功能相对单一(要紧能够进行长时刻的记录包括日历、星
期在内的时刻信息,而且存储的时刻信息在掉电情形下能够保留较长时刻),因此设
计思路也比较清楚。
由于本设计是实时日历时钟显示系统设计,依照要求能够把系统分为单片机主控
制模块(包括复位电路和晶振电路)、按键模块、电源模块、显示模块、时钟模块。
主控模块利用的芯片是AT89C51单片机;时钟模块利用的芯片是美国DALIAS公司
推出的DS12C887;显示模块利用液晶显示器LCD1602。
其电路系统结构框图如图
2-1所示。
晶振电路
单
复位电路
键盘模块
电源模块
片
机
主
控
制
模
块
显示模块
时钟模块
图2-1结构框图
芯片与方案选择
本设计是关于实时日历时钟的设计,对日历时钟这种电子产品有比较多的种类,
因此在芯片的选择和方案的选择是相当重要的。
若是在芯片和方案的选择上走对了路
径,关于本设计来讲,能够减小难度,降低本钱,更快的完成设计。
单片机的选择方案
采纳AT89C51作为本次设计的核心硬件,它是一种带4K字节FLASH存储器
(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压、高性能
CMOS8位微处置器,俗称单片机[2]。
AT89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除
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只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器能够反复擦除1000次。
该器件采
用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出
管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,因此ATMEL
的AT89C51是一种高效微操纵器,AT89C51是它的一种精简版本。
AT89C51单片机
为很多嵌入式操纵系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
因此采纳AT89C51作为
主操纵系统。
时钟芯片的选择方案
若是用单片机的按时/计数器直接提供秒信号,通进程序实现年、月、日、礼拜、
时、分、秒的计数。
这种方式是节约了一些外用其它芯片的本钱,但是本设计是预备
实现高精度的日历时钟系统,由于只用单片机来实现日历时钟的显示误差比较大,不
适合本设计的要求。
因此本设计不采纳此种方式。
利历时钟芯片DS12C887来实现日历时钟,不仅因为它能产生世纪、年、月、日、
礼拜、时、分、秒时刻信息,更在于它符合本设计的设计要求,即能够实现显示时刻
的高精度,误差小的要求。
由于其内部增加了世纪寄放器,因此可利用硬件电路解决
“千年”问题;另外,DS12C887自带锂电池,故在外部掉电时,其内部时刻信息还
能够维持10年之久。
而且该芯片还能够与MC146818的管脚兼容;可用二进制或BCD
码表示日历和闹钟信息;有12和24小时两种制式,12小时制时有AM和PM提示;
数据/地址总线能够复用;带有128字节RAM。
因此本设计采纳DS12C887作为时钟
芯片。
显示模块的选择方案
显示数据中常经常使用到的有发光二极管LED、液晶显示器LCD和等离子显示器等。
本次设计预备选用的是液晶显示器LCD1602,它具有体积小、重量轻、功耗极低、
显示内容丰硕等特点,而且关于多位显示最为适合。
通过它的字符产生器CGROM存
储的字符可知,它是专门用于显示字母、数字、符号的,而且点阵字符之间有必然点
距的距离,起到了字符间距和字符行距的作用[3],超级适合本设计的要求。
因此采纳
LCD1602作为本设计的显示模块。
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电路设计最终方案确信
依照芯片与方案的论述,可知本设计以单片机AT89C51作为总操纵器,时刻数
据是通过时钟芯片DS12C887来读取,并通过1602液晶显示器显示出来,按键实现
对时刻的调整和闹钟的设置。
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第三章系统的硬件设计与实现
依照本次设计的一些要求,咱们初步能够划分为AT89C51主操纵模块,键扫描
模块,电源模块,LCD1602显示模块,DS12C887时钟模块五大模块。
硬件电路图如
图3-1所示。
键扫描模块
电源模块
AT89
C51主
操纵
模块
LCD1602
显示模块
DS12C887
时钟模块
图3-1硬件电路图
主操纵模块
本设计的主操纵器,采纳MCS-51系列的AT89C51单片机。
下面要紧介绍AT89C51
单片机结构及原理和其连接电路。
AT89C51单片机结构及原理
单片微型运算机(sing-chipMicrocomputer),简称单片机。
