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1、 本科生毕业论文（设计）基于单片机的多功能数字时钟的设计与制作Design and Manufacture of Multi-function Digital Clock Based on Single Chip Microcomputer 专 业 电子信息工程 姓 名 苏 涛 学 号 12037405 指 导 教 师 潘伟涛 完 成 时 间 2016. 6 独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得商洛学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
2、与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名： 日期： 关于论文使用授权的说明本人完全了解商洛学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。公开 保密（_年_月） (保密的学位论文在解密后应遵守此协议)签名： 导师签名： 日期： 基于单片机的多功能数字时钟的设计摘 要:本设计基于单片机技术原理，以AT89S52单片机芯片作为核心控制器，通过软件编程和硬件电路制作，设计集时间、周数、温度日历于一体的多功能数字时钟系统。该时钟系
3、统主要由键盘控制及液晶显示两大模块组成。该系统具有简单清晰的操作界面，能在3v-6v直流电源下正常工作。可以准确显示年、月、日、时、分、秒、周数、温度（时间显示格式为时时：分分：秒秒，24小时制），可随时进行日期、周数、时间调整，并具有闹铃时间设置。设计以软硬件结合，充分发挥单片机功能，通过软件编程来实现大部分功能，该系统稳定性高、电路简单、功耗小、成本低的特点，具有很强的实用性。 关键词:LCD显示；AT89S52单片机； 时钟芯片DS1302Design and Manufacture of Multi-function Digital Clock Based on Single Chip
4、 Microcomputer Abstract: This design based on single chip microcomputer technology principle, AT89S52 single-chip microcomputer as the core controller, through software programming and hardware circuit production, design integrating calendar time, number of cycles, temperature of multi-function digi
5、tal clock system. The clock system is mainly controlled by the keyboard and LCD display of two modules. The system has simple and clear interface, can under 3 v to 6 v dc power supply to work properly. Can accurately display year, month, day, hours, minutes, seconds, number of cycles, temperature (d
6、isplay format for all the time: component: seconds seconds, 24 hours a day), may at any time to date, number of cycles, time to adjust, and has set the alarm time. Design with combination of software and hardware, and give full play to the function of SCM, through software programming to implement m
7、ost of the functions, the system is high stability, simple circuit, low consumption, the characteristics of low cost, strong practicability. Key Words: LCD display; AT89S52 single chip microcomputer; The clock chip DS1302目录1 绪论51.1 课题概述51.1.1 课题研究的背景51.1.2 课题研究的目的及意义51.2 课题的国内外研究现状52 系统概述63 方案选择64 系
8、统硬件电路的设计74.1.1 AT89S52具有下列主要性能：84.1.2 AT89S52的引脚及功能84.2.1 DS1302芯片介绍114.2.2 DS1302 的应用154.3 液晶显示电路154.3.1 液晶显示控制驱动器DS1302的特点154.3.2 液晶显示控制驱动器HD61202的引脚功能164.3.3 液晶显示控制驱动器DS1302的指令系统164.4 键盘电路184.5 闹铃电路185 系统程序的设计185.1 日历程序的设计185.2 时间调整程序设计196 测试结果217 结论211 绪论1.1 课题概述1.1.1 课题研究的背景随着科技的不断发展，人们对数字钟的功能要
