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1、单片机课程设计实验报告单片机课程设计实验报告题目题目: : 多功能定时闹钟多功能定时闹钟 学学 院院 物理与光电学院物理与光电学院 专专 业业 光信息科学与技术光信息科学与技术 年级班别年级班别 0 0 8 8 级（级（1 1）班）班 学学 号号 31080094203108009420 学生姓名学生姓名 彭彭 学学 文文 指导教师指导教师 刘力斌刘力斌 成成 绩绩 20102010 年年 1212 月月 2020 日日1目目 录录 1 1 采用采用 LCDLCD 显示显示.2.2 2 2 系统的硬件设计与实现系统的硬件设计与实现.3 2.1 电路设计框图. 3 2.2 系统硬件概述.5 2.
2、3 主要单元电路的设计.5 2.3.1 单片机主控制模块的设计.5 2.3.2 时钟电路模块的设计. 6 2.3.3 电路原理及说明.7 2.3.4 显示模块的设计.8 3 3 系统的软件设计系统的软件设计.9 3.1 程序流程框图.9 4 4 测试与结果测试与结果分分析析.11 4.1 硬件测试.11 4.2 软件测试.11 4.3 测试结果分析与结论.11 4.3.1 测试结果分析.11 4.3.2 测试结论.11 5 5prodeusprodeus 软软件件仿真仿真. .12 5.1Proteus ISIS 简介. .12 5.2Proteus 运行流程. .13 6 6 课程设计总结与
3、体会课程设计总结与体会. .16 参考文献参考文献.17 附录一：系统电路图附录一：系统电路图.18 附录二：系统程序附录二：系统程序.1921 采用 LCD 液晶显示采用 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,所以在此设计中采用 AT89S52 作为主控制系统; DS1302 提供时钟;LCD 液晶显示屏作为显示。2 2 系统的硬件设计与实现系统的硬件设计与实现2.1 电路设计框图图 1 系统原理图2.2 系统硬件概述本电路是由 AT89S52 单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V 超低压工作；时钟电路由 DS1302 提供，
4、它是一种高性能、低功耗、带 RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V5.5V。采用三线接口与 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或 RAM 数据。DS1302 内部有一个31*8 的用于临时性存放数据的 RAM 寄存器。可产生年、月、日、周日、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；温度的采集由 DS18B20 构成；显示部份由 LCD 液晶显示屏显示。AT89S52主控制模 块DS1302 时钟模块LCD 液晶显示屏显 示模块 键盘模块32. .3 主要单元电路
5、的设计2.3.1 单片机主控制模块的设计AT89S52 单片机为 40 引脚双列直插芯片,有四个 I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS-51 单片机共有 4 个 8 位的 I/O 口（P0、P1、P2、P3） ，每一条 I/O 线都能独立地作输出或输入。单片机的最小系统如下图所示,18 引脚和 19 引脚接时钟电路,XTAL1 接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2 接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。第 9 引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20 引脚为接地端,40 引脚为电源端。 如图 2 所示：图
6、 2 主控制系统 2.3.2 时钟电路模块的设计图.3 示出 DS1302 的引脚排列，其中 Vcc1 为后备电源，Vcc2 为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。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 RST 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
7、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。4图 3 DS1302 的引脚图2.3.3 电路原理及说明(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
8、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入/输出的。表.2 为 DS1302的日历、时间寄存器内容：“CH”是时钟暂停标志位，当该位为 1 时，时钟振荡器停止，DS1302 处于低功耗状态；当该位为 0 时，时钟开始运行。 “WP”是写保护位，在
9、任何的对时钟和 RAM 的写操作之前，WP 必须为 0。当“WP”为 1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。(2) DS1302 的控制字节：DS1302 控制字节的高有效位（位 7）必须是逻辑 1，如果它为 0，则不能把数据写入 DS1302 中，位 6 如果 0，则表示存取日历时钟数据，为 1 表示存取RAM 数据；位 5 至位 1 指示操作单元的地址；最低有效位（位 0）如为 0 表示要进行写操作，为 1 表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出(3) 数据输入输出（I/O）在控制指令字输入后的下一个 SCLK 时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位 0 开始。
10、同样，在紧跟 8 位的控制指令字后的下一个 SCLK 脉冲的下降沿读出 DS1302 的数据，读出数据时从低位 0 位到高位57。(4) DS1302 的寄存器DS1302 有 12 个寄存器，其中有 7 个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为 BCD 码形式。此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与 RAM 相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。 DS1302 与 RAM 相关的寄存器分为两类：一类是单个 RAM单元，共 31 个，每个单元组态为一个 8 位的字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶
11、数为写操作；另一类为突发方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性读写所有的 RAM 的 31 个字节，命令控制字为 FEH(写)、FFH(读)。 2.3.4 显示模块的设计如图.4 为 LCD 显示模块，和最小系统上的连线一样，无需修改。6图 4 LCD 液晶显示屏显示模块3 3 系统的软件设计系统的软件设计3.1 程序流程框图图 5 主程序流程图开始初始化读日期、时间写日期、时间显示子程序时间修改子程序日期修改子程序显示结果返回开关控制子程序7图 6 时间调整程序流程图84 4 测试与结果分析测试与结果分析4.1 硬件测试电子万年历的电路系统较大，对于焊接方面更是不可轻视，庞大的电路系统中
12、只要出于一处的错误，则会对检测造成很大的不便，而且电路的交线较多，对于各种锋利的引脚要注意处理，否则会刺被带有包皮的导线，则会对电路造成短路现象。在本成电子万年历的设计调试中遇到了很多的问题。回想这些问题只要认真多思考都是可以避免的，以下为主要的问题：（1）LCD 液晶显示屏显示部分已经连在最小系统上，节省了不少时间和精力。（2）对万年历修改时间或日期时，有时 LCD 液晶显示屏被屏蔽掉，造成不亮现象。解决：根据仪器的测试，发现电路的驱动能力不足，最后在 DS1302 时钟芯片的/CS、SCLK、RET 端接入 5.1K 的上拉电阻后,电路的驱动能力才能满足，即可解决不亮现象。4.2 软件测试电子成年历是多功能的数字型，