确实是将中央处置器
(CPU)、只读存储器的ROM)、按时器/计数器和I/O接口电路等集成在一块集成
电路芯片上的微型运算机[16]。
又称为嵌入式微操纵器。
AT89C51是低电压,高性能CMOS8位单片机,它是被Atmel公司的高密度非易
失性存储器技术制造,Flash程序存储器许诺在系统中可编程,相当于常规的编程器,
而且对许多复杂的关于操纵方面的应用处合都适用[4]。
AT89C51单片机的要紧性能特点有:
(1)与MCS-51系列的单片机不管在指令仍是引脚方面都兼容;
(2)4kbytes的可编程Flash存储器;
(3)擦写的周期可达一千次;
(4)权静态操作:
0Hz~33Hz;
(5)5个中断源;
(6)相当低的功耗和掉电模式[5]。
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(7)看门狗按时器;
(8)2个16位的按时/计数器;
(10)32个数据地址复用总线;
(11)片内时钟振荡器,可编程串行通道;
(12)128*8bytes内部随机存储器;
AT89C51单片机的引脚散布图如图3-2所示。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
RST
P3.0(RXD)
P3.1(TXD)
P3.2(INT0)
P3.3(INT1)
P3.4(T0)
P3.5(T1)
P3.6(WR)
P3.7(RD)
XTAL2
XTAL1
GND
VCC
P0.0(AD0)
P0.1(AD1)
P0.2(AD2)
P0.3(AD3)
P0.4(AD4)
P0.5(AD5)
P0.6(AD6)
P0.7(AD7)
EA/VPP
ALE/PROG
PSEN
P2.7(A15)
P2.6(A14)
P2.5(A13)
P2.4(A12)
P2.3(A11)
P2.2(A10)
P2.1(A9)
P2.0(A8)
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
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21
图3-2
AT89C51引脚散布图
1.电源引脚
VCC(40):
电源端,接+5V电压。
GND(20):
接地。
2.外接晶振引脚
由于本设计采纳内部时钟,因此在XTAL1(19)和XTAL2(18)端外接晶振。
3.操纵信号引脚
(1)RST(9):
复位信号输入端。
若是该引脚上有持续两个以上的机械周期显现
高电平,那么单片机执行复位。
(2)ALE/PROG(30):
地址锁存许诺信号输入端。
当单片机访问外部扩展程序
存储器或数据存储器时,ALE信号的下降沿锁存地址信号的低8位。
(3)PSEN(29):
片外ROM读选通信号。
(4)EA/VPP(31):
外部ROM访问操纵信号。
EA=0,单片机直接读取外部ROM。
EA=1,单片机从内部ROM的0000H单元开始访问,到存储器最后地址后,假设有外
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部ROM,那么接着访问。
4.并行I/O口
P0口(39-32):
双向8位三态I/O口,每一个I/O都能够单独操纵。
51单片机P0
内没有上拉的电阻,都是高阻态,因此不能够单独的输入高低电平,需要接上拉电阻,
才可正常利用,一样选择10kΩ的电阻。
P1口(1-8):
8位准双向I/O口,每一个口能够独立操纵,内带上拉电阻。
P1口
输出没有高阻态,输入也不能锁存,因此它不是真正的双向I/O口。
“准双向”确实是
该口当做输入之前,必需向该口进行写1的操作,如此单片机才能读出外部信号。
对
于51单片机口的另外一个功能是T2按时/计数器外部输入,引脚的第二个
功能是T2EX捕捉、重装触发,即T2的外部操纵端
[6]
。
表3-1引脚号第二功能
P2口(21-28):
8位准双向I/O口。
每一个I/O都能够单独操纵,内部有上拉电阻,
与P1的大体相同。
P3口(10-17):
多用途口。
每一个I/O都能够单独操纵,内有上拉电阻。
第一功
能与P2口大体相同。
第二功能各I/O口的概念如表3-2所示。
表3-2
AT89C51第二功能表
8
端口引脚
兼用功能
RXD(串行输入口)
TXD(串行输出口)
INT0(外部中断0)
INT1(外部中断1)
T0(定时器0的外部输入)
T1(定时器1的外部输入)
WR(外部数据存储器写选通)
RD(外部数据存储器读选通)
引脚
第二功能
T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出
T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制)
MOSI(在系统编程用)
MISO(
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