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1、华东交通大学设计（论文）纸 第 1 页摘要回看历史长河，从以前的沙漏到现在的电子钟，人们计时的工具伴随着社会的进步和科技的日新月异而更新着，我们不得不感叹人类的智慧！的确，电子钟是一种利用数字电路来实现时间的显示，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动等优点，因而得到广泛使用。随着人们生活环境的不断改善和美化，我们可以在很多场合看到电子钟。数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优
2、点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。电子钟的唯一缺点是具有辐射，不过电子产品都是有辐射的，电子钟的辐射很小不会造成什么危害。别人设计的电子有可能不符合自己的风格，所以如果能自己亲自动手设计一个符合自己的风格的电子钟将会很有意义。这次的课程设计给了我一个机会。本设计是基于单片机进行的电子万年历设计，可以显示年月日时分秒及周信息，具有可调整日期和时间功能。在设计的同时对单片机的理论基础和外围扩展知识进行了比较全面准备。在硬件与软件设计时，没有良好的基础知识和实践经验会受到很大限制，每项功能实现时需要那种硬件，程序该如何编写，算法如何实现等，没有一定的基础就不可能很好的实现。具体实现功能
3、：（1）可以准确显示年、月、日、时、分、秒、星期、温度；（2）可以对时间进行设置；（3）可以设置 4 个闹钟。华东交通大学设计（论文）纸 第 2 页目 录方案选择31.1 单片机芯片的选择方案31.2 显示模块选择方案31.3 始终芯片的选择方案41.4 电路设计最终方案决定系统的硬件设计与实现2.1 电路设计框图2.2 系统硬件概述2.3 主要单元电路的设计2.3.1 单片机主控制模块52.3.2 时钟电路模块72.3.3 显示模块92.3.4 按键模块102.3.5 温度传感模块10系统的软件设计3.1 程序流程框图123.2 程序设计13Proteus 仿真134.1 Keil C51
4、使用介绍134.2 Proteus 使用介绍144.3 Proteus 仿真结果154.4 仿真过程出现的问题17课程设计总结与体会176 参考文献187 附录19华东交通大学设计（论文）纸 第 3 页1 方案选择1.1 单片机芯片的选择方案方案一: 采用 AT89C51 芯片作为硬件核心，采用 Flash ROM，内部具有 4KB ROM 存储空间,能于 3V 的超低压工作,而且与 MCS-51 系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备 ISP 在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二
5、:采用 AT89C52， AT89C52 是 一 个 低 电 压 ， 高 性 能 CMOS 8 位 单 片 机 ， 片内 含 8k bytes 的 可 反 复 擦 写 的 Flash 只 读 程 序 存 储 器 和 256 bytes 的 随机 存 取 数 据 存 储 器 （ RAM） ， 器 件 采 用 ATMEL 公 司 的 高 密 度 、 非 易 失 性 存 储技 术 生 产 ， 兼 容 标 准 MCS-51 指 令 系 统 ， 片 内 置 通 用 8 位 中 央 处 理 器 和Flash 存 储 单 元 ， 功 能 强 大 的 AT89C52 单 片 机 可 为 我 们 提 供 许 多
6、 较 复 杂 系统 控 制 应 用 场 合 。 硬 件 实 体 电 路 一 般 会 采 用 功 能 和 优 点 更 为 突 出 的AT89C52 单 片 机 。1.2 显示模块选择方案方案一：采用 LED 数码管动态扫描,LED 数码管价格适中,但要显示比较多的数字时数码管的使用必然会增多，连线方面会很麻烦，编程上也会相应的复杂。考虑到效率的因素不采用数码管显示。方案二：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，华东交通大学设计（论文）纸 第 4 页在很多场合可以看到这种显示方式，但是在电子钟显示时间这一块不适合，一来点阵显示文字上有优势，但显示数字存在一定的劣势，一来不
7、够直观，二来显得有点浪费。综合考虑各种因素排除这种方案。方案三：采用 LCD 液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见。与数码管显示相比，在直观程度和亮度清晰度上都存在很多优势，并且现在液晶显示已经成为主流，被人们普遍接受，符合大众的口味。虽然没学过液晶显示这一块，但查看相关资料应该可以把硬件电路图接好。1.3 时钟芯片的选择方案方案一：直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大,所以不采用此方案。方案二：采用 DS1302 时钟芯片实现时钟，DS13
