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1、目 录第一章电子技术的发展1第二章 电子时钟系统设计思想22-1 设计要求22-2 硬件电路设计22-3 工作原理2第三章 电子时钟硬件系统设计43-1 元器件明细表43-2 电路设计框图43-3 系统硬件概述53-4 主要单元电路的设计53-4-1单片机主控制模块的设计53-4-2时钟电路模块的设计63-5 DS1302与CPU的连接63-6 电路原理及说明73-6-1 时钟芯片DS1302的工作原理73-6-2 DS1302的控制字节73-6-3 数据输入输出（I/O）83-6-4 DS1302的寄存器8第四章 系统的软件设计94-1 程序流程框图94-2 模块的对外接口114-2-1时钟
2、分频模块114-2-2计时模块124-2-3按键模块124-2-4显示模块124-3 电子钟顶层VHDL设计124-4 电子钟的底层模块144-5 DS1302介绍15第五章 安装与调试18第六章 总结20参考文献21第一章 电子技术的发展国内外发展：单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机具有体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化
3、过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，录象机、摄象机，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到数字电子钟。在城市的主要营业场所、车站、码头等公共场所使用数字电子钟已经成为一种时尚。但目前市场上各式各样的LCD数字电子钟大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂
4、，功率损耗大等缺点。因此有必要对数字电子钟进行改进。系统由石英晶体振荡器，分频器，计数电路，校时电路，整点报时电路组成。第二章 电子时钟系统设计思想设计了用T2518DD3+DS1302的电子万年历.该万年历的特点是：动态显示；能接多位数码管成多点输出。采用DS1302时钟模块，走时准确、停电能继续计时（精度5秒日左右，输入接口由三个按键来实现，用这三个按键可以对日期和时间进行调整，并可以对闹铃的开关和闹铃的时间进行设置。闹铃功能通过蜂鸣器来实现。软件控制程序实现所有的功能。采用有源晶振，如DS32Hz，走时精度甚至可达到年误差小于2分钟）。整机电路使用+5V稳压电源，可稳定工作。2-1 设计
5、要求1、“时”、“ 分”（23小时59分）显示且有校时功能。（设计秒脉冲发生器） 有日历功能和显示星期、农历功能。2、有整点报时功能。（选：上下午、日期、闹钟等） 3、用中规模、小规模集成电路及模拟器件实现。 4、供电方式:AC220V 50HZ。（设计5V直流稳压电源） 2-2 硬件电路设计T2518DD3作为数据处理，DS1302作为计时处理及停电继续走时，用15只LED数码管显示年、月、日、星期、时、分，采用1838V为遥控接收74LS595作为数码管笔画显示选择移位。2-3 工作原理初始化后，DS1302开始走时。T2518DD3读取时间数据并处理后，通过2级8位移位寄存器(74LS5
6、95将数码管的选通数据送至显示驱动，SRCLK是移位脉冲。上升沿有RCLK是输出锁存器的锁存信号，其上升沿将移位寄存器的输出锁存到输出锁存器伟是选通信号，只有e为低电平时锁存器的输出才开放。所有数码管的同一笔画是连在一起的，由T2518DD3对DS1302读回的时间数据进行拆分处理，然后转换成要显示的数字代码，再由SER T2518DD3的P3.5脚）逐位输出到IC1的（14）脚。以完成对需要显示笔画的数0-9,对一个数码管的同一笔画进行扫描，第一笔画点亮延时，继续把第二笔画的代码移位至74LS595进行第二个笔画的扫描，直至七个笔画全部显示完为止。例如，耍显示的时间为07-02-23则各数的
7、代码分别为3FH、07H、3FH、5BH、BH、4FH。先通过74LS595把3F、07、3F、5B、5B、4F的DO，即低位右移一位，通过74LS595至驭动三极管的菇极，如果某位为0，则相应的位就不点亮然后从P1.1输出0，那么该笔画中相应为1的笔画就被点亮，各数相应代码就变为：3FH-1FF,07H-3H、3FI3-1FIi、511H-2DH、5BH-2DH、4F H-27H。继续通过74LS595把IF,3,1F,2D,2D,27的最低位送至三极管的基极。然后P1.2输出0,数码管的第二笔画相应的位被点亮。各数代码则变为：FH,IH,FH,16H,16H,13H。重复上面的移位及扫描，
8、直至7个显示完成，就完成了07-02-03的全部显示。这种显示电路的特点是能够同屏显示多位数码管及多位输出。图中还可增加秒闪烁和驱动报时蜂呜器等电路功能。第三章 电子时钟硬件系统设计31 元器件明细表元件明细表如表3.1所示：表3.1 元器件明细表序号元件名称数量序号元件名称数量1电阻10122稳压器780512电阻33823晶振32.76813电阻47324芯片T2518DD314电阻757250.5数码管115电阻1001260.8数码管46电阻150827电池卡17电阻330728圆片电池（可装可不装）18电阻1.5K429微动开关49电阻10K2305P线110电阻390K131喇叭1
9、11电阻470K132变压器112电容22P233电源线113电容102P134细线214电容181P1353*6自动螺丝815电容104P2363*6带垫自攻螺丝216电容470U/16V3373*10自攻螺丝617二极管4004538电路板218二极管1N60239面板419发光二极管440机壳1套20三极管855084121三极管80501423-2 电路设计框图电路设计框图如图3.1所示：数码管动态扫描显示模块主控制模 块键盘模块 时钟模块图3.1电路设计框图3-3 系统硬件概述本电路是由T2518DD3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DS13
10、02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、分进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。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，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；温度的采集由DS18B20构成；显示部份由15个数码管，74ls138、74ls47译码器构成。使用动态扫描显示方式对数字的显示。3-4 主要单元电路的设计3-4-1单片机主控制模块的设计T2518DD
11、3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图3.2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。 图3.2 主控制系统图3-4-2时钟电路模块的设计DS1302的引脚排列如图3.3所示，其中Vcc1为后备电源，Vc
12、c2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.KHz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RSTS置为低电平，则会终止此次数据
13、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3.3 DS1302的引脚图3-5 DS1302与CPU的连接实际上，在调试程序时可以不加电容器，只加一个32.768kHz的晶振即可。只是选择晶振时，不同的晶振，误差也较大。另外，还可以在上面的电路中加入DS18B20，同时显示实时温度。只要占用CPU一个口线即可。LCD还可以换成LED，还可以使用北京卫信杰科技发展有限公司生产的10位多功能8段液晶显示模块LCM101，内含看门狗(WDT)/时
14、钟发生器及两种频率的蜂鸣器驱动电路，并有内置显示RAM，可显示任意字段笔划，具有34线串行接口，可与任何单片机、IC接口。功耗低，显示状态时电流为2A(典型值)，省电模式时小于1A，工作电压为2.4V3.3V，显示清晰。DS1302与CPU的连接的原理图如图3.4所示。图3.4 DS1302与CPU的连接的原理图3-6 电路原理及说明3-6-1 时钟芯片DS1302的工作原理DS1302在每次进行读、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3-5所示。表3-1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3-2为DS1302的日历、时间寄存器内容：“CH”是时钟暂停
