基于AT89S52單片機和時鐘芯片DS1302的電子時鐘設計與制作.doc

科科 學學技技術(shù)術(shù)學學院院 SCIENCE TECHNOLOGY COLLEGE OF NANCHANG UNIVERSITY 工工 程程 訓訓 練練 報報 告告 REPORT ON ENGINEERING TRAINING 題 目 基于 AT89S52 單片機和時鐘芯片 DS1302 的電子時鐘設計與制 作 學科部 系 信息學科部 專業(yè)班級 電氣 092 班 學 號 學生姓名 1 指導教師 起訖日期 2011 10 10 2011 10 21 基于 AT89S52 單片機和日歷時鐘芯片 DS1302 電子時鐘的設計與制作 中文摘要 本文提出一種用單片控制時鐘芯片 DS1302 利用 LCD1602 顯示的數(shù)字鐘的設計方法 同 時給出硬件電路的設計思路和軟件程序 本系統(tǒng)通過選用 AT89S52 對 DS1302 進行控制 DS1302 時鐘芯片可以對年 月 日 周 時 分 秒進行計時 最后利用液晶屏 LCD1602 進行顯示 該設計實用簡便 能夠?qū)θ諝v時鐘數(shù)據(jù)年 月 日 周 時 分 秒進行有效準 確的計時及顯示 關鍵詞 日歷時鐘 單片機 AT89S52 時鐘芯片 DS1302 液晶顯示器 LCD1602 English Abstract AbstractAbstract According to the characteristics and the digital clock AT89C52 characteristics this paper presents a DS1302 control by using single chip LCD1602 digital clock shows the design method and design method of software and hardware circuit is given Design report hardware and software programming The system through the AT89C52 as CPU for total control and utilization of DS1302 AT89C52 control DS1302 to year month day week day when minutes and seconds on the clock LCD1602 LCD display show KeywordKeyword Digital calendar clock AT89S52 DS1302 LCD1602 2 目 錄 第一章第一章 概述概述 3 1 1 工程訓練的目的 3 1 2 工程訓練的要求 3 第二章第二章 總體設計方案總體設計方案 3 2 1 總體方框圖 3 2 2 總體方案工作原理 3 第三章第三章 硬件電路設計硬件電路設計 4 3 1 硬件系統(tǒng)的模塊 4 3 2 單片機最小系統(tǒng) 4 3 2 1 時鐘電路 4 3 2 2 復位電路 4 3 2 3 AT89S52 單片機 5 3 3 LCD 液晶顯示電路 5 3 4 按鍵電路 7 3 5 最小系統(tǒng)電路及原理圖 7 第四章第四章 軟件設計軟件設計 7 4 1 主程序流程圖 7 4 2 定時中斷流程圖 9 4 3 調(diào)試功能流程圖 10 第五章第五章 PCBPCB 繪制與電路板制作繪制與電路板制作 11 3 5 1 PCB 板的制作流程圖 11 5 2 生成 PCB 圖板及制板 11 第六章第六章 調(diào)試與結(jié)果測試調(diào)試與結(jié)果測試 11 總結(jié)總結(jié) 12 參考文獻參考文獻 12 第一章第一章 概述概述 1 11 1 工程訓練的目的工程訓練的目的 本設計實用簡單 設計方便 使用了 DS1302 使得計時準確 能夠?qū)δ?