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1、第 1 页 共 52 页1湖南信息科学职业学院湖南信息科学职业学院毕业论文（设计）毕业论文（设计）题题 目：目：基于单片机的电子时钟设计基于单片机的电子时钟设计作者姓名： 周向阳 学 号： 专 业： 10 应用电子技术 指导教师： 李仲春 2013 年年 3 月月第 2 页 共 52 页2目目 录录湖南信息科学职业学院.3毕业设计（论文）任务书.3湖南信息科学职业学院.4毕业设计（论文）开题报告.4湖南信息科学职业学院.5毕业设计（论文）开题报告.5摘要 .8 1 绪论 .91.1 课题研究的背景.91.2 课题的研究目的与意义 .9二十一世纪是数字化技术高速发展的时代，而单片机在数字化高速发
2、展的时代扮演着极为重要的角色。.91.3 课题解决的主要内容 .92 系统的总体设计 .102.1 系统方案的构想与确定 .102.2 器件的选用.102.2.1 单片机的选择.103.1 系统硬件电路设计 .123.1.1 系统硬件框图.123.1.2 AT89S51 单片机.123.1.3 8 位移位寄存器 74LS164（串行输入，并行输出） .163.1.4 ds1302 .204.1 主程序.234.2 从 1302 读取日期和时间程序.245.1 编程环境 PROTEUS.255.2 用 PROTEUS ISIS 对电子万年历的硬件电路设计 .255.3 用 PROTEUS ISI
3、S 进行电子万年历的仿真测试 .29结论 .32 致谢 .33 参考文献 .34 附录 .35附录 1 .35第 3 页 共 52 页3摘摘 要要本文介绍了基于 AT89C51 单片机的多功能电子万年历的硬件结构和软硬件设计方法。系统以 AT89C51 单片机为控制器，以串行时钟日历芯片 DS1302 记录日历和时间，它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能。万年历采用直观的数字显示，可以在 LED 上同时显示年、月、日、周日、时、分、秒，还具有时间校准等功能。此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，具有广阔的市场前景。关键字关键字 AT
4、89C51；电子万年历； DS1302第 4 页 共 52 页41 绪论1.1 课题研究的背景随着科技的快速发展，时间的流逝,从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不 断研究，不断创新纪录。它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，还具有 闰年补偿等多种功能，而且 DS1302 的使用寿命长，误差小。对于数字电子万年 历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、时、分、秒和温度等信息， 还具有时间校准等功能。该电路采用 AT89C51 单片机作为核心，功耗小，能在 3V 的低压工作，电压可选用 35V 电压供电。此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸 多优点，符合电子仪器仪
5、表的发展趋势，具有广阔的市场前景。1.2 课题的研究目的与意义二十一世纪是数字化技术高速发展的时代，而单片机在数字化高速发展的时 代扮演着极为重要的角色。电子万年历的开发与研究在信息化时代的今天亦是 当务之急，因为它应用在学校、机关、企业、部队等单位礼堂、训练场地、教 学室、公共场地等场合，可以说遍及人们生活的每一个角落。所以说电子万年 历的开发是国家之所需，社会之所需，人民之所需。由于社会对信息交换不断提高的要求及高新技术的逐步发展，促使电子万年历发展并且投入市场得到广泛应用。1.3 课题解决的主要内容本课题所研究的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用，主要研究内容包括以下几个方面：（1
6、）选用电子万年历芯片时，应重点考虑功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。（2）根据选用的电子万年历芯片设计外围电路和单片机的接口电路。（3）在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易于实现，使系统电路尽量简单。（4）根据硬件电路图，在开发板上完成器件的焊接。（5）根据设计的硬件电路，编写控制 AT89C51 芯片的单片机程序。（6）通过编程、编译、调试，把程序下载到单片机上运行，并实现本设计。（7）在硬件电路和软件程序设计时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作等因素。第 5 页 共 52 页5（8）软件设计时必须要有完善的思路，要做到程序简单，调试方便。2 系统的总体设计单片机
7、电子万年历的制作有多种方法，可供选择的器件和运用的技术也有很多种。所以，系统的总体设计方案应在满足系统功能的前提下，充分考虑系统使用的环境，所选的结构要简单使用、易于实现，器件的选用着眼于合适的参数、稳定的性能、较低的功耗以及低廉的成本。2.1 系统方案的构想与确定系统的功能往往决定了系统采用的结构，经过成本，性能，功耗等多方面的考虑决定用三个 8 位 74LS164 串行接口外接 LED 显示器，RESPACK-8 对单片机 AT89C51 进行供电，时间芯片 DS1302 连接单片机 AT89C51。从而实现电子万年历的功能。2.2 器件的选用单片机 AT89C51电容 RESPACK-8
8、三个 74LS164 串行接口传感器 DS13022.2.1 单片机的选择单片机自 70 年代问世以来以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，用广泛的应用领域拉动得到蓬勃发展，单片机功能正日渐完善。单片机的应用，使许多领域的技术水平和自动化程度大大提高，可以说当今世界正在经受一场以单片机技术为标志的新技术革命浪潮的冲击。主要单片机类型如下：(1)MCS-51 系列单片机MCS-51 系列单片机主要是指 Intel 公司生产的以 51 位内核的单片机芯片，具有 8 位 CPU、4K 字节 ROM、128 字节 RAM、可扩展外部 64K 字节 RAM 和ROM、2 个 16
9、位的定时器/计数器、4 个 8 位并行 I/O 口、1 个全双工串行 I/O口、21 字节的专用寄存器、5 个中断源、片内自带振荡器、片内单总线等功能部件。（2）AT89C51 单片机第 6 页 共 52 页6AT89C51 单片机的主要特性如下： 与 MCS-51 产品指令系统完全兼容 4K 字节的在线编程 Flash 存储器，1000 次擦写周期 4.05.5V 的工作电压范围 全静态工作模式：033MHz 三级程序存储器锁 1288 字节内部 RAM 32 个可编程 I/O 口线 2 个 16 位定时/计数器 6 个中断源 全双工串行 UART 通道 低功耗空闲和掉电模式 中断可从空闲模
10、式唤醒系统 看门狗（WDT）及双数据指针 掉电标识和快速编程特性 具有掉电状态下的中断恢复功能 灵活的在系统编程（ISP 字节或页写模式）由于 AT89C51 单片机片内有 4K 字节的在线编程 Flash 存储器，可以擦写1000 次，具有掉电模式，而且具有掉电状态下的中断恢复功能，对设计开发非常实用。所以选用 AT89C51 单片机作为电子万年历芯片的控制单片机。第 7 页 共 52 页73 系统硬件的设计根据上述所确定的系统方案构想，下面进行系统硬件电路的具体设计，系统的总体结构框图如图所示。3.1 系统硬件电路设计3.1.1 系统硬件框图系统硬件框图如图 3-1时钟芯片 DS1302串口AT89C5 1P2 口LED 显示器驱动电路图 3-1 系统硬件框图3.1.2 AT89S51 单片机本系统采用的是美国 ATMEL 公司生产的 AT89C51 单片机，首先我们来熟悉一下 AT89C51 单片机的外部引脚和内部结构。1.单片机的引脚功能AT89C51 单片机有 40 个引脚。 Vcc：电源电压+5V GND：接地 P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址/数据总线
