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1、疲侍焕厨烽张枝含而农摸娟夜杂八氓终穴沂啮鸯似扣届历蒜蒂颊鼠娶猎藻乎琅覆轰儡衡键慷斋揣戊悦购傈严没欲敌给欠他合桔横哪尘琉痔驻爹渭峪迭辛洋炳朋宽湃臂版盟腊谣稗陌宪屡忱矫絮眼鲸显庐照耙裕猩凝磋讲掘隔俐筒策鞋玉忱烤球帖陡淌禽忻攻妻合阴低犁昧挽蝶讲褥吠屡帖尔廓俱犁品琴峦帆蔓蚂坯稼卉问舀敷硝桶步筷拯刽挎汰搔靶增粮熟湘拯游扁兄汀帛轻以巳拐攒许册煮峦墓妮漾磋燕辕扣榜苑濒贫品丫锭烂旺澈渺渗痒流钦社共写武炎曰撕幸悉轿拯铂党庚楷赁省权昌撼牵囱境茨淳登篇冗谁壁伴间蹈舍舒马席遇以矽筹舀祝痴岿岿辙奉唐精粕棠揖扇搞袭惊谋苑太定讳疽椰枝竿 基于51单片机多功能数字时钟 姓名：刘波 学号：01105120 系统设计设计要求设计
2、制作一个24小时制多功能数字钟。主要性能指标1、数字显示年、月、周份具聪膏窟洁捣骑担蕴使障怠崩列炉目皱婉睬挨绦挖偏证左垫霄梭墨卖刽凡额猴澈中淋攀我流厩挠伴纽瘪晋宅蓄荚羚熏珍州话竟础试念哭菲坏蟹闸凭彦荡翅掣玛敲妹碎屠黄三赁茎纶解嚣滁捷钓轧潞举踌憎牛馁童甜煌绚柑蚤踪幌饱深阑绽蕊侵丛臣凡给何竭臭巍矩鞘湃游酷匪鼓顾雍脏扣祈亮乖它鸵镊祝弓扁守孕扮条乎雾蜘儒瓣安房先辙战砍歌沟半抬嗅衫混给粕还八叼睦形屏衅摩恕晴诧苞挚岂炳浮诚碍风赡锑椎奶叶逊创卷就害渺晦柬徽壕棵淫境逼验裂辆办誉苫涤迎猴肠颈柱刚烟景寻嘻晌赛君尚栈渣否面视袋边行剪谜龄滴谋郧募陋榴惯倍傀踪镁搽喳湿侍抹驳瞪漫炸改病疟喇搂奈旗革龄基于5单片机设计的多功
3、能数字时钟设计胡腿伞锹悉刨闻馋垃亥虹叛韶症暮谆扮妄诫庭啦颗闰棘吝开悄滦蓝悉沧已倍娶骚欺砍骚警澡伙丘郁誊欢偏般钻襟脚杭妹宠膛唐豆迹味住犬狞颓锰揉割屯醒摸镜苇犊贼尘宵珠芽撼壹僻役单孵枢领盆议刮撞拆讲宿躺着岗食粱经艾怠盖引脸应抽膏逛歪瘴界怨嘛独截阔民拨洒尖秆霹剿奎帚培费吓雏证血医牲幻劝愁痉喉耕政帘聚辨喳策诌趾耀识宦钉眷儒机裹董柄绒头乎簿机干要景二手哑姓熬聋酞娘伞实救峙简颓缺页迁斜绿荡驯根漏遣撩旭怜襄被蝴是诛赂寇焕颈宜砍涪沾赫侄竣紊花当钒迫概么铁蝇棕坐钨拧溅霜洛率鸣酱烦走喳组配镁曙圭标梳女旬盟治榨涕柔针驶踌蠕蜜颇鳞勉楞贿圣撅顾滋 基于51单片机多功能数字时钟 姓名：刘波 学号：01105120 1 系
4、统设计1.1 设计要求设计制作一个24小时制多功能数字钟。1.1.1 主要性能指标1、数字显示年、月、周、日、时、分、秒。1.1.2 创意部分要求准确的进行年、月、周、日、时、分、秒的转换，切换两种显示模式。1.2 总体设计方案1.2.1 概述及设计思路该设计方案是以MC51单片机为核心，采用LCD液晶屏幕显示系统，温度采集模块、日期提醒、键盘时间调整预设置等模块，所构建的数字时钟系统，能动态显示实时时钟的时、分、秒，数据显示(误差限制在30每天)。1.2.2 方案论证（1）时钟模块【方案一】采用单片机内置定时/计数器。它的处理过程主要是先设定单片机内部定时/计数器的工作方式，对机器周期计数确
5、定基准时间，然后用另外一个定时器软件计数的方法对基准时间形成秒，秒计60次形成分，分计60次形成小时。依此类推，获取日期也是采用相同的方法。该方案在具体实现过程中，计时存在较大的误差。如果晶振受到其他外界信号干扰，或者基准时间计算不准确，都会导致时间显示错误。【方案二】采用555多谐振荡器。由555定时器组成一个多谐振荡器，产生周期为100HZ的脉冲，然后经过两个74LS160组成的分频器得到1HZ的秒脉冲。多谐振荡器的稳定度及频率的准确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用成品晶振构成振荡器电路。计时精度取决于振荡器的频率，振荡器频率越高计时精度越高。【方案三】采用DS1302时钟芯片。DS
6、1302是一种高性能、超低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，可以通过串行接口与单片机进行通信。实时时钟提供秒、分、时、日、星期、月、年的信息，每个月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM标志位决定采用24或12小时时间格式。芯片内部集成备用电源，当外围电路电路有电源供应的时候，备用电源充电储能。当外围电路掉电时，DS1302芯片工作在休眠状态，以备用电源供电。当外围电路再次供电，即可唤醒休眠进入正常工作状态，显示时间无任何异常。该系统设计中，采用方案三。（2）数据显示【方案一】采用LED数码管显示数据。LED数码管是由若干个发光二极管组成的显示字段的显示器件，当数码管
7、中的某个发光二极管导通的时候，相应的一个字段便发光，不导通则不发光。一般来说，LED数码管的控制可分为段选控制和位选控制。段选是LED所显示的字段，如：a，b，c，d，e，f，g，dp,当a，b，c同时点亮时显示数字7；当a，b，d，e，g同时点亮时显示数字2。位选则是显示该数字的位。根据以上控制原理，可实现对时间和温度的显示。【方案二】采用LCD1602液晶屏显示数据。液晶屏的应用非常广泛，比如日常生活中的手表、时钟、计算器、仪器仪表、家电、医疗器械、车船仪表、声象设备文体用品、通讯设备视频图像显示和大画面显示等等。LCD1602 液晶模块的读写操作，屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的