月 日 周 日 分 秒 進行準確的計時 可以讓人們隨時知道時間 此次工程訓練選擇使用 52 系列單片機來制作日歷時鐘 學生通過實訓了解相關芯片的基本結(jié)構(gòu) 工作原理 特性 和參數(shù)以及由它們構(gòu)成的日歷時鐘的工作原理 原理圖的設計和參數(shù)的計算 元器件的選 用 計算機軟件實現(xiàn)硬件的仿真 PCB 板的設計 電路的安裝和調(diào)試 最后完成達到技術(shù) 指標要求的標準產(chǎn)品 1 31 3 工程訓練的要求工程訓練的要求 本設計利用 AT89s52 的特點及 DS1302 的特點 提出一種 基 AT89S52 單片機控制 再利用液晶顯示的數(shù)字鐘 本系統(tǒng)硬件利用 AT89S52 作為 CPU 進行總體控制 通過 DS1302 時鐘芯片獲取準確詳細的時間 年 月 日 周 時 分 秒 準確時間 對時 鐘信號進行控制 同時利用液晶顯示芯片 LCD1602 對時間進行準確顯示年 月 日 周 時 分 秒 該數(shù)字鐘 硬件電路簡單 使用靈活 功能穩(wěn)定 顯示準確且無論對于社會 或者科研也有一定的研究價值 1 演示作品時液晶能準確顯示當前時鐘日歷 年月日時分秒 日歷時鐘具有按鍵設定 功能 并顯示清晰 穩(wěn)定 2 電路圖設計標準 完全 3 元器件安裝規(guī)范 焊接到位 外觀優(yōu)美 4 其它擴展功能 可自由發(fā)揮 4 第二章第二章 總體設計方案總體設計方案 2 12 1 總體方框圖總體方框圖 根據(jù)系統(tǒng)設計的任務要求和設計思路 確定該系統(tǒng)的設計方框圖 如圖 2 1 所示 硬 件電路主要由 MCU 微處理控制器單元 DS1302 時鐘電路 復位電路 晶振電路 液晶顯示 模塊 電源模塊構(gòu)成 圖 2 1 系統(tǒng)方框圖 2 22 2 總體方案工作原理總體方案工作原理 本設計主要由基于 AT89S52 芯片構(gòu)成的單片機最小系統(tǒng) 日歷時鐘芯片 DS1302 及其外 圍電路 LCD1602 液晶顯示電路 獨立式鍵盤構(gòu)成一個簡單的數(shù)字時鐘 整個電子時鐘的工作原理是 在正常供電狀態(tài)下 首先利用時鐘單片機得到了相應的 時間 由 52 單片機將所需顯示的數(shù)據(jù)送到液晶顯示器的輸入口 當有鍵按下時則進入相應 的按鍵調(diào)整狀態(tài) 進行按鍵調(diào)整 5 第三章第三章 硬件電路設計及模塊說明硬件電路設計及模塊說明 3 13 1 硬件系統(tǒng)的模塊硬件系統(tǒng)的模塊 本系統(tǒng)中硬件電路主要由單片機最小系統(tǒng) 日歷時鐘電路 獨立式鍵盤 工作電源 液晶顯示電路等構(gòu)成 下面進行具體介紹各部分的功能 3 3 2 2 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng) 3 2 13 2 1 日歷時鐘電路日歷時鐘電路 本設計使用的實時時鐘電路芯片是美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的一種高性能 低功耗 帶 RAM 的實時時鐘電路芯片 DS1302 其引腳如圖所示 VCC1為后備電源 VCC2為主電源 在主 電源關閉的情況下 也能保持時鐘的連續(xù)運行 DS1302 由 VCC1或 VCC2兩者中的較大 者供 電 當 VCC2大于 VCC1 0 2V 時 VCC2給 DS1302 供電 當 VCC2小于 VCC1時 DS1302 由 VCC1供 電 X1 和 X2 是振蕩源 外接 32 768kHz 晶振 是復位 片選線 通過把輸 入RSTRST 驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送 圖 3 2 1 1 DS1302 接線圖 圖 3 2 1 2 DS1302 引腳 圖 3 2 23 2 2 復位電路復位電路 在 AT89S52 單片機中的振蕩器運行時 引腳上保持到少 2 個機器周期的高電平輸RST 入信號 復位過程即可完成 根據(jù)此原理 