《基于单片机的数字时钟完结篇毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的数字时钟完结篇毕业论文（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、安徽理工大学课程设计课程设计说明书数字时钟设计学院（部）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 年 月 日数字时钟设计摘要 在单片机技术日趋成熟的今天，其灵活的硬件电路的设计和软件的设计，让单片机得到了广泛的应用，几乎是从小的电子产品，到大的工业控制，单片机都起到了举足轻重的作用。单片机小的系统结构几乎是所有具有可编程硬件的一个缩影，可谓是“麻雀虽小，肝胆俱全”，单片机的学习和研究是对微机系统学习和研究的简捷途径。单片机以其体积小，使用灵活方便，成本低，易于产品化，抗干扰能力强，可在各种恶劣环境下工作等特点，广泛的应用于工业控制，智能仪表，家用电器，机器人，医疗仪器，军事装备等方面。数字钟的实
2、现方法多种多样，本设计采用AT89S52单片机作为本系统的控制模块。单片机可把由DS1302、AT24C02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，实现日历和闹铃的显示。以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，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。关键字: AT89S52单片机，LCD液晶显示，双电源供电，定时闹铃目录1 设计要求与方案选择31.1设计要求31.2 系统基本方案选择与论证：31.2.1 单片机的芯片的选择方案与论证：31.2.2 显示部分的选择方案与论证：31.2.3 数字时钟的选择方案与论证：41.2.4 闹铃
3、部分的选择方案与论证：41.2.5电源模块的选择方案与论证：42 系统硬件设计与实现62.1工作原理概述:62.2总体框架图62.3 主要单元电路设计62.3.1 AT89S52单片机最小系统设计：62.3.2 时钟模块设计:72.3.3存储器模块设计:82.3.4 LCD液晶显示模块设计:92.3.5 系统电源设计：102.3.6 控制模块设计：103 系统软件设计流程：113.1 主程序流程图:113.2 系统子程序流程图123.2.1 时间设定程序流程图:123.2.2 闹铃设定流程图：134 总结14参考文献15致谢16附录一：系统电路图17附录二：数字时钟使用说明：181 设计要求与
4、方案选择1.1设计要求1、设计任务：设计并制作一个基于单片机的数字时钟。2、设计要求： 1）设计能支持年月日、星期、时分秒的时钟。 2）时钟有时间调整功能。3、发挥部分： 1）实现双电源供电（220V及电池供电）。 2）有闹钟功能。1.2 系统基本方案选择与论证1.2.1 单片机的芯片的选择方案与论证方案一: 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
5、次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二:采用AT89S52,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超低压工作；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，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，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。所以选择采用AT89S52作为主控制系统。1.2.2 显示部分的选择方案与论证方案一：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
6、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。我们采用方案二。1.2.3 数字时钟的选择方案与论证方案一：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。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上
7、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，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。本设计采用方案二完成数字时钟的功能。1.2.4 闹铃部分的选择方案与论证方案一：
8、将闹钟信息存放在单片机自带的存储器中。该方案成本低而且易于实现，但是一但掉电会造成之前信息的丢失。本设计采用方案二。方案二：将闹钟信息存放在非易失储存器AT24C02中。该方案即使在完全的掉电的情况下也不会造成闹钟信息的丢失，可避免方案一带来的麻烦。1.2.5电源模块的选择方案与论证方案一：采用干电池作为系统电源。但需经常换电池，不符合节约型社会的要求。方案二：采用直流稳压电源作为系统主电源，干电池作为辅助电源。不仅不需要经常更换电源，并且当市电停止时能够采用干电池做为系统电源，使用更加安全可靠。我们决定采用方案二。2 系统硬件设计与实现2.1工作原理概述本设计采用AT89S52单片机作为本系
9、统的控制模块。单片机可把由DS1302、AT24C02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，实现日历和闹铃的显示。以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，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总体框架图AT89S52LCD液晶显示模块AT24C02键盘输入DS1302蜂鸣器图2-1 系统框架图2.3 主要单元电路设计2.3.1 AT89S52单片机最小系统设计最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2-2为AT89S52单片机的最小系统。图2-2 最小系统电路图2.3.2 时钟模块设计时钟模块采用DS1302芯片
10、，DS1302是DALLAS公司推出的涓细电流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM通过简单的串行接口与单片机进行通信，实时时钟/日历电路提供秒、分、时、星期、日、月、年的信息。每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作.可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式.DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线：RST复位、I/O数据线、SCLK串行时钟。时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW，其接线电路如图2-3所示。图2-3示出DS1302的引脚，其中
11、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32.768KHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高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RST
12、置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必须保持低电平。在SCLK 为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端（双向）。SCLK为时钟输入端。图2-3 时钟电路2.3.3 存储器模块设计存储器采用Atmel公司的AT24C02芯片。该芯片带有2KB的串行COMS EEPROM，内部含有256个8位字节，可通过IIC总线对其接口进行读写操作，而且带有写保护功能。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，通过器件地址输入端A
13、0、A1和A2可以实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上.如果WP管脚连接到Vcc,所有的内容都被写保护，只能读。当WP管脚连接到Vss或悬空允许器件进行正常的读/写操作。接线如图2-4所示。图2-4 AT24C02存储器电路 表1 管脚描述管脚名称功能A0 A1 A2器件地址选择SDA串行数据/地址SCL串行时钟WP写保护Vcc+1.8V6.0V工作电压Vss地2.3.4 LCD液晶显示模块设计LCD液晶显示模块采用LCD1602型号，具有很低的功耗，采用标准的16脚接口。正常工作时电流仅2.0mA/5.0V。通过编程实现自动关闭屏幕能够更有效的降低功耗。LCD1602分两行显示，每行
14、可显示多达16个字符。LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）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，并且还能利用空余的空间自定义字符。其接线如图2-5所示：图2-5 LCD显示电路显示模块的各个引脚连接：单片机的P0.1P0.7分别驱动液晶显示的AD0-AD7口；单片机的P1.3、P1.4、P1.5口分别接LCD的RS、RW、E口Vcc接高电平，Vss接地。2.3.5 系统电源设计双电源设计是本设计的重点。220V交流转5V直流稳压电源会更加安全、实用。当没有交流电时，系统采用干电池供电；当接通交流电时，则电路自动切换到交流电供电，并且对干电池进行慢性充电。电路图如图2-6：图2-6 电源电路2.3.6 控制模块设计如果数字时钟在长时间使用或者其他原因导致时间复位的情况下，就需要重新设定时间，这时候就需要键盘来设定，首先在设置时间的时候不希望时间走动，要想达到这种效果，在设定时间的过程中，应该用软件把定时器关闭，等到时间设定好之后，再把定时器打开。如图2-7所示：按键功能：其中A是功能切换键、B是加键、C是减键、D
