《单片机应用课程设计基于DS1302电子时钟的设计-报告参考模板》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机应用课程设计基于DS1302电子时钟的设计-报告参考模板（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单片机应用课程设计报告（20122013学年第2学期）设计题目：基于DS1302电子时钟的设计班别： 2010级自动化1班 XX： 李永兴 贺孝言 王永伟 指导教师： 颜丽娜 时间： 2013年5月 目录1 设计任务32 系统总体方案设计32.1 各个模块方案论证32.1.1 时钟芯片的选择32.1.2 显示器的选择32.2总体方案设计43 硬件电路设计43.1 单片机最小系统43.2 1302时钟电路53.3 按键调时电路54 系统软件设计64.1 主程序流程图64.2 子程序流程图74.2.1 DS1302子程序流程图74.2.2 1602子程序流程图84.3 按键校正调时程序85 实物调
2、试95.1实物性能分析95.2 总结12附录114（1）系统总电路图14（2）系统仿真图14附录216部分程序清单161 设计任务基本要求：采用DS1302时钟芯片与单片机STC89C52相结合设计电子时钟，能够显示出实时年、月、日、时、分、秒等时间，并且可以通过按键进行时间调整。2 系统总体方案设计2.1 各个模块方案论证2.1.1 时钟芯片的选择 由于设计的是电子时钟， 而单片机STC89C52自带计时功能，利用单片机实现数据的显示和调整是可行的，采用单片机计时，利用它的一个16位定时器/计数器每50ms产生一个中断信号，中断20次后产生一个秒信号，然后根据时间进制关系依次向分、时、日、星
3、期、月、年进位。这样可以直接用单片机的内部定时/计数器来完成电子万年历的设计。用单片机内部的定时/计数器来制作电子万年历，虽然无须外接其他芯片，充分利用了单片机的资源，但是计时精度不够高，误差较大，掉电后所有数据将被丢失，且软件编程较为复杂。在以单片机为核心构成的装置中，经常需要一个实时的时钟和日历，以便对一些实时发生事件记录时给予时标。采用DS1302作为实时时钟芯片，利用单片机进行控制，外加掉电存储电路、显示电路、键盘电路，即构成一个基本的电子万年历系统。由于在系统设计时，需要考虑以下几点因素：功耗低、精确度高、软件程较简单，芯片的体积小、芯片成本低等，而DS1302芯片有上面所述的诸多优
4、点，所以本设计采用DS1302作为实时时钟芯片。2.1.2 显示器的选择此次设计需要显示汉字，如果选用数码管来显示汉字，则需要数十个，这样就会增加成本，而且接线不方便，不符合设计的初衷。LCD1602具有微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，对比度可调、内含复位电路、提供各种控制命令等特点，完全满足本次设计的需要，因此，选择LCD1602作为显示器进行使用。2.2总体方案设计DS1302具有自身计时的功能，但是自身却没法显示并且调整时间，这时就不可避免地要使用到单片机STC89C52，它可以作为一个桥梁，架接液晶显示器和DS1302，并且利用单片机的输入/输出端口可以实现调整时间的功能。利用
5、单片机STC89C52实现数据的显示和调整是整个系统的关键所在，在整个系统中，使用单片机的P0口作为液晶显示屏的显示端口，液晶显示屏所显示的数据全都通过P0口发送 ，P1口用作调整按键的电路连接接口，这样单片机可以较好地完成时间的显示与调整。DS1302电子时钟总体设计方案图如图1所示。图1 DS1302电子时钟总体设计方案图3 硬件电路设计3.1单片机最小系统单片机是电子时钟系统的主控制器。其最小系统主要由STC89C52单片机、晶振电路与单片机复位电路组成。晶振系统由两个30pf的陶瓷电容和一个12MHz的晶振组成，分别接在XTAL1、XTAL2上，在单片机内部，这两个端口是一个反相放大器
6、的输入端，这个放大器构成了片内振荡器，它决定了单片机的时钟周期。单片机有一个复位引脚RST，高电平有效，只要RST保持高电平，单片机将循环复位，复位期间，ALE、PSEN输出高电平。RST从高电平变为低电平之后，PC指针变为0000H，使单片机从程序存储器地址为0000H的单元开始执行。当单片机执行程序出错或进入死循环时，也可按复位按钮重新启动。单片机最小系统如图1所示。 图2单片机最小系统电路3.2 1302时钟电路时钟电路是时间计时的基本电路，时钟电路一般由DS1302时钟芯片和32.768MHz晶振构成。理论上在晶振两端加两个6pf的电容，可以使晶振频率更为精确。DS1302时钟电路图如
7、图2所示。图3 1302时钟电路3.3 按键调时电路按键调时电路主要的作用是校正时间，它包含有五个动作：进入(S3)，退出(S6)，加一(S4)，减一(S5)，切换(S2)。要进行校正调时，要首先按启动按钮，启动按键有效之后，其他按键才能被解锁，如果启动按键判断无效，其余按键将被锁定，按退出按键就会退出校正调时状态。按键调时电路如图3所示。图4按键校正调时电路4 系统软件设计由于单片机是可编程的控制器， 故需要采用C语言对单片机进行程序的编写。主程序主要由DS1302程序、按键调整程序与1602液晶屏程序组成。4.1 主程序流程图图5 主程序流程图开始时，先对变量进行初始化，然后对DS1302
