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1、 广东海洋大学寸金学院单片机单片机期末考查（论文设计）期末考查（论文设计）论文题目： 高精度大屏幕 LED 日历时钟设计A high precision and large screen LED calendar clock design 系 别： 信息技术系 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 计算机科学与技术 1 班 姓 名： 陈创胜 学 号： 200816704101 指导老师： 叶伟慧 职 称： 讲师 日 期： 2012 年 5 月 5 日 广东海洋大学寸金学院教务处制目目 录录目 录I 摘 要II 第 1 章引言.4 1.1 背景与意义.4 1.2 论文设计.4 1.2.1 系统设
2、计实现的目标.4 1.2.2 系统的总体设计.4 第 2 章需求分析.5 2.1 需求分析.5 2.2 可行性分析 5 2.3 开发及运行环境.5 第 3 章硬件电路设计.5 3.1 单片机最小系统.5 3.2 时钟芯片设计.5 3.2.1 时钟芯片引脚介绍 .5 3.2.2 4 个控制寄存器介绍 .5 3.3 按键调整电路.5 3.4 电源模块.5 第 4 章软件设计.5 4.1 主程序流程.5 4.2 时间设置子流程 5 4.3 闹钟设置子程序流程.5 4.4 程序设计问题.5 4.4.1 按键抖动问题.5 4.4.2 蜂鸣器设置.5 4.4.3 液晶显示器设置.5 4.4.4 中断设置
3、.5 第 5 章测试.5 5.1 测试软件介绍.5 5.2 软件调试.5 结束语5 致 谢5 参考文献5 附录5 程序代码： 5摘 要在 51 单片机应用的系统中，常常需要记录实时的时间信息并长期保存。比如，在数据采集时，对某些重要的信息不仅需要几路车其内容，还需要记录下改事件发生的准确时间；在银行营业大厅中使用的利率或汇率显示屏，上面除了需要显示利率或汇率等数据以外，还需要显示实时的时间信息，如年、月、日、星期、时间等。本文用 51 单片机以及 DS1302 日历时钟芯片实现日历时钟的设计。论文研究了 DS1302 日历时钟芯片的相关功能。设计结果表明本文设计的基于DS1302 的实时日历时
4、钟显示系统完全能够满足设计要求关键词： DS1302，51单片机， LCD1062显示器Abstract 51 SCM application system , often need to record real-time information and long-term preservation. For example, when data collection for some important information not only need to record the content, but also record the exact time of the incident
5、; the banking hall in the use of interest rate or exchange rate display, shown above in addition to the interest rate or exchange rate such data, it also needs to show real-time information, such as year, month, date, day and time. In this paper,51MCU and the calendar clock chip DS1302 calendar cloc
6、k design.Thesis of the calendar clock chip DS1302-related functions.Design results show that the DS1302-based design of real-time calendar clock display system can completely meet the design requirements.Key Word :DS1302,51Microcontroller, LCD1062 display第 1 章引言1.1 背景与意义LED 显示屏作为信息传播的一种重要手段，具有高亮度、工作
7、电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点，再加上集成电路的使用，LED 显示屏的外围电路变得越来越简单，性价比不断攀升，使得 LED 显示屏广泛用于各行各业以及公共场所，成为了信息化时代发布工具。现在的 LED 大屏幕一般应用于汽车站、银行、机场、高速公路可变报版、体育场馆比赛等人多去关注的地方，所以这就要求 LED 大屏幕要设计得鲜明、显眼、耐用、三防能力强。本次设计将 LED 大屏幕和电子日历时钟的结合起来，打破传统电子时钟只适用于个人的局限，将日历时钟推广到公共场合，更方便人们。本次设计将采用 51 单片机、DS1302 日历时钟芯片和 1062 显示器（代替 LED 大屏
8、幕，因为两者都差不多） 。1.2 论文设计1.2.1 系统设计实现的目标本文是以实时时钟芯片DS1302和AT89C52单片机为主要研究对象，着重进行51单片机如何读取DS1302内部时钟信息的研究。主要内容包括：1) 实时温度显示；2) 年月日星期时分秒显示；3) 年月日星期时分秒调整；4) 闹钟定时小时分钟和秒；1.2.2 系统的总体设计采用AT89C52作为主控单片机，时钟模块选用DS1302作为时钟芯片，显示模块选用LCD1062，设置部分选用按键电路。AT89C52与MCS-51单片机产品兼容 、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、 全静态操作：0Hz33Hz