本設計采用上電復位和按鍵復位嵌套在系統(tǒng)中 增強了系統(tǒng)的實用性 本設計的具體復位圖如下 6 圖 3 2 2 復位電路圖 3 2 33 2 3 AT89S52AT89S52 單片機單片機 AT89S52 為 DIP40 雙列直插塑料封裝 AT89S52 作為系統(tǒng)的核心控制元件 只有它能正 常工作后才能使其它的元件進入正常工作狀態(tài) 因此 下面對 AT89S52 進行必要的說明 AT89S52 的管腳如圖 3 2 所示 圖 3 2 AT89S52 引腳圖 3 33 3 LCDLCD 液晶顯示液晶顯示電路電路 液晶顯示器以其微功耗 體積小 顯示內(nèi)容豐富 超薄輕巧的諸多優(yōu)點 在各種小系 統(tǒng)中得到了更廣泛的應用 本設計中使用的液晶顯示模塊是 LCD1602 圖 3 3 所示為本設 7 計 LCD1602 的連接圖 圖 3 3 LCD1602 連接圖 表 3 3 1 LCD1602 引腳功能表 LCD1602 是一種用 5x7 點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器模塊 它顯示的容量為 2 行 16 個字 它的顯示內(nèi)容豐富 體積小 美觀和易于控制都是本設計選擇作為顯示模塊的原 因 其引腳結(jié)構(gòu)圖如圖 3 6 所示 圖 3 3 2 LCD1602 引腳結(jié)構(gòu)圖 8 表 3 3 3 LCD1602 的內(nèi)部顯示地址 3 43 4 按鍵電路按鍵電路 此鍵盤是為設置時間而設計的人機交互裝置 雖然矩陣鍵盤操作方便 但其硬件電路 和軟件都比較復雜要考慮各方面的因素 最終決定采用獨立鍵盤 這樣的話只需按四個鍵 即可 其中 按下 SET 鍵進入時間設置方式 此時默認設置秒 按 ADD 鍵進行加一設置 按 DEC 鍵進行減一設置 再次按下 SET 鍵進入分設置 以此類推 直至年設置完成再次按 下 SET 鍵 進入正常模式 ON OFF 為開關鍵 可進行電子鐘的開關操作 3 53 5 最小系統(tǒng)電路及原理圖最小系統(tǒng)電路及原理圖 圖 3 5 1 最小系統(tǒng)電路 圖 3 5 2 原理圖 9 第四章第四章 系統(tǒng)的軟件設計系統(tǒng)的軟件設計 4 14 1 主程序主程序流程圖流程圖 系統(tǒng)的主程序設計是用來控制整個系統(tǒng)運行時的時序工作狀態(tài) 因此 完善的程序設 計是本設計的重點內(nèi)容 下圖是本設計使用的主程序設計流程圖 返回主程序 主程序開始 顯示 定時判斷 開定時中斷 調(diào)用程序條件 中斷 T0與設定時間 按 SB4 按 SB0 進入定時 中斷程序 秒分時日月年進位對應 P0 3 P0 4 P0 5 輸出 中斷 0 轉(zhuǎn)換顯示年月日 中斷 1 調(diào)整時間設定定時 圖 4 1 主程序流程圖 10 4 24 2 定時中斷流程圖定時中斷流程圖 定時中斷 重裝定時常數(shù) 加 100ms 整秒 調(diào)整秒單位 整分 調(diào)整分單位 整時 調(diào)整時單位 整月 調(diào)整日單位 整日 調(diào)整月單位 調(diào)整年單位 整年 月判斷 圖 4 2 定時中斷流程圖 11 4 34 3 調(diào)試功能流程圖調(diào)試功能流程圖 按 SB3 按 SB3 按 SB3 按 SB3 按 SB3 按 SB3 按 SB3 按 SB3 按 SB1 按 SB1 按 SB1 按 SB1 按 SB1 按 SB1 按 SB1 按 SB1 按 SB2 按 SB2 按 SB2 按 SB2 按 SB2 按 SB2 中斷開始 按鍵選擇 進入 2 路調(diào) 整 進入 3 路調(diào) 調(diào)整年單元 調(diào)整月單元 時單元 分單元 開 按 SB2 單元加 1 單元加 1 單元加 1 單元加 1 單元加 1 關定時 進 按 SB3 入 1 路調(diào)整年單元 按 SB1 月單元 日單元 調(diào)整日單元 