最新毕业设计基于单片机的自动报时系统

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1、精美排版 毕毕 业业 设设 计计 题目 基于单片机的自动报时系统 系别 专业 班级 姓名 学号 指导教师 日期 设计任务书 设计题目：设计题目： 基于单片机的自动报时系统 设计要求：设计要求： 1. 自动报时系统应具有自动计时功能，由 6 位 LED 显示器显示时、分、秒； 2. 设计一个自动报时系统，它应具有准确走时、定时、闹钟定时、到时铃响、 定点报时、驱动电铃等功能。时钟走到 23：59：59，再加一秒则全部清零，重新计 时； 3. 设计出该系统相应的时钟硬件电路； 4. 设计该时钟相应的软件电路； 5. 上机连接试验箱调试出应有的效果。 设计进度要求：设计进度要求： 第一周：确定设计题

2、目 第二周：查找、搜集以及整理资料 第三周：硬件电路的设计 第四、五周：软件电路的设计 第六周：连接试验箱进行程序调试 第七周：着手写论文、打印论文，准备答辩 第八周：毕业答辩 指导教师（签名）：指导教师（签名）： 摘要 随着电子技术的迅速发展，特别是随大规模集成电路出现，给人类生活带来了 根本性的改变。由其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户。电子万年历的 出现给人们的生活带来的诸多方便。 我所设计的是一个自动报时系统，自动报时系统用到的单片机芯片是 AT89C51 芯片，除此之外还包括：DS1302 芯片、晶振电路和复位电路构成单片机最小应用系 统，还有独立式按键电路，动态显示电路等等

3、。它不仅能实现数字电子时钟的各种 功能，如具有较时、调时、定时、闹钟等功能，而且还能实现定点报时的功能。 实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与 31 天时可以自动 调整，且具有闰年补偿功能。本设计还附加了定点报时的功能，从而进一步完成了 自动报时系统的设计。 关键词关键词：单片机，闹铃时钟，位码，段码，显示 目录 设计任务书 .I 摘要 .II 1 总体方案设计 .2 1.1 系统框图.2 1.2 设计方案介绍.2 2 硬件设计 .4 2.1 单片机的选型.4 2.2 AT89C51 的特点 .4 2.3 AT89C51 单片机复位方式 .5 2.4 DS1302 的简介 .

4、6 2.5 键盘方案.9 2.6 七段 LED 显示工作原理.11 2.7 自动报时系统的工作原理及原理图.14 3 软件设计 .15 3.1 设计思路.15 3.2 系统工作流程.15 3.3 主程序流程.16 3.4 按键程序模块.17 3.5 显示程序模块.20 3.6 中断服务程序模块.22 4 系统调试 .24 结论 .27 致谢 .28 参考文献 .29 附录 A.30 1 1 总体方案设计 1.11.1 系统框图系统框图 我所设计的是一个自动报时系统，它不仅具有数字电子时钟的各种功能，如具 有较时、调时、定时、闹钟等功能，而且还具有驱动电铃，定点报时等功能。总体 设计框图如图 1

5、.1 所示： 图 1.1 系统框图 1.21.2 设计方案介绍设计方案介绍 1.2.11.2.1 硬件的选择方案硬件的选择方案 由于我设计的是一个自动报时系统，它需要准确的走时、较时、调时、定时、 定点报时等，因此我选用的是 AT89C51 单片机芯片，再配以 DS1302、按键电路、晶 振电路、复位电路以及 LED 动态显示器，就可以实现。采用 AT89C51 的 P0 接口外接 8 路反相三态缓冲器 74LS240 作 LED 动态扫描的段码控制驱动信号,用 P2 接口的 P2.0-P2.5 外接一片集电极开路反相门电路 7406 做为 6 位 LED 的位选信号驱动口， 6 个数码管的

6、8 根段选线分别接 74LS240 的输出， LED 共阴极端与 74LS07 的输出端 相连；按键接口，由 P1.7、P1.6、P1.5、P1.4 来完成，四个按键的作用分别是：一 个为功能键 K1；一个为数字调整键 K2；一个为取消设置键 K3，用来设置时间；一 个为 K4 键，用来设置定时时间。DS1302 实时时钟由 P1.0、P1.1、P1.2 来控制。 蜂 鸣 器 LED 动 态 显 示 按键电路 晶振电路 复位电路 DAS1302 的 X1、X2 接口用来接蜂鸣器。 1.2.21.2.2 软件的设计方案软件的设计方案 由于我考虑到用单片机的汇编语言来做自动报时系统的设计比较简单。

7、对 于程序我的设计思路是： 1.要有主程序，主程序一般是显示和中断的初始化。 2.要有显示子程序，当键入一个时间值时显示程序要把这个键入的时间值给显 示出来。 2.要有中断服务程序，功能，走时，判断是否到定时时间等等。 3.要有按键程序，进入按键程序，判断是否有键按下，没有，则调用延时重新 判断，如果到了，调用延时去抖程序，再次判断有键按下否，没有则返回延时程序， 如果有按键，则判断键号，堆栈，判断键是否释放，没有，继续判断，释放了，则 输入键号送往累加器。 2 硬件设计 2.12.1 单片机的选型单片机的选型 我的设计里用到的单片机芯片是 AT89C51 芯片，除此之外还包括：DS1302

8、芯片、 晶振电路和复位电路构成单片机最小应用系统。 2.22.2 AT89C51AT89C51 的特点的特点 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能、CMOS、8 位 单片机。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。AT89C51 的管脚图如图 2.1 所示： 图 2.1 AT89C51 管脚图 主要特性： 1、与 MCS-51 兼容 2、4K 字节可编程闪烁存储器 3、寿命