9、 、 三级加密程序存储器 、 32个可编程I/O口线 、三个16位定时器/计数器 八个中断源 、全双工UART串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒 、看门狗定时器 、双数据指针 、掉电标识符 。DS1302 实时时钟芯片功能丰富，可以用来直接代替IBM PC 上的时钟日历芯片DS12887，同时，它的管脚也和MC146818B、DS12887 相兼容。由于DS1302 能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决子“千年”问题；DS1302 中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10 年之久；对于一天内的时间记
10、录，有12 小时制和24 小时制两种模式。用户还可对DS1302 进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。该系统的系统框图如图1.1示：图1-1系统框图第 2 章需求分析2.1 需求分析数字电子钟一个无处不在的电子产品，经过多年的发展技术已经相当成熟了。随着电子技术的产业结构调整，生产工艺的飞速发展，市场对智能电子时钟的需求也越来越大，而现今市场上多采用的普通电子表，不具备报时和闹钟的双重功能。日前应用广泛的数字钟大多用 DS1302 时钟芯片，以 51 单片机为核心控制部件制作的。可以实现对年、月、日、周、时、分、秒精确计时，闰年补偿，可计时至2100 年。DS1
11、302 内嵌一个锂电池，可以保证在没有电源系统的情况下做到非易挥发性计时。通过对相应管脚电平的简单设置，就可以轻松地适应 Intel 处理器或Motorola 处理器的总线时序。通过扩展还可以实现对电子钟所在地点的温度显示和智能闹钟功能，广泛用于车站、医院、机场、厕所等公共场所的时间显示。该电子钟运用单片机进行设计制作，通过软件编程完成实时时间显示、按键调节时间，与数字电路电子钟相比具有设计电路简单、成本低的优点。与机械钟表和 3V 电源半机械表相比，数字电子钟具有时间精确度高、停电不用校准、较少汞的使用等优点。2.2 可行性分析通过可行性分析对所开发的高精度时钟从适应性、经济效益以及开发成本
12、进行研究。通过调查和高精度时钟设计目标分析，对要开发的硬件、软件从技术、经济、资源和管理进行可行性的分析。以保证资源合理使用、避免失误和浪费。技术可行性：通过 51 单片机来设计电子时钟，采用 K 软件来进行编程，可以实现小时、分、秒和年、月、日的显示的功能。本次设计的电子时钟系统由时钟电路、显示电路、按键调整电路、定时报警电路四个部分组成。本次报告需要介绍 51 单片机的基本原理，分析时钟芯片 DS1302 各个管脚的功能及它在设计电路中的作用工作原理及其软件设计过程以及 1062 显示屏在设计电路中的作用。经济可行性：本次设计使用的单片机是 51 单片机，是集 CPU、RAM/ROM,计数
13、和多种接口于一体的微控制器。自从单片机在 20 世纪 70 年代问世，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注。它体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格相对比较低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易，广泛应用于智能生产和工业自动化上。DS1302 时钟芯片设计了一种具有校时和闹钟功能的高精度电子钟，DS1302 可精确计时到 2100 年。其价格一般为几元到几十元，性价比比较高。操作可行性：51 单片机通过软件编程，在 1062 显示屏上实现时、分、秒和年、月、日，并且按秒实时更新显示，利用时钟芯片 DS1302 来实现计时，定时功能，通过四个按键开关：一个用于功能选择、一个用于闹
14、钟查看、另外两个为数值增多和减少，来实现参数设置和调节功能，到达设置的闹钟时间，由蜂鸣器发声，起报警作用。本次设计的电子时钟，走时精度较高，可满足多种场合的应用需求。2.3 开发及运行环境本次设计包括 51 单片机、DS1302 时钟芯片、1062 显示屏、K 软件。下图为原理图图 2-1 原理图第 3 章硬件电路设计3.1单片机最小系统本系统以AT89C52单片机为核心，本系统选用11.0592MHZ的晶振， ，使得单片机有合理的运行速度。起振电容30pF对振荡器的频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性影响较合适，复位电路为按键高电平复位。AT89C52单片机最小系统电路设计如图3-1所示。
15、图3-1单片机最小系统3.2 时钟芯片设计3.2.1 时钟芯片引脚介绍 1） 时钟芯片DS1302,其引脚分布图如下所示图3-2时钟引脚分布MOT (1脚) ：总线时序模式选择脚。接高电平，选择MOTOROLA总线时；序；接低电平或悬空，择选择INTEL总线时序。NC (2,3,16,20,21,22脚)：悬空脚。AD0AD7(411脚)：地址/地址数据复用总线引脚。CS(13脚)：片选脚，低电平有效。AS（14脚）：地址锁存输入脚。下降沿时，地址被锁存，紧接着的上升沿来时地址被清除。R/W(15脚)：读/写输入脚。在选择MOTOROLA总线时序模式时，此引脚用于指示当前的读写周期，高电平指示
16、当前为读周期，低电平指示当前为写周期；选择INTEL中线时序模式时，此引脚为低电平有效的输入脚，相当于通用RAM的写使能信号（/WE）DS(17脚)：选择MOTOROLA总线时序模式时，此引脚为数据锁存脚；选择INTEL总线时序模式时，此引脚为读输入脚，低电平有效，相当于典型的内存的输出使能信号（/OE）RESET(18脚)：复位脚，低电平有效，复位不会影响到时钟、日历和RAM。IRQ(19脚)：中断申请输出脚，低电平有效，可作为微处理器的中断输入。SQW（23脚）：方波信号输出脚。可通过设置寄存器位SQWE关断此信号输出，此信号的输出频率也可通过对芯片内部的寄存器编程予以改变。VCC（24脚）：+5v电源端。3.2.2 4 个控制寄存器介绍DS1302有4个控制寄存器，在任何时间都可以进行访问，即使处于更新周期。寄存器A字节的内容如下。MSB
