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1、 多功能智能时钟系统设计作者姓名：XXX专业名称：XXXX指导教师：XX讲师摘要随着对时间的要求越来越精确，人们创造了时钟。现在，电子时钟更是人类最基本，最必不可少的一个工具。在上个世纪，电子时钟大多数采用的是分离元件。而这样制造出来的电子时钟体积庞大，使用起来也很麻烦。随着科技和电子行业的飞速发展，现在的电路都是高度集成的。不仅节约空间资源，成本也很低。然电子产品给我们的生活带来了更多的便利。本设计的主控系统采用的是单片机，利用它自带的定时器来进行设计。单片机具有成本低廉、体积小、操作简便等优点。它能够形成各式各样的自动控制系统。设计中将采用单片机中最为典型也是我们在课堂上学习过的51系列的
2、单片机，本次设计以STC89C51单片机为核心，以时钟芯片DS1302为依托，借助外围少量的按键电路实时校准，通过LCD1602液晶显示器来显示日期和时间。在程序的部分，我采用的是C语言来进行编写。使用C语言更有利于我的理解，编写以及修改。本论文主要从系统设计方案的选择，硬件、软件部分的介绍说明以及实物的演示上来详细的描述了整个设计的大致内容。设计主要研究的是智能时钟以及日历显示功能。我们利用了单片机的控制能力和时钟芯片的及时通信的特点，按键来控制时间和日历在液晶显示屏上的显示。最后，在整点的时候通过蜂鸣器进行报时。关键词：单片机 电子时钟 C语言AbstractWith the demand
3、 for more precise, people create a clock. Now, the electronic clock is human the most basic, most essential as a tool. In the last century, most electronic clock use is separation of components. And this produced electronic clock bulky, use is also very troublesome. Along with the rapid development
4、of science and technology and electronic industry, now circuit are height integrated. Not only save space resource, cost is also very low. Although electronic products to our life brought more convenience. Procedures will be used in the design of the main control system is a single chip, using its o
5、wn timer design. SCM has low cost, the volume is small, easy to operate, etc. It can form a variety of automatic control system. The design uses a microcontroller is the most typical and I were in the classroom study of 51 series microcontroller, the design STC89C51 microcontroller as the core to th
6、e clock chip DS1302 as the basis, by means of a peripheral small amounts of key circuit real-time calibration through LCD1602 LCD display to display the date and time. In part, I use C language to write. The use of C language is more conducive to my understanding, writing and revision. This paper ma
7、inly from the selection of the design scheme of the system, hardware, software part of the description and physical demonstration up detailed describes the general content of the whole design. Design is the main research is intelligent clock and calendar display function. We use the MCU control can
8、timely communication of power and clock chip keys to control the time and calendar on the LCD screen display. Finally, when the whole point of the buzzer timekeeping.Keywords: single chip microcomputer, electronic clock, C language目录摘要IAbstractII目录III前言11 论文设计概述21.1 设计任务21.2 设计要求21.3 系统整体框图22 系统方案选择
