单片机原理课程设计-基于AT89C52的电子时钟设计

单片机原理课程设计题目:基于AT89C52的电子时钟设计姓名:学院:专业:班级:学号:指导教师:年月日南京农业大学教务处制1aortiu目录摘要……………………………………………………………………………2关键词……………………………………………………………………………2引言……………………………………………………………………………21设计要求与方案论证…………………………………………………………21.1设计要求………………………………………………………………21.2系统方案选择方案和论证……………………………………………21.2.1单片机芯片的选择方案和论证……………………………………21.2.2显示模块选择方案和论证…………………………………………31.2.3时钟芯片的选择方案和论证………………………………………32.系统的硬件设计与实现…………………………………………………32.1电路设计框图…………………………………………………………32.2系统硬件概述…………………………………………………………32.3主要单元电路的设计……………………………………………………42.3.1单片机主控制模块的设计……………………………………………42.3.2时钟电路模块的设计………………………………………………42.3.3键盘模块设计…………………………………………………………52.3.4蜂鸣器模块的设计…………………………………………………52.3.5显示模块的设计……………………………………………………53.系统的软件设计………………………………………………………63.1程序流程框图……………………………………………………………63.2程序的设计………………………………………………………………74.系统调试……………………………………………………………………74.1软件调试…………………………………………………………………74.2硬件调试…………………………………………………………………84.3实验箱调试结果……………………………………………………………………85.总结心得体会……………………………………………………………………9附录一：系统程序……………………………………………………………92基于AT89C52的电子时钟设计指导教师：吕成绪胡飞摘要：单片机在电子产品中的应用越来越广泛，特别是51系列的单片机，由于其使用方便、价格低廉等优势，在市场上占有很大的份额。AT89C52就是51系列中的一个比较成熟的型号。本设计是一个多功能的实时时钟，带秒表、整点报时、闹铃、调整时间等功能。可按键直接设置闹铃时间。由AT89C51单片机、DS1302、LCD1602等模块组成。现代社会，时间就是金钱，时钟是每个人的必备品。本设计实现了所需功能，给大家带来方便，整体性好、人性化强、可靠性高，实现了时钟的多功能应用。关键词：电子时钟；DS1302；LCD1602；引言：随着科技的快速发展，时间的流逝,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DS1302。它可以对年、月、日、周、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。对于数字电子时钟采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该设计以AT89C51单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用3~5V电压供电。综上所述，此电子时钟具有读取方便、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。1.设计要求与方案1.1设计要求：(1)启动时显示制作的年、月、日、制作者的学号等信息。(2)24小时计时功能（精确到秒）(3)整点报时功能。(4)秒表功能(5)省电功能模式（未设计）1.2系统基本方案选择1.2.1单片机芯片的选择方案和论证方案一:采用89C51芯片作为硬件核心，采用FlashROM，内部具有4KBROM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。方案二:采用AT89S52,片内ROM全都采用FlashROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-513系列单片机完全该芯片内部存储器为8KBROM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。相比之下，我们在实验箱实际仿真时选择采用AT89S52作为主控制系统，由于proteus库中没有AT89S52，在原理图仿真时采用了AT89C51.1.2.2显示模块选择方案和论证方案一：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,所以也不用此种作为显示.方案二：采用LCD液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,显示多样,清晰可见.本设计采用LCD1602.1.2.3时钟芯片的选择方案和论证方案一：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、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,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA.综上各方案所述,对此次作品的方案选定:采用AT89C52作为主控制系统，DS1302提供时钟计时，LCD1602屏幕显示.2.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AT89C51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、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～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，精度高和低功耗等特点，同时具键盘模块DS1302时钟模块LCD1602显示模块AT89C51单片机模块4有掉电自动保存功能；显示部份由LCD1602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图-1主控制系统AT89C51单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3。单片机的最小系统如上图所示,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.如图-1所示.2.3.2时钟电路模块的设计5图-2DS1302的引脚图图-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32.768KHz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。2.3.3键盘模块设计图-3键盘模块如图-3，K1、K2、K3、K4均为多功能键。K1为秒表设置键，按K4键时为时钟确定键；K2在K4按下时为时钟下调键，在K3按下时为闹钟确定键，在K1按下时为秒表开始键；K3为闹钟设置键，在K4按下时为时钟上调键，在K1按下时为秒表暂停键；K4为时钟设置键，在K3按下时为闹钟移位键，在K1按下时为秒表退出键。2.3.4蜂鸣器模块的设计图-4声音输出模块闹铃时间到和整点时，P3_7给低电平，蜂鸣器响。62.3.5显示模块的设计图-5LCD显示输出模块如图—5，1脚VSS和3脚VEE为电源接地，第2管脚VDD接电源，第4管脚RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器；RW为读写信号线，高电平1时进行读操作，低电平0时进行写操作；E(或EN)端为使能(enable)端；第7～14脚D0～D7为8位双向数据端。控制和数据端都接了上拉电阻用来驱动。3.系统的软件设计3.1程序流程框图图-A主程序流程图7图-B时间调整程序流程图3.2程序的设计见附录4.系统调试4.1软件调试结果时钟主界面用户8设置闹铃界面秒表界面时钟仿真图4.2硬件调试结果起初蜂鸣器有点问题不响，后来发现是定义错端口引起的。其他功能正常。4.3实验箱调试结果实现功能的具体方法：时钟主界面时按下K1键进入秒表功能，按K2秒表开始，再按K3秒表停，按键K4返回时间显示；按K4开始调试（移位“年→秒”），接着按K2、K3调节时间增减；按K2开启闹钟，K3调节时间，K4（移位“时分”）；按“年→秒”的顺序移位，按键K2进行减运算，按键K3进行加运算，按键K1返回到主界面并显示设置值。按下K3键,实现闹钟定时调整，按键K4进行“分-秒”移位，按键K3进行上调，按键K2返回到主界面。主界面K2实现开启/关闭闹钟的功能。按下K1键进入秒表，按键K2开始计时，K3暂停计时，K4返回到主界面。95.总结心得体会：这次实习我们组选择的是电子时钟设计。实习任务包括理论设计、调试与仿真、撰写设计报告等。其中理论设计又包括选择总体方案，硬件系统设计、软件系统设计；硬件设计包括单元电路，选择元器件及计算参数等；软件设计包括模块化层次结构图，程序流程图。程序设计是课程设计的关键环节，开始以为时钟会很简单，就算遇到问题应该也很好解决，但当自己真正去做的时候，发现了好多困难。于是查资料，问同学。经过和同学的探讨，通过调试进一步完善程序设计，最后虽然省电模式没实现但其他基本达到课题所要求的指标。完成了实习任务。这次实习我更加了解了单片机的应用，更加牢牢的掌握了书本知识与现实的结合，总之这是实习收获很大，以后还需多动手实践，多练习编程，才能熟练掌握单片机。附录一：程序：#includereg52.h#includeINTRINS.H#includelcd1602.h#includeds18b20.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineTIME(0X10000-50000)#defineFLAG0xf4//闹钟标志sbitrst=P1^2;//DSsbitclk=P1^0;sbitdat=P1^1;sbitrs=P2^0;//LCDsbitrw=P2^1;sbite=P2^2;sbitbeep=P1^3;sbitmbkey=P1^4;uchark;ucharflag;uchari=20,j,time1[16];ucharalarm[2],ti