单片机多功能数字电子时钟设计毕业设计论文1

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1、 1单片机多功能数字电子时钟设计绪论概述时间对人们来说是非常宝贵的，准确的掌握时间和分配时间对人们来说至关重要。 因此自从时钟发明的那刻起，就成为人类的好朋友。随着时间的流逝，科学技术的不断 发展和提高人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好、更 方便、更精确的显示时间，这就要求人们不断设计研发。 出新型的时钟。高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英 表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高稳定性好、使用方便、不需要经常调校。 数字式电子钟用集成电路计时时译码代替机械式传动，用 LCD 显示器代替指针进而显示 时间、减小了计时误差，这种表具有时、

2、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的 校对，片选的灵活性好。 时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用是保证系统 正常工作的基础。在单片机的应用系统中，时钟有两个方面的含义。一是指为保障系统 正常工作的基准振荡定时信号、主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单 片机系统工作的快慢二是指系统的标准定时时钟即定时时间。它通常有两种实现方法： 一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时器/计数器来实现，二是用专门的时钟 芯 实现。2 研究目的通过利用 STC89C52 单片机和 DS1302 芯片和 DS18B20 以及外围的按键和 LCD 显示器等部件显示 完整的日历和温度，设计一个基

3、于单片机的电子时钟。通过设计可以很好的学习单片机的基础知识。 具有日历、时间、温度显示功能。设计的电子时钟通过液晶显示器显示并能通过按键对时间进行设 置。2第一章 设计要求与方案论证1.1 设计要求1 具有年、月、日、星期、时、分、秒显示功能， 2 具有年、月、日、星期、时、分、秒校正功能， 3 具有 12/24 小时切换显示功能， 4 具有显示温度功能。1.2 系统基本方案选择和论证1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证方案一: 采用 STC89C52 芯片作为硬件核心。STC89C52 内部具有 8KB ROM 存储空间,512 字节 数据存储空间、带有 2K 字节的 EEPROM 存储空

4、间与 MCS-51 系列单片机完全兼容, STC89C52 可以通过串口下载。 方案二: 采用 AT89S52。AT89S52 片内具有 8K 字节程序存储空间、256 字节的数据存储空间 没有 EEPROM 存储空间也与 MCS-51 系列单片机完全兼容，具有在线编程可擦除技术。 两种单片机都完全能够满足设计需要、STC89C52 相对 ATS89C52 价格便宜且抗干扰 能力强。考虑到成本因素，因此选用 STC89C52。1.2.2 显示模块选择方案和论证方案一 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，可用来显 示数。但体积较大、且价格也相对较高、从便携实用的角度出

5、发，不采用此种方案。 方案二 采用 LED 数码管动态扫描。LED 数码管价格便宜,对于显示数字最合适,但功耗较大 且显示容量不够，所以也不用此种方案。 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、显示多样,清 晰可见,且价格适中所以采用了 LCD 数码管作为显示。1.2.3 时钟芯片的选择方案和论证方案一 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。DS1302 芯片是一种高性能的时钟芯片

6、，可自动对 秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,工作电压 2.5V5.5V 范围内 2.5V 时耗电小于 300nA.1.2.4 温度传感器的选择方案与论证温度传感器的选择方案与论证: :方案一：3使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏 电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行 A/D 转换。 此设计方案需用 A/D 转换电路，增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格 线性的，会产生较大的测量误差。 方案二： 采用数字式温度传感器 DS18B20，此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据 线进行数

7、据传输，易于与单片机连接，可以去除 A/D 模块，降低硬件成本，简化系统电 路。另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。1.3 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 STC89C52 单片机作为主控制系统; 采用 DS1302 作为时钟芯片;采用 1602 LCD 液晶作为显示器件。4第二章第二章 主要元器件介绍主要元器件介绍2.12.1 STC89C52 介绍2.1.1 STC89C52 主要功能及 PDIP 封装STC89C52 是由深圳宏晶科技公司生产的与工业标准 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容的 单片机。STC89C52 主要功能如表

8、 1 所示其 PDIP 封装如表 1 所示 主要功能特性。表 2-1 STC89C52 主要功能表: 主要功能特性 32 兼容 MCS51 指令系统8K 可反复擦写 Flash ROM 32 个双向 I/O 口256X8Bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时/计数器中断时钟频率 024MHZ 2 个串行中断可编程 UART 串行通道 两个外部中断共 6 个中断源 2 个读写中中断口线3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能2.1.2 STC89C52 引脚介绍 主电源引脚 (2 根) VCC(Pin40):电源输入，接+5V 电源 GND(Pin20):接地线 外接晶

