《单片机电子时钟及报时设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机电子时钟及报时设计（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子时钟的设计一、 设计要求1、准确计时，以数字、英语形式显示年、月、日、时、分、秒、闹钟时间。2、小时以24小时计时形式，分秒计时为60进位。 3、校正时间功能（即调整时间）、闰年补偿、并且具有单片机断电后时钟持续走的功能。4、闹钟功能。5、整点报时、任意时间报时。 6、总结检验电路设计结果 二、 设计方案和论证本次设计时钟电路，使用了STC89C52单片机微控制器、1602液晶作为显示器件。但考虑到如果用单片机的定时器来作时钟，在单片机掉电时时钟就会停止，并且每一次上电后都得从同一个时间开始变化，所以为了得到准确的时间，每次上电后都得调整时间，为了刻服这一难点，本次课程设计采用了DS130
2、2作为时钟蕊片。并且DS1302还具有闰年补偿功能，很好地满足了以上的掉电保持以及闰年补偿功能。以ISD4004作为语音蕊片，使报时更加人性化。使用键盘键上的按键来调整时钟的时、分、秒，同时使用C语言程序来控制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过五个模块：键盘、单片机、时钟蕊片、语音蕊片、显示屏即可满足设计要求。 1、 总设计原理框图如下图所示：微型控制器STC89C52时钟电路（DS1302）（语音报时（ISD4004）校时输入数据显示（1602）2、元器件清单 名称数量STC89C52单片机1ISD4004_81DS13021L780513171咪头1110592M晶振132768K
3、晶振210k排阻410k微调电阻610k电阻154.7k电阻2Led发光二极管4四角按键4扬声器110uF电容830pF电容6104电容11103电容52200U电容1100U电容433P电容71602液晶显示器140脚插座4铜板15cm*15cm1排针和排插若干3、各部分功能实现（1）单片机发送的信号通过程序控制最终在1602显示出来。 (2) 通过DS1302作时钟芯片。（3）通过ISD40048MP来进行语音存储，并驱动扬声器来进行报时。（4）单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正常工作。（5）为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘用来校正液晶显示器上显示的时间。
4、(6)单片机通过控制闹铃（ISD4004）电路来完成定时闹钟的功能。4、DS1302介绍(1) DS1302的结构及工作原理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时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 (2)
5、 引脚功能及结构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Vcc10.2V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32.768kHz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D
6、S1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。 下图为DS1302的引脚功能图： DS1302封装图(3) DS1302的控制字节DS1302 的控制字如图2所示。控制字节的最高有效位(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如果为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
7、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。 (4) 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。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7。 (5) 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,其日历、时间寄存器及其控制字见表1。 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
8、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)。 5、ISD4004介绍 ISD4004语音芯片是由美国ISD公司推出不久的新产品。关于该语音芯片的引脚说明以及内部电路等，因为很容易在ISD公司提供的芯片资料中查到，笔者就不在本文作过多的描述。只简单对其特点做一介绍。 与普通的录音/重放芯片相比，ISD4004具有如下特点：首先是
9、记录声音没有段长度限制，并且声音记录不需要A/D转换和压缩。其次，快速闪存作为存储介质，无需电源可保存数据长达100年，重复记录10000次以上。此外，ISD4004具有记录时间长（可达16分钟，次课程设计采用的为8分钟的ISD4004语音芯片）的优点。最后，ISD4004开发应用具有所需外围电路简单的优点6、STC89C52单片机介绍STC89C52单片机是由深圳宏晶公司代理销售的一款MCU，是由美国设计生产的一种低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8kbytes的可反复写的FlashROM和128bytes的RAM，2个16位定时计数器5。 STC89C52单片机内部主要包括累加器A
10、CC(有时也简称为A)、程序状态字PSW、地址指示器DPTR、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、寄存器、并行I/O接口P0P3、定时器/计数器、串行I/O接口以及定时控制逻辑电路等。这些部件通过内部总线联接起来，构成一个完整的微型计算机。其管脚图如图所示。STC89C52单片机管脚结构图7、1602液晶显示器8、 引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表8-1所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6
11、数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表8-1：引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第
12、6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。9、单片机最小系统、DS1302、1602电路图10、外接电源（单片机电源）电路11、ISD4004以及功放电路12、ISD4004电源电路图13、程序流程图（略）14、源程序#include/ds1302、1602控制程序;ISD4004的模块还没有整合到主程序。#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit RS=P26;/数据/命令选择线sbit EL=P27;/使能信号线s
13、bit gl=P13;sbit ja=P14;sbit jan=P15;sbit dgl=P16;sbit lao=P17;sbit laoto=P32;sbit ds1302_clk=P10;/脉冲线sbit ds1302_io=P11;/数据线sbit ds1302_rst=P12;/复位控制线uchar kk=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;uchar y1,y2,num,change;uchar table1=Alarm:12:25 ;uchar table2= ;uchar on=on ;uchar off=off ;/-void delay1(uint z)/延时函数uin
14、t x,y;for (x=z;x0;x-) for(y=0;y100;y+);void comand_1602(uchar com)/1602命令输入P0=com;/命令输入RS=0;EL=0;delay1(1);EL=1;delay1(1);EL=0;void indat_1602(uchar dat)/1602数据输入P0=dat;/命令输入RS=1;EL=0;delay1(1);EL=1;delay1(1);EL=0;void Print(unsigned char *str)/1602显示函数while(*str!=0)indat_1602(*str);str+;void innit_1602()/1602初始化comand_1602(0x38);/功能设定delay1(20);comand_1602(0x38);/功能设定delay1(20);comand_1602(0