9、求也日益丰富，传统的时钟已无法满足人们的需求。数字时钟在性能和式样上都有着质的不同。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使数字时钟的功能和精度， 都远远优于老式钟表。因此数字时钟已成为人们日常生活中不可少的必需品。多功能数字时钟是一种利用数字电路来显示年、月、日、时、分、秒、周数、温度的时钟系统，与传统的机械钟相比，它具有功能多、走时准、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。随着人们生活环境的不断改善和美化，多功能数字时钟的应用将得到普遍化。 1.1.2 课题研究的目的及意义多功能数字时钟的用途十分广泛，具有走时准确，一钟多用等特点，在生活中已经得到广泛的应用。数字时
10、钟利用软硬件结合实现数字时钟的日期、时间调整、闹铃设置等功能。具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点。数字时钟不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。随着人类科技文明的发展，人们对于时钟的要求在不断提高，时钟已不仅仅被看出一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。高精度、多功能、小体积、低功耗，是现代时钟发展的趋势。在这种趋势下，时钟的数字化、多功能化已经成为现在时钟生产研究的主导设计方向。1.2 课题的国内外研究现状目前，单片机渗透到我们生活的各
11、个领域。从各种智能IC卡的应用到导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制等，这些都离不开单片机。单片机在多功能数字钟表中的应用意识非常普遍，但是人们只是对数字时钟的功能和操作非常熟悉，却缺少对它的内部结构及工作原理的了解。以单片机作为数字钟核心控制器，通过对它的时钟信号进行计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。通过键盘可以进行调整和校准功能。输出设备显示器可以用比码管显示技术更加优越的液晶显示技术。以AT89S52为中心控制单元，釆用C语言编程，设计一个用LCD1602显示年、月、日、时、分、秒及温度的多功能数字时钟。该时钟可实现日期和时间显示、时间调整、闹钟设置、温度自动识别显
12、示多种功能，具有制作简单、调整方便、稳定性好等特点。 经实践制作、调试，证明设计可靠、方案可行。1.3 论文的主要研究内容采用模块化完成对多功能数字时钟的设计。基本功是准确显示“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”、“周数”、“温度”，并具有温度自动识别和调整年、月、日、时、分、秒和闹钟功能1。2 系统概述该设计以AT89S52单片机为核心，构成单片机控制电路，结合DS1302时钟芯片，显示年、月、日、时、分、秒、周数、温度，全部信息用液晶显示。人机接口由五个按键来实现，用这五个按键分别对时间、日期可调，并可对闹铃时间进行调整。软件控制程序实现所有的功能。整机电路使用+5V稳压电源，可
13、稳定工作。系统框图如图2-1所示，其软硬件设计简单，时间记录准确，可广泛应用于长时间连续显示的系统中。图2.1 系统框图3 方案选择方案1: 不使用时钟芯片，而直接用AT89S52单片机来实现多功能数字时钟设计。AT89S52是可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能和带8K字节闪烁的一种CMOS 8位微处理器，俗称单片机。单片机具有反复擦写1000余次擦除只读存储器。由于在单个芯片中组合了闪烁存储器和闪烁存储器，因而AT89S52是一种高效的微型控制器，这就为许多嵌入式控制系统给出了廉价和灵活性高的方案2。若采用单片机计时，利用它的一个16位定时器/计数器每50ms产生一个中断信号，中断20次
14、后产生一个秒信号，然后根据时间进制关系依次向分、时、日、星期、月、年进位。这样就实现了直接用单片机来实现数字时钟设计。用单片机来实现数字时钟设计，无须外接其他芯片，充分利用了单片机的资源。方案2:与单片机为控制的核心设备,通常需要一个实时时钟,给一些事件实时记录时间、实时时钟芯片可以发挥作用。多用并行接口时钟芯片,如MC146818、DS12887,等等。他们已经能够完全满足单片机系统的需求实时时钟,但是芯片和单片机接口复杂,地址和数据总线连接,芯片尺寸大的足迹,近年来,各种串行接口芯片的应用程序越来越多在单片机系统中,串行接口实时时钟芯片有很多DS1302是综合性能更好,更便宜的串行接口实时
15、时钟芯片。利用单片机进行控制，采用DS1302作为实时时钟芯片，其三线接口SCLK、I/O、/RST与单片机进行同步通信，外加掉电存储电路、显示电路、键盘电路，即构成一个基本的多功能数字时钟系统，若还要添加其他功能，在这基础上外扩电路即可。由于在系统设计时，需要考虑以下几点因素：功耗低、精确度高、软件编程较简单，芯片的体积小、芯片成本低等，而DS1302芯片有上面所述的诸多优点，所以本设计采用方案23。4 系统硬件电路的设计按照系统设计功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、存储模块、键盘接口模块、显示模块和闹铃模块共6个模块组成，电路系统构成框图如图4-1所示。主控芯片使用52系列AT89S52单片机，时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片DS130