9、：1000 写/擦循环 4、数据保留时间：10 年 5、全静态工作：0Hz-24Hz 6、三级程序存储器锁定 7、128*8 位内部 RAM 8、32 可编程 I/O 线 9、两个 16 位定时器/计数器 10、5 个中断源 11、可编程串行通道 12、片内振荡器和时钟电路 2.32.3 AT89C51AT89C51 单片机复位方式单片机复位方式 单片机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控，或工作中程序处于某种死循 环状态，在这种情况下都需要复位。 复位的作用是使中央处理器 CPU 以及其他功能 部件都恢复到一个确定的初始状态,并从这个状态重新开始工作。 AT89C51 单片机的复位靠外部电路

10、实现,信号由 RESET(RST)引脚输入,高电平有 效,在振荡器工作时,只要保持 RST 引脚高电平两个机器周期,单片机即复位。 复位 后,PC 程序计数器的内容为 0000H,片内 RAM 中内容不变。 复位电路一般有上电复位、 手动开关复位和自动复位电路 3 种,如图 2.2 所示。而本设计采用的是手动复位方式， 如 B 图所示： a 上电复位电路 b 手动复位电路 c 自动复位电路 图 2.2 单片机复位电路 2.42.4 DS1302DS1302 的简介的简介 2.4.12.4.1 简介简介 DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加 31

11、字节静态 RAM，采用 SPI 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和 RAM 数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月 和年，一个月小与 31 天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达 2.55.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提 供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302 用于数据记录，特别是对某些具 有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广 泛应用于测量系统中。 DS1302 串行时钟芯片主要是由移位寄存器、控制逻辑、振荡器、实时时钟、 RAM 以及电源组成，

12、它的电路工作原理图如下图 2.3 所示： 图 2.3 DS1302 的内部结构 在本设计中，它的 I/O 引脚、串行时钟 SCLK 引脚、CE 引脚分别与 AT89C51 的 I/O 接口的 P1.1 口、P1.2 口、P1.0 口相接，X1、X2 接口接蜂鸣器。 2.4.22.4.2 DS1302DS1302 的特点的特点 DS1302 时钟芯片包括： （1）实时时钟/日历：实时时钟/日历提供秒、分、时、日、星期、月、年等信 息，每月天数以及闰年能自动调整，时钟可以采用 24h 或 AM/PM 的 12h 格式。 （2）31 字节的静态 RAM：用于存放数据。 （3）带慢速充电控制备份电源的

13、充电特性。 （4）简单的三线串行接口：该芯片使用同步串行通信。与时钟/RAM 通信共需 3 根线:RST（复位）、I/O（数据线）、SCLK（串行时钟）。数据可以以每次 1 个字 节或多个字节的形式传送到时钟/RAM 或从其读出。 2.4.32.4.3 各管脚描述各管脚描述 管脚描述如下 X1 X2 32.768KHz 晶振管脚 GND 地 RST 复位脚 I/O 数据输入/输出引脚 SCLK 串行时钟 Vcc1,Vcc2 电源供电管脚 订单信息 部分# 描述 DS1302 串行时钟芯片 8 脚 DIP DS1302S 串行时钟芯片 8 脚 SOIC 200mil DS1302Z 串行时钟芯片

14、 8 脚 SOIC 150mil 2. DS1302 内部寄存器 CH: 时钟停止位寄存器 2 的第 7 位 12/24 小时标志 CH=0 振荡器工作允许 bit7=1,12 小时模式 CH=1 振荡器停止 bit7=0,24 小时模式 WP: 写保护位寄存器 2 的第 5 位:AM/PM 定义 WP=0 寄存器数据能够写入 AP=1 下午模式 WP=1 寄存器数据不能写入 AP=0 上午模式 TCS: 涓流充电选择 DS: 二极管选择位 TCS=1010 使能涓流充电 DS=01 选择一个二极管 TCS=其它禁止涓流充电 DS=10 选择两个二极管 DS=00 或 11, 即使 TCS=1

15、010, 充电功能也被禁止 RS 位电阻典型位 00 没有没有 01 R1 2K 10 R2 4K 11 R3 8K 2.4.42.4.4 DS1302DS1302 读写时序说明读写时序说明 DS1302 是 SPI 总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应 寄存器的数据。 要想与 DS1302 通信，首先要先了解 DS1302 的控制字。DS1302 的控制字如表 2.1 所示： 表 2.1 控制字（即地址及命令字节） 控制字的最高有效位（位 7）必须是逻辑 1，如果它为 0，则不能把数据写入到 DS1302 中。 位 6：如果为 0，则表示存取日历时钟数据，为 1 表示存取

16、 RAM 数据； 位 5 至位 1（A4A0）：指示操作单元的地址； 位 0（最低有效位）：如为 0，表示要进行写操作，为 1 表示进行读操作。 图 2.4 数据读写时序 控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个 SCLK 时钟的上升 沿时，数据被写入 DS1302，数据输入从最低位（0 位）开始。同样，在紧跟 8 位的 控制字指令后的下一个 SCLK 脉冲的下降沿，读出 DS1302 的数据，读出的数据也是 从最低位到最高位。数据读写时序如图 2.4。 2.52.5 键盘方案键盘方案 本设计的自动报时系统是一个具有电子时钟、闹钟、定点报时功能的系统，系 统工作时应具备随时对当前时间进行调整，因此它只需要独立式键盘的四个按键即 可完成操作。 独立式键盘的接口电路：在单片机应用系统中，有时只需要几个简单的按键向 系统输入信息。这时，可将每个按键直接接在一根 I/O 接口线上，这种连接方式的 键盘称为独立式键盘。如图 2.5 所示，每个独立按键单独占有一根 I/O 接口线，每 根 I/O 接口线的工作状态不会影响到其他 I/O 接口线。这种按键接口电路配置灵活， 硬件结构简单