8、进行处理，使其不具备写保护，这样才能确保单片机与DS1302进行正常的数据交换。给DS1302连续的脉冲，接着向1302内部写入地址，直至写完。最后由单片机与DS1302通信，读取DS1302内部的地址，直至读取完毕，然后单片机把所读到的数据传送给1602，使数据显示在液晶屏上，这样，整个主程序流程图就完成了。主程序流程图如图4所示。4.2 子程序流程图4.2.1 DS1302子程序流程图 DS1302子程序流程图如图5所示。开始DS1302初始化写入数据计数是 否 校正 调 时是读出数据 否 图6 DS1302子程序流程图图5展示了DS1302的一个工作流程：首先是对DS1302进行初始化，
9、使其不受写保护，方便数据写入，在连续的脉冲作用下，不断有数据写入1302的地址中，直至需要调时，这时改变后的数据就会储存在新的地址上，读取时便可把新的数据传输在1602上，即完成了调时。 4.2.2 1602子程序流程图开始1602初始化写入数据是 否 有写 入否是读出数据显示图7 1602子程序流程图1602显示器的工作流程图展示了1602的工作流程：启动时，首先对1602进行初始化，然后检测有没有数据写入，当有数据写入时，1602便读出数据并显示，没有数据写入时，1602就一直处于等待中，直至有数据写入。1602子程序流程图如图6所示。4.3 按键校正调时程序if(num=1)enable
10、(0xc0+12);if(jia=0)delay(5);if(jia=0) while(!jia);sec=bcdtodec(uc_R1302(0x81)&0x7f);sec+;if(sec59)sec=0;L1602_char(2, 12, sec/10+48); L1602_char(2, 13, sec%10 + 48);v_W1302(0x80,dectobcd(sec)|0x80); if(jian=0) delay(5);if(jian=0)while(!jian);sec=bcdtodec(uc_R1302(0x81);sec-;if(sec=-1)sec=59;L1602_ch
11、ar(2, 12, sec/10+48);L1602_char(2, 13, sec%10 + 48);v_W1302(0x80,dectobcd(sec)|0x80);这是整个调时系统的一部分，它实现了时间的调整这一功能。全部程序详见附录。5 实物调试5.1实物性能分析用KEIL编写程序软件编写程序、经过Proteus仿真软件仿真调试之后，确认了此系统可正常运行，在这样的前提下，我们利用一个单片机最小系统、一块用万用板焊接的模块和一个1602液晶完成了第一次实物仿真。本次实物如图7所示。虽然本次调试测试没有达到要求，但是为后续工作打下了不可替代的基础。图8 万用板实物我们在第一次的尝试之后，
12、发现无较大问题存在，于是就尝试着做出了我们此次课程设计的第一块PCB板，在仔细检查了整个电路无误之后我们就开始了我们的尝试，第一块板的造型是深思熟虑之后才最终定稿的。可能是由于第一次做双面板，技术不熟练，所以打板的时候就难免出现这样那样的问题，我们的第一块板同样出现了问题：液晶显示屏上只显示三个小亮点，不显示数字，实物如图8所示。图9 第一块PCB板经过这一次的挫折，我们发现了本来不会出错的地方，无缘无故的出现了好多问题，导致了第一次试验没能成功。但是我们并不气馁，经过细致的检查，我们找到了大部分的问题，最终我们的第二块板也很快做出来了，可是问题又出现了：时钟不走。第二块PCB板如图9所示。图
13、10第二块PCB板因为时间数据一直不走，我们查阅了好多资料，又认真的把相关知识复习了一遍，最终问题解决了：原来是DS1302的两个数据传输线的电流太小，于是我们就在P3.5、P1.6的端口加上了上拉电阻，加大了电流，最终我们完成了设计。完成的实物如图10所示。图11 最终设计5.2 总结首先，这次设计让我们更加了解了单片机与其运用，让我们受益匪浅，在这次设计中，我们想挑战一下自己，于是就选用了1602液晶屏来显示数字时钟，我们知道这对我们来说还是有难度的，但是我相信我们一定会克服这个困难的，因为我坚信只有给自己真正的压力，自己才会获得真正的知识！在整个方案的探究与决策中，我们自己动手分析设计程
14、序加深了对自己未知知识的理解和对指令的灵活运用。通过对程序的编译和电路的仿真，让我们更加熟悉了仿真软件的应用，最重要的是使我们能够更直观的看到程序运行的结果，这给了我们极大地鼓励与信心！此外，通过这次单片机课程设计，不仅对我们的动手能力有进一步的提高，而且还对我们的性格成长上也产生了很大的影响：设计操作量大，对我们的习惯和技能要求高，对我们的素质发展有着相当重要的作用，要在操作前应该认真学习理论知识，以便更好地指导实践，之后应该继续思考，把理论与实践更好地结合起来，凡事不能操之过急，静下心来，认真的思考，谨慎的处理好动手与动脑的有效结合。这种改变无疑让我们在以后的生活中能获取更多的益处与经验。本次课程设计给我印象最深刻的是它给我们启发：理论和实践是两个不同的过程，理论是不能等于实践，反之也不行，两者是有区别的，有时理论是对的，实践不一定能体现出来。实践出来了，不一定能和理论稳合呼应。比如，我们在仿真的时候，我们电路和程序没有问题，完全正确，实验结果也与我们预期的一样，这是我们产生了“此次设计如此简单，只要把电路图连对就行了”错误想法，结果做出来的实物并没有按照我们的预期展现给我们：又有问题了！经过我们认真仔细的检查，又查阅了众多的资料，把以前的资