調(diào)整時單元 中斷返回 調(diào)整秒單元 調(diào)整分單元 圖 4 3 調(diào)試功能流程圖 整體工作原理 電子鐘是一個將 時 分 秒 顯示于人的視覺器官的計時裝置 它的計時周期為 24 小時 顯示滿刻度為 23 時 59 分 59 秒 具有校時功能和報時功能 因 此 一個基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器 時 分 秒 計數(shù)器 校時電路 報 時電路和振蕩器組成 主電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器 時 分 秒 計數(shù)器 譯碼器及顯示 器 校時電路 整點報時電路組成 秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號 它直接決定計 時系統(tǒng)的精度 一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn) 將標準秒信號送入 秒計數(shù)器 秒計數(shù)器 采用 60 進制計數(shù)器 每累計 60 秒發(fā)出一個 分脈沖 信號 該信號將作為 分計數(shù)器 的時鐘脈沖 分計數(shù)器 也采用 60 進制計數(shù)器 每累計 60 分鐘 發(fā)出一個 時脈沖 信號 該信號將被送到 時計數(shù)器 時計數(shù)器 采用 24 進制計時器 可實現(xiàn) 對一天 24 小時的累計 譯碼顯示電路將 時 分 秒 計數(shù)器的輸出狀態(tài)用七段顯示 譯碼器譯碼 通過七段顯示器顯示出來 整點報時電路時根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一 脈沖信號 然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時 校時電路時用來對 時 分 秒 顯 示數(shù)字進行校對調(diào)整 12 第五章第五章 PCBPCB 繪制與電路板制作繪制與電路板制作 5 15 1 PCBPCB 板的制作流程介紹板的制作流程介紹 PCB 板制作的一般流程 設計繪制原理圖 導成 PCB 圖 打印輸出 熱轉(zhuǎn)印紙 金屬焊盤鉆孔 腐蝕 留下電子線路 利用熱轉(zhuǎn)印法將 PCB 圖轉(zhuǎn)到敷銅板 焊接安裝元器件 調(diào)試 成品 5 25 2 生成生成 PCBPCB 圖及制板圖及制板 打印 PCB 圖 熱轉(zhuǎn)印 腐蝕 鉆孔 完成 PCB 板的制作 13 第六章第六章 調(diào)試與結(jié)果測試調(diào)試與結(jié)果測試 寫好程序后利用 Proteus 繪制出相應硬件電路后進行仿真 能正確的顯示 將程序燒 入單片機后 插入電源調(diào)試 調(diào)試完成后 使用程序下載接口將程序燒錄進去 此時 lcd 上面會顯示程序中設定好的日期 時間 日歷時鐘準確穩(wěn)定運行 通過 tab 按鈕選擇需要 更改的位置 然后通過加一鍵 減一鍵來更改 看進位是否出錯 Reset 鍵可以使時鐘恢 復到初始的狀態(tài) 最后 調(diào)試成功 交作品 總結(jié)總結(jié) 通過這次對 基于 DS1302 的數(shù)字鐘設計 的設計與制作過程 加強了我們動手 思 考和解決問題的能力 該數(shù)字鐘通過單片機 AT89C52 做 CPU 進行總的控制 基于時鐘芯片 DS1302 產(chǎn)生時間 利用 LCD1602 進行液晶顯示的一個簡易的數(shù)字鐘 LCD1602 能夠?qū)δ?月 日 周 日 時 分 秒 進行計時及顯示 通過設計后能夠熟練的掌握時鐘芯片 DS1302 LCD1620 AT89C52 的的各個引腳及功能 并能夠掌握和運用這幾個芯片 通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的 只有理論知識是遠遠不 夠的 只有把