《基于单片机的数字时钟的设计毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的数字时钟的设计毕业设计（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目: 基于单片机的 _ 数字时钟的设计 专 业: 通信技术 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名学号班级通技06-2专业通信技术设计（或论文）题目基于单片机的数字时钟的设计指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注助教高级工程师设计（论文）内容：本设计要求以单片机(AT89C51)为核心，设计一款简易的数字时钟，功能如下：（1）时间（年、月、日、星期、时、分、秒）LCD显示功能；（2）时间设置功能；（3）闹钟功能；（4）环境温度显示功能（可选项）。学生需完成系统方案制定与工作原
2、理分析、硬件设计、软件设计、系统仿真或实物制作、设计报告撰写等工作。设计可按如下步骤进行：1. 收集有关资料并消化吸收；2. 制定设计方案；3. 完成硬件设计、软件设计，仿真测试成功后可完成实物制作；4. 撰写设计报告（不少于4000字）。进度安排：1收集有关资料并消化吸收-第67周；2制定设计方案-第7周；3硬件设计-第78周；4软件设计-第911周；5系统仿真测试与硬件制作-第12周； 6撰写设计报告-第1314周；7准备毕业答辩-第15周。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：1DS1307 datasheet http：/www.maxim- 月 日备注：任务书由指
3、导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。 目录摘要1第1章设计方案21.1方案论证与比较21.2方案确定3第2章硬件设计42.1单片机主控模块42.2时钟模块52.2.1DS1307的引脚功能52.2.2DS1307的内部结构52.2.3DS1307的读写操作72.2.4DS1307硬件电路设计82.3闹铃模块92.4键盘模块92.5LCD显示模块102.5.1LCD1602的引脚功能102.5.2LCD1602的显示操作102.6电源模块14第3章软件设计153.1系统流程图153.2液晶显示模块流程图153.3键盘处理模块流程图16第4章系统测试21总结23致谢24参考文献25附
4、录1系统仿真电路图26附录2PCB板底图27附录3主要源程序28II四川信息职业技术学院毕业设计说明书摘要本设计以AT89C51单片机为核心，以实时时钟芯片DS1307和液晶显示LCD1602为主体设计了一款简易数字时钟。该时钟系统主要由单片机最小系统、时钟模块、闹钟模块、液晶显示模块、键盘控制模块组成。系统具有简单清晰的操作界面，能够准确显示时间（显示格式为时时：分分：秒秒，24小时制），可随时进行时间调整，具有闹钟时间设置、闹钟开/关。设计以硬件软件化为指导思想，充分发挥单片机功能，大部分功能通过软件编程来实现，电路简单明了，系统稳定性高。同时，该时钟系统还具有功耗小、成本低的特点，具有很
5、强的实用性。由于系统所用元器件较少，单片机所被占用的I/O口不多，因此系统具有一定的可扩展性。软件程序采用均采用C语言编写，便于移植与升级。报告详细介绍了整个系统的硬件组成结构、工作原理和系统的软件程序设计。关键词数字时钟；单片机；DS1307；LCD1602第27页共31页第1章设计方案1.1方案论证与比较方案一：基于FPGA的系统总体设计方法。为了实现:(1)显示年、月、日、时、分、秒、星期，并且可以进行调整时间；(2)可以设定闹钟和整点报时的功能，数字时钟在总体上主要分为三大部分：输入人机界面部分、FPGA核心功能部分和输出界面部分，其系统设计框图如图1-1所示。图1-1基于FPGA的系
6、统设计方框图方案二：采用单片机技术来实现数字钟的功能。系统以AT89C51单片机为核心控制器件，它除了具备微机CPU的数值计算功能外，还具有灵活强大的控制功能，以便实时检测系统的输入量、控制系统的输出量，实现自动控制。与传统机械表相比，它具有走时精确,显示直观等特点。它的计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”，另外具有校时功能，断电后有记忆功能，恢复供电时可实现计时同步等特点。外围主要有串行通信器件实时时钟芯片DS1307等，使得系统线路简单可靠性高。系统结构框图如图1-2所示。图1-2基于单片机实现的数字时钟系统结构框图单片机最小系统：其作用是和外围的时钟芯片通信，并控制数据传