9、42.1 总体方案设计42.2 主要模块的方案设计42.2.1 主控芯片方案42.2.2 显示模块方案53 系统模块电路介绍及设计63.1 单片机模块63.1.1 单片机基础知识介绍63.1.2 STC89C51介绍73.1.3 单片机最小系统电路93.2 时钟模块113.2.1 DS1302介绍113.2.2 DS1302电路原理133.3 液晶显示模块133.3.1 LCD1602引脚及说明133.3.2 LCD1602电路原理153.4 蜂鸣器报警模块153.5 矩形按键电路模块164 系统软件设计184.1 软件设计流程184.2 系统设计程序214.2.1 主程序224.2.2 LC
10、D1602驱动程序224.2.3 DS1302驱动程序225 系统仿真结果及说明235.1 仿真软件介绍235.1.1 Protues软件介绍235.1.2 Keil软件介绍245.2 时钟系统的仿真256 系统实物调试及结果276.1 系统实物276.1 系统实物调试结果及说明27总结30参考文献31致谢32附件1 主程序33附件2 LCD1602驱动程序36附件3 DS1302驱动程序39前言现在，电子产业随着科学技术的发展而变得日益强大。单片机的集成度也越来越高，体积也越来越小。技术的进步促使人们对智能闹钟的研究和应用的重视度极度提高，这样人们对时钟设备的要求也越来越高，又加上微处理器A
11、RM、FPGA、DSP的广泛应用，电子技术更是得到了极大地提高。单片机的使用是十分灵活的，可以用于很多方面，论文中用到STC89C51的优势是：功耗十分的低、成本便宜、硬件设计简单，工业控制、传感器技术，数据采集、智能控制、仪器仪表等领域中。集成电路是电子工业时代的重要发明，其中以单片机的出现最为明显，它的出现使自动控制和智能控制各方飞速的发展。单片机智能时钟的优点是体积小、价格低、可靠性高、功能全。我们广泛的用它在各种智能控制仪器定时与时间测量中，使这些仪器到达高度的自动化，键盘取代了传统的智能仪器中那些开关和旋钮，测试人员通过选择相应的按键来测试，这样就会省掉很多麻烦的人工调试过程。智能仪
12、器能够完成自我自动校准，自动选择合适的测量范围，大部分能自动调整测试点，这样就给我们带来了极大方便，同时精度也相应的提高了几百倍。另外，在电子科技领域，时间作为重要的参数之一，许多电参数的测量方案、结果都与他的测量有着不可分割的密切关系，所以他被广泛的应用在科研、工业控制、教学、测量仪器中。1 论文设计概述1.1 设计任务利用Proteus格式的单片机硬件编程平台上的时钟芯片DS1302和液晶显示器LCD1602实现一个“多功能智能时钟系统”。1.2 设计要求1. 设置“启动”、“停止”、时钟显示功能设置”、“日历显示功能设置”等按键，要求上电初始蜂鸣器鸣叫、继电器、电动机、数码管都不工作，按
13、下启动键后开始进入“起始状态”，此时LED灯按500ms间隔全亮全灭，硬件其余部件均不工作，只有在按下启动键后，再按下“时钟显示功能设置”和“日历显示功能设置”才进入“时钟显示”和“日历显示”状态，此时在LCD1602屏幕上显示相应的时钟和日期。2. 要求显示数字的格式为：比如2012年5月2日的显示格式为02-05-12；12点25分30秒的显示格式为12-25-30。3. 扩展该智能时钟系统的功能，实现每到59分57秒开始进行整点报时，蜂鸣器鸣响3秒钟。1.3 系统整体框图整个系统主要由六部分组成：主控模块，时钟模块，矩阵按键模块，LED模块，蜂鸣器报警模块，液晶显示模块。系统整体框图如图
14、1.1所示。LED电路STC89C51时钟芯片DS1302液晶LCD1602矩阵电路蜂鸣器电路图1.1 系统整体框图2 系统方案选择2.1 总体方案设计拿到此次设计题目之后，我通过翻看以前的教材，借阅书籍收集了大量的资料，并在反复的论证以及老师的建议下，确定了最终的系统设计方案。我采用的是STC系列的89C51做主控芯片，时钟芯片采用的是DS1302，通过矩阵键盘来对系统进行操作，最后再以LCD1602来做为液晶显示输出结果。2.2 主要模块的方案设计介绍主控芯片模块以及显示模块的方案设计。2.2.1 主控芯片方案方案一：如果选用我们熟悉的STC89C51单片机当作主控芯片。这款芯片的价钱低，
15、使用起来较为方便。它的功能能够满足本次设计的需求。这款芯片适合此次设计。方案二：如果选用市面上的MSP430F149系列单片机当作我们的主控芯片。这类单片机的运算速度很快，是一款内置12位ADC的高性能且能耗低的16位单片机。但是因为它的成本高，并且它是用TPFQ来进行封装的，所以得利用PCB版图来制版，不适合我们手工焊接。这些种种原因极大的提高了我们此次设计的难度和成本。通常，这类单片机适用于手持等设备，不适合我们开发项目。方案三：如果选用ARM公司的STM32系列当作主控的芯片。此系统中没有必用到这么高级的主控。因为我们这次毕业设计所要用到的系统主控芯片必须要满足我们设计要求的运算能力，还要有成本低廉，功耗低，体积小，使用起来方便等特点。所以我们不管是从价格还是我们芯片的各项性能指标上，讨论得出第一种方案是最适合我们此次的设计方案。2.2.2 显示模块方案方案一：选用LCD1602字符液晶作为显示模块，它不仅成本相对低廉之外，它还有利于
