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1、毕毕业业设设计计论论文文 论文题目：论文题目：基于单片机的定时闹钟的设计 系 部 电子通信工程系 专 业 通信网络与设备 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 摘 要 随着科技的快速发展和生活水平的不断提高，人们对时钟的精确度和实用性要求越来 越高。本文采用 AT89S52 单片机，通过 DS1302 日历芯片进行定时，并通过 LCD1602 液晶 进行显示。通过 C 语言程序编写，将设计出更准确定时、更省电的数字时钟。单片机数字时 钟具有设置时间、日期、星期的基本功能，并且能够显示年、月、日、时、分、秒、星期。 单片机数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化，实践证明单片机数字时钟具有更
2、加准确性、精密性等功能。 关键词：数字时钟；DS1302；LCD1602;AT89S52 ABSTRACT In daily life, time is science, technology and everyday life is one of the most basic physics, we often deal with temporal clocks, such as hand watch, wall clock, even on a computer program, the clock on the phone can be generalized a clock displ
3、ay on the clock, along with the rapid development of technology and the continuous improvement of living standards, people on the clocks accuracy and practical demand is higher and higher. Based on the single chip microcomputer principle, USES the monolithic integrated circuit AT89S52 series, throug
4、h the hardware circuit and software production procedure formulation, will design a more accurate timing, electricity - saving digital clock, SCM in performance or digital clock no matter in style have undergone a qualitative change, digital clock has proved microcontroller more accuracy, precision
5、sex etc. Function. KeyKey WordsWords Digital clock ; DS1302; LCD1602; 目录 摘 要 . 第第 1 章章 绪论绪论.1 1.1 单片机的发展史 1 1.2 单片机的应用 1 1.3 单片机发展趋势 2 第第 2 章章 系统的硬件设计与实现系统的硬件设计与实现.4 2.1 系统概述 .4 2.2 模块电路的设计 5 2.2.1 时钟电路.5 2.2.2 液晶 LCD1602 显示电路.7 2.2.3 复位电路与晶振电路.9 2.3 总体电路图设计 9 第第 3 章章 系统的软件设计与实现系统的软件设计与实现11 3.1 程序功能
6、 .11 3.2 编程思路 .11 3.3 程序设计流程图 .11 3.3.1 DS1302 软件设计流程图 .12 3.3.2 LCD1602 程序序流程图 13 3.4 写入显示数据到 LCD 子程序模块设计： .16 3.5 时间闹铃设置流程 .16 第第 4 章章 用用 P PROTEUSROTEUS ISISISIS 仿真仿真 17 4.1 简单项目设计过程 .17 4.2 仿真执行 .21 4.2.1 一般仿真21 第第 5 章章 系统组装与调试系统组装与调试23 5.1 硬件系统的组装与调试 .23 5.2 软件调试 .24 第第 6 章章 结束结束26 致谢致谢.27 参考文献
7、参考文献.28 附录附录.29 第 1 章 绪论 1.1 单片机的发展史 单片机是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。随着大规模集成电路 技术的发展，可以将中央处理器（CPU） 、数据存储器（RAM） 、程序存储器 （ROM）定时器计数器以及输入/输出（I/O）接口电路等主要计算机部件，集成 在一块电路芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上，都已具有了 微机系统的含义。由于单片机能独立执行内部程序，所以又称它为微型控制器 （Microcontroller） 。 单片机自从问世以来，性能在不断的提高和完善，它不仅能够满足很多应用 场合的需要，而且具有集成度高、功能强、速度快、体积小
8、使用方便、性能可靠、 价格低廉等特点。因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信、 智能接口、商业营销等领域得到广泛的应用，并且正在逐步取代现有的多片微机 应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视，所以更扩大了单片机的应用范围， 也进一步促进了单片机技术的发展，单片机的发展史大致可分为三个阶段。 第一阶段（1976-1978）：初级单片机微处理阶段。该时期的单片机具有 8 位 CPU，并行 I/O 端口、8 位时序同步计数器，寻址范围 4KB，但是没有串行口。 第二阶段（1978-1982）：高性能单片机微机处理阶段，该时期的单片机具 有 I/O 串行端口，有多级中断处理系统，15
9、位时序同步技术器，RAM、ROM 容量 加大，寻址范围可达 64KB。 第三阶段（1982-至今）：8 位单片机微处理改良型及 16 位单片机微处理阶 段。 1.2 单片机的应用 由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得 力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面： (1) 单片机在智能仪表中的应用 单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自 动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。 (2) 单片机在机电一体化中的应用 机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子 技术、计算机技术于一体，具