7、输的过程，采集时间信息并予以处理。键盘模块：键盘模块可以设置时间信息，通过单片机写入时钟芯片，以更新时间；也可以设置闹钟，由单片机存入其内部RAM中。时钟模块：此模块由专用的实时时钟芯片构成，由它提供实时的日历时钟信息。液晶显示模块：单片机读取时钟芯片DS1307中的信息，通过液晶显示器实时显示。采用LCD作为显示器，具有界面友好、功耗低的优点。闹钟模块：单片机主控模块读取日历芯片中的时间信息，与所设置的闹钟时间相比较，若相同时，闹钟模块工作闹钟模块。电源模块：用220V市电经整流、滤波、稳压后，输出稳定的+5V的直流电为其供电。1.2方案确定综合考虑以上两种方案的优缺点以及题目的基本要求和发
8、挥要求，在本设计中，我采用了第二种方案，即采用单片机来实现数字时钟的功能为我此次设计的方案。第2章硬件设计2.1单片机最小系统单片机最小系统以AT89C51单片机为核心，由单片机、时钟电路、复位电路等组成如图2-1所示。主要负责各个模块的初始化工作；读取并处理时间；处理按键响应；控制液晶实时显示等。图2-1单片机最小系统主控制器AT89C51单片机与MCS51系列单片机产品兼容，内部自带有4KB的Flash存储器及256KBRAM单元，不需另外扩展EEPROM及静态RAM，可以在线下载程序，易于日后的升级。图中，P2.0、P2.1、P2.2及P1口为单片机与液晶显示器连接的控制和通信的数据端口
9、；P2.6和P2.7为单片机与时钟芯片DS1307通信的端口；P2.3为闹钟的控制端口；P0.0、P0.1、P0.2、P0.3为按键模块的接口。时钟电路是由XTAL1和XTAL2之间跨接的晶体振荡器和微调电容构成。时钟电路中晶体振荡器的频率高则系统的时钟频率就高，所以该系统采用12M晶振；复位电路有两种形式：手动按键复位和上电复位，在本系统中采用的是手动按键复位。如图2-1所示，R1、R2、C3和SW组成系统手动按键复位电路。2.2时钟模块系统采用DS1307时钟芯片。DS1307是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的时钟芯片，它是一款I2C总线接口的时钟芯片，采用两线与CPU进行通
10、信，片内含有8个特殊功能寄存器和56bit的SRAM。DS1307的主要技术指标：具有秒、分、时、日、星期、月、年的计数功能；12小时制和24小时制两种计数模式；可自动调整每月的天数，具有闰年自动修正、掉电保护和上电复位功能。2.2.1DS1307的引脚功能DS1307采用8引脚双列直插DIP封装形式，引脚分布如图2-2所示。相应功能如下：Vcc：主电源；Vbat：备用电源。当VbatVcc+0.2V时，由Vcc向DS1307供电，当VbatVcc时，由Vcc向DS1307供电；GND：逻辑地；SCL：I2C总线时钟线；SDA：I2C总线数据线；SQW/OUT：方波/输出驱动器。图2-2DS1
11、307引脚分布图2.2.2DS1307的内部结构1.内部结构DS1307芯片由晶体振荡器、电源控制器、I2C总线控制、分频处理、逻辑控制、RAM存储、多路选择器、时钟/日历寄存器、缓冲器组成，内部结构如图2-3所示。VccSQW/OUTSDASCLGNDVbatX2X1电源控制器逻辑控制时钟/日历寄存器多路选择器RAM存储分频处理晶体振荡器RAM存储I2C控制总线1Hz图2-3DS1307的内部结构2.寄存器DS1307有关日历、时间的寄存器共有12个，其中有7个寄存器（读时81H8DH，写时80H8CH），存放的数据格式为BCD码形式，如表2-1所示。表2-1DS1307的日历、时间寄存器地
12、址D7D6D5D4D3D2D1D0功能取值范围81HCH十位个位秒00-5983H0十位个位分00-5985H012十位十位个位时AM：1-12PM：00-23248B00000星期星期01-0787H00十位个位日01-3189H000十位个位月01-128DH十位Year年00-998FHOUT00SOWE00RS1RS0控制字-91HRAM56800H-FFH(1)小时寄存器（85H、84H）的位7用于定义DS1307是运行于12小时模式还是24小时模式。当为高电平时，选择12小时模式。在12小时模式时，位D5是，当为1时，表示PM。在24小时模式时，位5是第二个10小时位。(2)秒寄存器（81H、80H）的位7定义为时钟暂停标志（CH）。当该位置为1时，时钟振荡器停止，DS1307处于低功耗状态；当该位置为0时，时钟开始运行。(3)控制寄存器（8FH、8EH）的位7是写保护位（WP），其它7位均置为0。在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP位必须为0。当WP位为1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。2.2.3DS1307的读写操作DS1307是基于I2C总线接口的时钟芯片，软件上与I2C总线完全兼容。1.I2C总线的驱动I2C总线在传送数据时，必须确认传送数据的开始和结束。而且每传送一个字节，要发送一个应答位（0）；在一个周期发送结束后，要发送一个应答位
