毕业设计---可调式电子日历时钟的设计与实现

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1、毕业设计（论文）2009 2010学年第 二 学期题目：用DS1302与1602设计的可调式电子日历时钟的设计与实现毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目（来源、类型）用DS1302与1602LCD设计的可调式电子日历时钟的设计与实现毕业设计（论文）工作内容与基本要求（目标、任务、途径、方法、成果形式，应掌握的原始资料（数据）、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等） （纸张不够可加页）基本要求：（1）显示：年、月、日、时、分、秒；（2）具有年、月、日、时、分、秒 的设置功能。成果形式：（主要包括毕业论文，系统设计技术文档，软件等）：设计功能演示； 论文电子文档及程序提交光盘；按学院

2、格式要求打印论文3份上交。参考资料有：单片机的C语言应用程序设计（马忠梅、）新编单片机应用程序设 计（张毅刚）教研室审批意见：审批人签名：毕业设计（论文）开题报告课题名称（来源、类型）：用DS1302与1602LCD设计的可调式电子日历时钟的设计与实现开题报告内容：（调研资料的准备，设计/论文的目的、要求、思路与预期成果； 任务完成的阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条 件因素等。）1. 目的：实现日历和时钟的显示并且能够调整2. 要求：完成可调式电子日历时钟的硬件和软件的设计，包括单片机的相关内容；日历时钟模块的设计，液晶显示模块的设计，按键模块的设计。控制程序的编写等。3. 预期

3、成果：仿真成功，做出实物产品。（1）显示初始值日历时钟初始值；（2）用按键调整日历时钟。4. 时间安排：第12周：熟悉课题的基本要求，查阅相关资料，初步拟定设计的整体方案，完成开题报告。第38周：自学这次课题所涉及的相关内容，包括器件基础知识、单片机，DS1302时钟芯片工作原理和相关软件的使用以及DS1602液晶屏的相关内容。并设计一些简单的实际电路，熟练所学内容并加以巩固。熟悉绘图软件ProtelDXP 的使用；第912周：设计DS1302时钟模块的控制电路、DS1602液晶显示电路、电源电路等硬件电路，并用ProtelDXP绘制原理图，和绘制印刷电路板图。编写相关的控制程序；第1315周

4、：焊接调试电路，根据各部分的作用对硬件电路进行调试，最后 联机调试。最后数周：写毕业设计论文，完成全部毕业设计。指导教师签名：日期：目录【摘要】5【关键词】5第一章、设计要求与方案论证1.1设计要求51.2系统基本方案选择和论证 51.2.1单片机芯片的选择方案和论证 61.2.2显示模块选择方案和论证 61.2.3时钟芯片的选择方案和论证 61.3电路设计最终方案决定7第二章、系统硬件的设计2.1电路设计框图72.2系统硬件概述 72.3主要单元电路的设计 72.3.1单片机主控制模块的设计72.3.2 时钟电路 DS1302 82.3.3显示模块的设计11第三章、系统的软件设计3.1程序流

5、程框图203.2时间调整程序213.3液晶初始化程序 27第四章、指标测试4.1测试仪器 284.2硬件测试284.3软件测试284.4测试结果分析与结论284.4.1测试结果分析284.4.2测试结论28作品总结29致谢词29参考文献29附录一31附录二32附录三32【摘要】 随着科技的快速发展，时间的流逝，至从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类 不断研究，不断创新纪录。美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能的低功耗实时时 钟电路DS130 2。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多 种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显

6、示， 可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒信息，还具有时间校准等功能。该电路采用 STC89C52单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用35V电压供电。用1602液晶显示，较直观。综上所述此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点， 符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。【关键词】时钟电钟；DS1302； LCD1602；单片机 STC89C52第一章、设计要求与方案论证1.1设计要求: 具有年、月、日、星期、时、分、秒等功能； 具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能;1.2系统基本方案选择和论证1.2.1单片机芯片的选择方案和论证：

7、方案一：采用89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM存储空间，能 于3V的超低压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，但是运用于电路设计中时由于不 具备ISP在线编程技术，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，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。万案一：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

8、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.1.2.2显示模块选择方案和论证：万案一：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文 字比较适合，如采用在显示数字显得太浪费，且价格也相对较高，所以不用此种作为显示.万案二：采用LED数码管动态扫描，虽然LED数码管价格适中，但要显示多个数字所需要的个 数偏多，功耗较大，所以也不用此种作为显示。万案三:采用LCD液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字，图形，显示多样, 清晰可见,与普通数码管相比功耗

9、较小，硬件连接简单。所以显示部分采用1602液晶。1.2.3时钟芯片的选择方案和论证：万案一：直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、 秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以 不采用此方案。方案二：采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对 秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高立的RAM做为数据 暂存区，工作电压2.5V5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA.1.3电路设计最终方案决定综上各方案所述，对此次作品的方案选定：采用STC89C52作为主

10、控制系统；DS1302 提供时钟;1602液晶作为显示。第二章、系统的硬件设计与实现2.1电路设计框图2.2系统硬件概述本电路是由STC89C52单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超 低压工作；时钟电路由DS1302提供，它是一种高性能、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.5V 5.5V。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的时钟信 号或RAM数据。DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。可产生 年、月、日、周日、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高

11、和低功耗等特点，同时具有掉电 自动保存功能，本电路采用DS1302单字节传送方式实现与主控机之间数据的传送;显示部份 由1602构成。2.3主要单元电路的设计2.3.1单片机主控制模块的设计STC89C52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS-51单片机 共有4个8位的I/O 口（P0、P1、P2、P3），每一条I/O线都能独立地作输出或输入。单片机的最小系统如下图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微 调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出.第9

12、引脚为复位输入端，接上电容，电阻及开关后够上电复位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端.如图-1图-1主控制系统2.3.2时钟电路DS13021. DS1302的性能特性图-2示出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 Vcc1+0.2V 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. 7 6 8 KHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输 入驱动置高

13、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DS1302进行操作。如果在传送过 程中RSTS置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电动行时，在Vcc 大于等于2.5V之前，RST必须保持低电平。中有在SCLK为低电平时，才能将RST置为 高电平，I/O为串行数据输入端（双向）。SCLK始终是输入端。图-2 DS1302的引脚图2. DS1302数据操作原理（1）时钟芯片DS1302的工作原理：DS1302在每

14、次进行读、写程序前都必须初始化，先把SCLK端置“0”，接着把RST 端置“1”，最后才给予SCLK脉冲；读/写时序如下图3所示。表1为DS1302的控制字，此 控制字的位7必须置1，若为0则不能把对DS1302进行读写数据。对于位6,若对程序进 行读/写时RAM=1，对时间进行读/写时，CK=0。位1至位5指操作单元的地址。位0是读 /写操作位，进行读操作时，该位为1；该位为0则表示进行的是写操作。控制字节总是从最 低位开始输入/输出的。表6为DS1302的日历、时间寄存器内容：“CH”是时钟暂停标志位， 当该位为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；当该位为0时，时钟开始运行。

15、 “WP”是写保护位，在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP必须为0。当“WP”为1时， 写保护位防止对任一寄存器的写操作。（2） DS1302的控制字节DS1302的控制字如表-1所示。控制字节的高有效位（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。如下图-3所示REST图-3 DS1302单字节读/写时序图（4） 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-2。琦1寄存器，逢寄存Bite