9、振引脚 (2 根) XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端 控制引脚 (4 根) RST/VPP(Pin9):复位引脚引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机复位。 ALE/PROG(Pin30):地址锁存允许信号 PSEN(Pin29):外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31):程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果 接高电平则从内部程序存储器读指令。 可编程输入/输出引脚 (32 根) STC89C52 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口，分别位 P0、P1、P2、P3 口，每个口有 8 位

10、(8 根引脚)，共 32 根。 P0 口（Pin39Pin32）：8 位双向 I/O 口线名称为 P0.0P0.7 P1 口（Pin1Pin8）：8 位准双向 I/O 口线名称为 P1.0P1.7 P2 口（Pin21Pin28）：8 位准双向 I/O 口线名称为 P2.0P2.7 P3 口（Pin10Pin17）：8 位准双向 I/O 口线名称为 P3.0P3.7 其功能引脚如图 2-1 所示。5图 2-1 STC89C52 PDIP 封装图2.1.3 STC89C52 最小系统最小系统是指能进行正常工作的最简单电路。STC89C52 最小应用系统电路如图 2.2 所示。 它包含五个电路部分

11、：电源电路、时钟电路、复位电路、片内外程序存储器选择电路、 输入/输出接口电路。其中电源电路、时钟电路、复位电路是 保证单片机系统能够正常 工作的最基本的三部分电路，缺一不可。 电源电路 芯片引脚 VCC 一般接上直流稳压电源+5V，引脚 GND 接电源+5V 的负极，电 源电压范围在 45.5 之间，可保证单片机系统能正常工作。为提高电路的抗干扰性能， 通常在引角 VCC 与 GND 之间接上一个 10uF 的电解电容和一个 0.1uF 陶片电容，这样可 抑制杂波串扰，从而有效确保电路稳定性。 时钟电路 单片机引脚 18 和引脚 19 外接晶振及电容，STC89C52 芯片的工作频率可在 2

12、33MHz 范围之间选，单片机工作频率取决于晶振 XT 的频率，通常选用 11.0592MHz 晶 振。两个小电容通常取值 3pF，以保证振荡器电路的稳定性及快速性。 复位电路 一般若在引脚 RST 上保持 24 个工作主频周期的高电平，单片机就可以完 成复位但为了保证系统可靠地复位复位电路应使引脚 RST 保持 10ms 以上的高电平。 如图复位电路带有上电自动复位功能当电路上电时，由于 C1 电容两端电压值不能突变， 电源+5V 会通过电容向 RST 提供充电电流，因此在 RST 引脚上产生一高电平，使单片机 进入复位状态。随着电容 C1 充电，它两端电压上升使得 RST 电位下降，最终使

13、单片机 退出复位状态。正常运行时可按复位按钮对单片机复位，如图 2-2 所示6图 2-2 STC89C52 最小系统2.2 DS1302 时钟芯片介绍2.2.1 DS1302 概述DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟芯片， 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。采用双电源供电，主电源和备用电源，同时提供了对后背电源进行涓细电 流充电的能力。采用三线接口与 CPU 进行同步通信，图 2-3 所示图 2-3 DS1302 封装图2.2.2 DS1302 引脚介绍各引脚功能为： VCC：主电源

14、Vcc2:备用电源。当 Vcc2Vcc1+0.2V 时,由 Vcc2 向 DS1302 供电:当 Vcc20;x-) for(y=110;y0;y-); 由 for 循环构成的延时函数,z 的取值为这个函数的延时 ms 数，如 delay(200);大约延时 200ms. delay(500);大约延时 500ms。因下文多次用到，固在此先作说明。4.3 对 DS1302 读写操作函数。在对 DS1302 时钟芯片操作前，应对其操作时序有所了解，参看前文 DS1302 介绍。DS1302 采用串行 方式与单片机进行通信，一个机器周期只能读写一个字节的一位，因此在单片机与 DS1302 芯片间传

15、 输一字节，8 位数据要分 8 次进行且先从低位开始传输。4.3.1 向 DS1302 写数据/*写数据字节子函数*/ void write_1302_byte(uchar temp)/用来发送 8 位数据信息 uchar i; for(i=0;i=1;/右移一位 sck=1;/在 SCK 上升沿的时候字节写入 DS1302 /*1302 写数据子函数*/void write_1302(uchar addd,uchar dat) rst=0; _nop_(); sck=0; _nop_(); rst=1; _nop_(); write_1302_byte(addd);/发送地址 write_1302_byte(dat);/发送数据rst=0; 4.3.2 从 DS1302 读数据/*读 DS1302 数据函数*/21uchar read_1302(uchar add)/输入地址 add,返回读取的数据 uchar i,temp=0x00; rst=0; sck=0; rst=1; write_1302_byte(add); for(i=0;i=1;/右移一位 sck=1; /sck 被置高在其下一次变为