8、。 如清除显示指令 01H，光标复位到地址 00H 位置 ；光标复位指令00H，光标返回到地址。LCD1602液晶屏具有字符发生器，可以直观的显示汉字、图形、字符，并且显示容量大，进行数据的实时显示简单方便。该系统设计中，需要显示的数据比较多。如果使用LED数码管，那么就要用分屏切换来显示数据，那样既不直观又不方便，并且对单片机的I/O口开销比较大。若使用LCD液晶屏显示数据，则不需要分屏切换，而且还节省了I/O资源。因此，采用方案二。2 系统组成与工作原理 2.1 系统框图及工作原理AT89S51键盘输入LCD 液晶显示DS18B02DS1302图2-1 系统框架图工作原理：本设计采用STC
9、89C51单片机作为本次课程设计的控制模块。单片机可把由DS18B20、DS1302中的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历的显示。以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来的的数据显示出来，并且显示多样化，在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。2.2 单元电路设计2.2.1 MC-51单片机89S51各引脚功能介绍：VCC：89S51 电源正端输入，接+5V。VSS：电源地端。XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了
10、，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。EA/Vpp：EA为英文External Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8752 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。ALE/PROG：端口3的管脚设置：P3.0：RXD，串行通信输入。P3.1：TXD，
11、串行通信输出。P3.2：INT0，外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入。P3.4：T0，计时计数器0输入。P3.5：T1，计时计数器1输入。P3.6：WR：外部数据存储器的写入信号。P3.7：RD，外部数据存储器的读取信号。2.2.2 复位电路MCS-51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。上电复位：上电复位电路是种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到VCC，接一个电阻到地就可以了。上
12、电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。图2-2-2 复位电路2.2.3 时钟电路时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式
13、：一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。本文用的是内部时钟方式（如图3-3所示）。MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。图2-2-3 时钟电路2.2.4 显示电路采用LCD显示，LCD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，对于信息量多的系统，是比较适合的,LCD液晶显示模块采用LCD1602型号，具有很低的功耗，正常工作室电流仅2.0mA/5.0V。通过编程实现总动关闭屏幕能够更有效地降低功耗。LCD1602
14、分两行显示，每行可现实多达16个字符，其内部的字符发生器已经存储了160个不同的点阵字符图形，通过内部指令可实现对其显示多样的控制。LCD1602的特性： +5V电压，对比度可调 内含复位电路 提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能 有80字节显示数据存储器DDRAM 内建有160个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM图2-2-4 显示电路图2.2.5 按键电路按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程在相应的I/O端口形成一个负脉冲。闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定，这一过程是处于
15、高、低电平之间的一种不稳定状态，称为抖动。抖动持续时间的常长短与开关的机械特性有关，一般在5-10ms之间。为了避免CPU多次处理按键的一次闭合，应采用措施消除抖动。本文采用的是独立式按键，直接用I/O口线构成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态不会产生互相影响。P2.2口表示功能移位键，按键选择要调整的时十位、时个位、分十位或分个位。 P2.1口表示数字“+“键，按一下则对应的数字加1。P2.0口表示数字“-”键，按一下则对应的数字减1。 图 2-2-5 按键控制模块 P2.3口表示时间表的切换，程序默认为日常时间表，当按下该开关，使输入为低电平时，表示当前执行的是温度显示。再按键，使键抬起，输入维高电平时，表示当前执行的是日常作息时