10、有智能化特征的机电产品，例如微机床、钻床等。 单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点， 可大大提高机器的自动化、智能化程度。 (3) 单片机在实时控制中的应用 单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖 端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。单片机的 实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作 效率和产品质量。 (4) 单片机在分布式多机系统中的应用 在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能 各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工
11、 作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现 场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置 于恶劣环境的前端工作。 (5) 单片机在人类生活中的应用 自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、 收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜 爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。 1.3 单片机发展趋势 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，其发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方 面发展。下面是单片机的主要发展趋势
12、： (1) CMOS 化 近年，由于 CHMOS 技术的进小，大大地促进了单片机的 CMOS 化。CMOS 芯片 除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理 状态。这也是今后以 80C51 取代 8051 为标准 MCU 芯片的原因。因为单片机芯片 多数是采用 CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS 电路的特点是低功耗、 高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的 TTL 电路速度快，但功耗和 芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了 HMOS（高密度、高速度 MOS） 、CHMOS 工艺以及 CHMOS 和 HMOS 工艺的结合。目前生产的
13、CHMOS 电路已达到 LSTTL 的速度，传输延迟时间小于 2ns，它的综合优势已大于 TTL 电路。因而， 在单片机领域，CMOS 电路正在逐渐取代 TTL 电路。 (2) 低功耗化 单片机的功耗已从 mA 级，甚至 1uA 以下；使用电压在 36V 之间，完全适 应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗 干扰能力以及产品的便携化。 (3) 低电压化 几乎所有的单片机都有 WAIT、STOP 等省电运行方式。允许使用的电压范围 越来越宽，一般在 36V 范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达 12V。目前 0.8V 供电的单片机已经问世。 (4) 低噪声
14、与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容 性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。 第 2 章 系统的硬件设计与实现 2.1 系统概述系统概述 本系统是由 AT89S52 单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在 3V 超低压环境中工作；显示部份使用 LCD1602B 液晶模块进行数字显示，1602B 液晶模块可以显示 2 行 16 个字符，有 8 位数据总线 D0D7,和 RS、R/W、EN 三 个控制端口，工作电压为 5V，并且带有字符对比度调节和背光。该模块也可以 只用 D4-D7 作为四位数据分两次传送，
15、这样就可以节省 MCU 的 I/O 口资源，系 统主要由晶振电路、复位电路、时钟电路部分、中央处理单元、晶显示部分组成， 单片机数字时钟的设计流程如图 2.1 所示。电路总体框图设 单片机单片机 AT89S52 LCD1602 DS1302DS1302 时钟芯片时钟芯片 复位电路复位电路 按键按键 电路电路 晶振晶振 蜂鸣器蜂鸣器 电源电源 图 2.1 电路总体框架图 2.2 模块电路的设计模块电路的设计 2.2.1 时钟电路 时钟电路为整个单片机系统产生时间基准，是单片机系统必须的部分；本 系统采用美国 DALLAS 公司推出的 DS1302 实时时钟芯片，工作电压为 2.5V- 5.5V，
16、采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发式一次传送多个字节的 时钟信号或 RAM 数据，该芯片是采用串行方式的实时时钟芯片，串行方式的实 时时钟芯片大多数是将地址线、数据线、控制线合为一根串行传输数据的传号线， 这种方式的有点是信号线少、电路连接简单、节省系统资源和电路板的面积，缺 点是程序编写复杂、工作量比较大，且操作速度较慢，接下来我们来分析一下 DS1302 的性能与原理。 DS1302 的性能： 、 计算 2100 年之前的秒、分、时、日、星期、月和年，能进行闰年调整； B、31 字节数据 RAM； C、引脚与 TTL 兼容； D、工作电流小于 300nA,有备份电源和涓流充电能力； DS1302 引脚定义： I/O：数据输入/输出引脚 SCLK：串行时钟输入引脚 RST 复位引脚 GND：接地引脚 Vcc1、Vcc2：工作电源、备份电源引脚 X1、X2：晶振接入管脚。晶振频率为 32.768KHz。 DS1302 的操作：命令字格式如图