8、02 芯片是一种高性能的时钟芯片，实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于 31 天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。计时更加准确，使用起来更加方便，与成本相比起来利大于弊，物超所值。1.4 电路设计最终方案决定综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用 AT89C52 作为主控制系统; DS1302 提供时钟;LCD 液晶显示屏作为显示。华东交通大学设计（论文）纸 第 5 页2 系统的硬件设计与实现2.1 电路设计框图电路设计框图如图 1 所示：图 1 系统原理图2.2 系统硬件概述本电路是由 AT89C52 单片机为控制核心，驱动 DS1302 时钟提供年、月、日、时、分
9、、秒、星期，时间精确；外接温度传感器 DS18B20，可以感应外界温度，经过 AT89C52 单片机控制转换后以数字形式显示出来，这一设计显得很人性化；显示模块采用 LMO16L 显示，直观、清晰、非常人性化；按键模块包含时间设置按钮和闹钟设置按钮，按键的操作符合人们的思维习惯，很容易进行设置；闹铃使用 sounder，声音能起到提醒时间的效果，而且听起来清脆悦耳。总的来说，硬件考虑的比较周全，尽量做到最好。AT89C52主控制模 块DS1302 时钟模块LCD 液晶显示屏显示模块按键模块闹铃模块温度传感模块华东交通大学设计（论文）纸 第 6 页2.3 主要单元电路的设计及器件介绍2.3.1
10、单片机主控制模块一、模块介绍单片机控制模块的核心是 AT89C52，此外还包括它的供电电路、复位电路、时钟电路，它的模块图如图一所示图一 单片机控制模块二 AT89C52 的介绍华东交通大学设计（论文）纸 第 7 页AT89C52 有 40 个 引 脚 ， 32 个 外 部 双 向 输 入 /输 出 （ I/O） 端 口 ， 同 时内 含 2 个 外 中 断 口 ， 3 个 16 位 可 编 程 定 时 计 数 器 ,2 个 全 双 工 串 行 通 信 口 ，2 个 读 写 口 线 ， AT89C52 可 以 按 照 常 规 方 法 进 行 编 程 ,但 不 可 以 在 线 编 程(S 系 列
11、 的 才 支 持 在 线 编 程 )。 其 将 通 用 的 微 处 理 器 和 Flash 存 储 器 结 合 在一 起 ， 特 别 是 可 反 复 擦 写 的 Flash 存 储 器 可 有 效 地 降 低 开 发 成 本 。2.3.2 时钟电路模块一 、 模 块 介 绍时钟电路模块的核心是 DS1302，DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 两者中的较大者供电。当 Vcc2 大于 Vcc1+0.2V 时，Vcc2 给 DS1302 供电。当 Vcc2 小于 Vcc1时，DS1302 由 Vcc1 供电。X1 和 X2 是振荡源，外接 32.KHz 晶振。RST是复位/片选线，通过把 R
12、ST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST 接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当 RST 为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对 DS1302 进行操作。如果在传送过程中 RSTS 置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O 引脚变为高阻态。上电动行时，在 Vcc 大于等于 2.5V 之前，RST 必须保持低电平。中有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST 置为高电平，I/O 为串行数据输入端（双向） 。SCLK 始终是输入端。华东交通大学设计（论文）纸 第 8 页图 2 DS1302 的时钟电路 图 3 DS1302 的管脚图二、DS1302 的介绍(1) 时钟芯片 DS1302 的工作原理：DS1302 在每次进行读、写程序前都必须初始化，先把 SCLK 端置 “0”，接着把 RST 端置“1” ，最后才给予 SCLK 脉冲；读/写时序如下图 4 所示。DS1302 的控制字的位 7 必须置 1，若为 0 则不能把对 DS1302 进行读写数据。对于位 6，若对程序进行读/写时 RAM=1，对时间进行读/写时，CK=0，位 1 至位 5 指操作单元的地址。位 0 是读/写操作位，进行读操作时，该位为 1；该位为 0 则表示进行的是写操作。控制字节总是从最低位开始输
