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1、. . .基于DS12C887时钟芯片的高精度时钟的设计毕业论文目 录第1章 绪论1 1.1 研究背景1第2章 方案论证选择2 2.1时钟计时的方案选择2 2.2显示部分的方案选择3第3章 系统组成4 3.1.1 系统原理与硬件设计4 3.1.2 硬件选择5 3.1.3单片机STC89C52中文资料5 3.1.4 STC单片机最小系统9第4章 系统硬件电路设计10 4.1.1晶振电路10 4.1.2复位电路10 4.1.3程序下载接口11 4.2.1 1602液晶概述11 4.2.2 1602液晶引脚功能11 4.2.3 1602读写时序图12 4.2.4 1602LCD的一般初始化（复位）过
2、程14 4.2.5 1602LCD的电路连接15 4.3.1 DS12C887概述15 4.3.2 DS12C887引脚功能16 4.3.3 DS12C887读写时序17 4.3.4 DS12C887流程图17 4.3.5 时钟芯片引脚介绍18 4.3.6 4个控制寄存器介绍19 4.4闹铃电路21 4.5 独立键盘电路21 4.6 电源模块21结论23参考文献25谢辞26附录1 硬件实物图27附录2 程序代码28.参考资料.第1章 绪论1.1 研究背景传统时钟芯片在电源断电时部的时间芯片就会停止计时，所以需要额外使用一个备用的电源向时钟芯片供电，这样会使系统功耗增大，体积变大。单一功能定时时
3、钟只提供年，月，日，时，分，秒的时间信息和日历功能，多功能时钟除了提供时间信息和日历功能以外，通常还具有报警，定时，闹钟等功能。采用单片机STC89C52和时钟日历芯片DS12C887设计并且制作出来的电子钟，一个月的时间里只有1秒的误差1，比DS1302,DS1307，PCF8485等的芯片设计出来的时钟更精确2时钟按照工具接口方式不同可以分为并行接口时钟和串行接口时钟，并行接口时钟的特点是：传输速度快，但是硬件数目多，接线数目多，产品体积大。串行接口时钟的特点：传输线少，成本低，产品体积小。缺点是传输速度慢。时钟芯片的种类也越来越多，对时钟芯片的要求越来越高，比如精度高，体积小，功耗低，性
4、能稳定，功能齐全，使用方便，技术更新灵活。所以设计一款体积小，工作稳定，时间精确的时钟具有十分重要的意义。第2章 方案论证选择2.1时钟计时的方案选择 方案一：传统的基于单片机的时钟设计可以采用单片机部的晶振来产生脉冲，然后通过单片机部的计时器经过分频产生秒脉冲，然后通过软件编程来实现时钟的显示，这种设计方案的优点是外围器件少，电路简单清晰，电路焊接容易，出问题的故障几率小。但是这种方案需由软件编程来实现秒脉冲的产生，编程相对来说比较复杂，而且也不利于排除故障，维修起来不方便。由于单片机部时钟会产生误差，即使设计时间误差补偿程序也很难实现提供准确时间的功能。这种设计还有一个非常大的缺点就是如果
5、单片机断电，芯片里的时间计时就停止，再次上电时又从初始设定重新计时，这样就需要在每次上电都调整时间，比较麻烦。 方案二：在传统的基于单片机的数字时钟设计的基础上经过一些改进，引入DS12C887时间芯片，本次设计可分为两部分：硬件部分包括：体积小功能丰富的STC89C52单片机3、具有掉电保护的DS12C887时钟芯片4电路简单易于实现的1602LCD液晶显示器5，键盘输入电路等。具体说来，系统智能控制部分由单片机及其相关的外围电路6组成，外围电路包括解决死机等问题的复位电路7、波形稳定的晶振电路8、键盘设计、闹铃电路以及合适的直流电源电路9。利用单片机将复位电路、能够降低功耗和减少显示器外部
6、引线的显示电路10、电源电路等正确的连接在一起，并通过单片机的编程来实现本次设计任务中的要求。软件部分主要包括了主程序模块，DS12C887模块，LCD1602模块，键盘控制模块。DS12C887芯片具有掉电保护功能，部自带锂电池，能够在断电的情况下保持时间信息，等到外部电路恢复供电之后能够不必调整时间，为时钟的校时操作节省了很多时间，而且这种设计更节能，在需要观察时间的时候比如白天就可以给主电路通电。而在夜晚不需要观察时钟的时候就可以给主电路断电，这样可以节约大量电能。 时间芯片DS12C887采用了部集成晶振的电路，并且具有部温漂补偿电路设计。能够准确计时，提供精确的时间，这样就简化了电路
7、的器件选择，另外也使程序的设计更加简洁。在硬件设计方面，由于只增加了一个DS12C887时间芯片，因此并不是特别复杂，而且这种独立计时的设计使得产品排故更加方便。第二种方案更加准确而且电路硬件设计更加简单，软件设计更加简洁，因此采用第二种方案。2.2显示部分的方案选择1.数码管显示，8段数码管显示虽不需要复杂的驱动程序，可视围宽，但硬件制作成本高，硬件电路的设计复杂。2. LCD1602 液晶显示，液晶显示最大的特点就是界面简洁,已经广泛应用于现代工业控制和智能化仪器仪表等地方,己经成为单片机开发领域典型模块之一。能够方便的显示文字和数字。3.LCD1602液晶显示时屏幕不会有闪烁。液晶操作方
8、便，且与单片机的接口电路简单，接线面积小，大大提高了万年历的性能。所以最终选择LCD1602液晶显示方案。第3章 系统组成3.1.1 系统原理与硬件设计本次的设计题目是电子万年历设计，要求实现年、月、日、时、分、秒的正常显示，需要硬件和软件的结合来实现。本次设计利用时钟日历芯片DS12C887的特性和STC89C52单片机的功能利用实现的。根据设计的要求万年历要显示年、月、日、时、分、秒的显示同LCD1602。在明确本次设计思路之后，画出设计框图，总体框图如图2.1所示。图1 设计总体框图图2 系统电路原理图3.1.2 硬件选择（1）时钟芯片选择 选用DS12C887时钟芯片。（2）单片机的选
