《单片机实现闹钟设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机实现闹钟设计（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河北工程大学科信学院目录1.绪 论31.1 课题研究背景31.2 课题研究意义31.3 本文的主要内容41.4 本文的结构42总体设计42.1 设计要求42.2设计内容52.3 设计方案的确定52.3.1单片机芯片52.3.2显示部分52.3.3时钟部分52.3.4闹铃部分62.3.5 键盘部分62.3.6电源部分62.4总体方案62.5工作原理62.6总体设计图73硬件设计73.1 STC89C52介绍73.1.1 STC89C52主要功能及PDIP封装73.1.2 STC-89C52引脚介绍83.2 DS1302时钟芯片介绍93.2.1 DS1302概述93.2.2 DS1302引脚介绍9
2、3.2.3 DS1302使用方法103. 3 1602字符液晶介绍123.3.1 1602液晶概述123.3.2 1602引脚介绍123.3.3 1602字符液晶使用方法133.4系统电路设计153.4.1 单片机主控部分153.4.2 时钟系统电路设计163.4.3 显示系统电路设计173.4.4 键盘调控系统电路设计183.4.5闹铃系统电路设计183.5整体电路图194系统软件设计194.1主程序设计204.2子程序设计204.2.1实时时钟子程序设计204.2.2显示子程序设计214.2.3键盘扫描子程序224.2.4闹铃子程序设计235系统调试245.1 硬件调试255.2软件调试2
3、56结论256.1 课程设计中遇到的问题集解决方案256.2 经验教训26参考文献26附件271.绪 论单片计算机即单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer），是集CPU、RAM、ROM、定时、计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。单片机在这种情况下诞生了。截止今日，单片机应用技术飞速发展，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置
4、，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。本实验通过对一个基于单片机的能实现时间，闹钟等功能的电子时钟的设计学习，详细介绍了单片机应用中的数据转换显示，液晶显示原理。从而达到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用。系统由STC89C52、LCD1602、DS1302等部分构成，能进行年、月、日、周、时、分、秒的显示，也具有定时时间报警等功能。1.1 课题研究背景人类的生活和工作均离不开时钟。从古代的滴漏更鼓到近代的机械钟，从电子表到目前的数字时钟，为了准确的测量和记录时间
5、，人们一直在努力改进着计时工具。钟表的数字化，大力推动了计时的精确性和可靠性。在单片机构成的装置中，数字时钟是必不可少的部件。它的用途十分广泛，只要有计时的存在，便要用到数字时钟的原理及结构；同时在日期中，它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱。随着人类科技文明的发展，人们对于时钟的要求在不断地提高。时钟已不仅仅被看成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代时钟生产研究的主导设计方向。1.2 课题研究意义基于MCS-51
6、、MCS-52单片机的数字时钟系统具有显示准确、直观、易于调整等特点。单片机自诞生以来给全世界人类的生活和工作起到了剧烈的变化，而MCS-51单片机是我国使用最早、最易掌握和应用的一款单片机。通过该系统的设计，对单片机的原理和功能有个较系统和全面的掌握，初步学习到有关工程设计的方法和思路。这样以后的就业面会更加宽广，也可以满足当今社会对单片机开发人才的大量需求。纵观传统的电路设计，大部分是采用分立元件进行设计，既复杂成本又高。随着集成化的发展，现在系统的设计都是在模块化的基础上设计系统的。本课题是基于智能化和模块化的前提下设计数字时钟的，通过对设计目标的分析，分立出各个模块，然后根据各个模块的
7、功能，选择适当的芯片进行设计的。本课题的研究，对智能化、模块化设计具有较强的推广应用价值。1.3 本文的主要内容本文的主要内容是利用51单片机设计一个数字时钟系统，使其实现以下功能：1在LCD液晶显示时间的功能；2具有实现系统时间的调整与设置；3闹铃定时功能。通过对系统功能的分析，该系统主要包括按键电路、显示电路、闹铃电路等。然后对系统进行了硬件设计和软件设计，通过利用Proteus和Keil软件，对系统进行调试，实现系统的功能。本设计中的数字闹钟是以单片机为控制核心，从各个控制模块介绍电路的设计，经过单片机将时间数据在LCD液晶屏上显示，系统中有按键可以进行定时，定时时间到时，蜂鸣器发出1分