9、择 选用STC89C52单片机，并配备11.0592MHz晶振，复位电路采用上电复位。（3）显示电路选择 采用LCD1602液晶显示。（4）电源选择 采用直流5V电源供电。3.1.3单片机STC89C52中文资料STC89C52 是STC公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机片含8K byTES的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用STC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，片置通用8位中央处理器（CPU ）和FLASH由存储单元， STC89C52单片功能强大，适用于许多电
10、子产品。主要性能参数：1.与Mcs-51产品指令和引脚完全兼容。2.8字节可重擦写FLASH闪速存储器3.1000 次擦写周期4.全静态操作：0HZ-24MHZ5.三级加密程序存储器6.256X8字节部RAM7.32个可编程I/0口线8.3个16 位定时计数器9.8个中断源10.可编程串行UART通道11.低功耗空闲和掉电模式图3 STC89C52外部引脚图Vcc:电源电压GND:地线P0：P0口是一组8位漏极开路型双向1/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。当访问外部数据存储器或程序存储
11、器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活部 上拉电阻。在FLASH由编程时，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：PI 是一个带部上拉电阻的8位双向I/O口，Pl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与AT89C51不同之处是，Pl.0 和P1.1还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（Pl.0/T2 ）和输入（P1.1/T2EX) , 参见图3 FLAS
12、H编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址。图3 PI.O 和PI.l 的第二功能口：P2 是一个带有部上拉电阻的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逻辑电路。对端口P2写“l，通过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（llt ）。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MOvxDPTR 指令）时，P2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MOVXRI指令）时，P2口输出P2锁存器的容。FLASH编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号
13、。P3口：P3口是一组带有部上拉电阻的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，部上拉电阻把它们被拉高，并作为输入的端口。这个时候，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/0口线外，更重要的用途是它的第二功能，如图表1：表1端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口P3.1TXD（串行输出口P3.2INTO（外中断0P3.3INTO（外中断l)P3.4TO （定时计数器0 )P3.5Tl （定时计数器l )P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通） 此外，P3口还接收
14、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的高电平时单片机复位。ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器的时候，ALE(地址锁存允许）输出脉冲用来锁存低8位字节的地址通常，ALE依然以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，所以可以用来实现对外输出时钟或用于定时目的。每次访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程的时候，这个引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。可以通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将A
15、LE激活,另外，此引脚会被拉高一点点，当单片机执行外部程序得时候，应该把ALE设置为禁止。PSEN：程序储存允许PSEN输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令时，每个机器周期两次PSEN有效，就是输出两个脉冲。这个时候，当访问外部数据存储器时，就会跳过两次PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH ) , EA端必须保持低电平(接地）如EA端接在高电平上, CPU就执行部程序存储器中的指令。flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，该器件必须使用12V编程电压VPP 。XTAL1：振荡器的反相放大器的及部时钟发生器的输入端XTAL2：振荡器的反相放大器的输出端。AT89C52的特殊