8、钟的提示信号。1.4 本文的结构报告从六个方面介绍了这一设计：（1）简单介绍了课题背景及现状；（2）第二部分对电子时钟功能与方案等作了较详细的阐述；（3）第三部分介绍了系统硬件设计；（4）第三部分介绍了系统软件设计；（5）第四部分介绍了系统调试。（6）第五部分写出程序中遇到的问题，解决方案，经验教训。2总体设计2.1 设计要求（1）使用集成数字电路或单片机作为主控制芯片；（2）使用LCD来显示现在的时间，显示格式为：显示：20年份-月份-日期 week x时时：分分：秒秒；（3）使用时钟芯片DS1302实现时钟定时；（4）具有闹铃功能，一旦时间到则发出1分钟提示声；（5）具有调整时间的功能。2
9、.2设计内容（1）查阅相关资料，整体构思，（2）进行调研和总体设计，并绘制系统方框图和主程序流程图等；（3）详细设计：1）LCD显示电路的设计及功能实现 2）实时时钟电路的设计及其功能实现3）按键设置电路的设计及其功能实现2.3 设计方案的确定2.3.1单片机芯片采用STC89C52,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，对所下载的程序能够加密，比较安全。当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次
10、拔插，所以不会对芯片造成损坏。所以选择采用STC89C52作为主控制系统做此实验比较合理。2.3.2显示部分显示部分是本次设计的重要部分，一般有以下两种方案：方案一：采用LED显示，分静态显示和动态显示。对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而复杂，且可靠性也较低。而对于动态显示方式，虽可以避免静态显示的问题，但设计上如果处理不当，易造成亮度低，有闪烁等问题。方案二：采用LCD显示。LCD液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的。鉴于上述原因，我们组采用方案二。2.3.3时钟部分数字时钟是本设计的核心的部分。根据需要可采用以
11、下两种方案实现：方案一：方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。年月日的设计也是如此方法。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。而且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。方案二：方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年
12、，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，可使系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。基于时钟芯片的上述优点，本课程设计采用方案二完成数字时钟的功能。2.3.4闹铃部分闹铃部分是采用蜂鸣器来进行提示，用蜂鸣器成本低，电路结构简单，而且体积小。一个引脚接地另一个引脚在闹铃时间设置于数字钟时间一致时，给引脚一个高点平，驱动蜂鸣器发出提示音，提示进行延时1分钟。2.3.5
13、 键盘部分用开发板上的5个按键就能实现想要的设计，我们组开始想的是用4个按键，但是实现起来需要做想赢得程序设计，就自己想着多用一个按键，来简单的实现想要的功能。用了开发板上的4个闲置按键意外加了一个按键来实现想要的功能。2.3.6电源部分采用稳定的电压源对开发板进行供电。来实现开发板的各种功能在LCD来显示出来，以及蜂鸣器提示音。2.4总体方案综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用STC89C52作为主控制系统; DS1302提供时钟;1602液晶作为显示等。独立按键进行控制，蜂鸣器实现闹铃提示。2.5工作原理本设计采用STC89C52RC单片机作为本系统的控制模块。单片机对DS1302
14、进行初始化，写入当前的时间，以后不再进行写入时间，DS1302有个后备电池我，会自动计时。单片机每隔1s读DS1302时间，从而把数据传输到显示模块，实现时间的显示。以LCD1602为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，并且显示多个信息。通过按键设计一个闹铃时间，软件设计中通过比较当前时间和闹铃时间，是否相同，如果相同，启动蜂鸣器发出声音，持续一段时间，然后关闭蜂鸣器。在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的功能选择、调节与切换。2.6总体设计图图2.6 ：程序设计总体设计图STC89C52主控制模块LCD1602显示模块DS1302时钟模块键盘控制模块蜂鸣器电源模块3硬件设计3.1 S
15、TC89C52介绍3.1.1 STC89C52主要功能及PDIP封装STC89C52是由深圳宏晶科技公司生产的与工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机。其PDIP封装如表3.1所示表3.1：STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能3.1.2 STC-89C52引脚介绍 主电源引脚（2根）3.1.2 STC-89C52引脚介绍VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源。GND(Pin20)：接地线。外接晶振引脚（2根）XTAL1(
