基于單片機的LED數(shù)碼管數(shù)字電子鐘要點

1、題目：基于單片機的 led數(shù)字電子鐘學(xué)生姓名：胡振鳳潘興學(xué)學(xué)號：u201010897 u201010906專業(yè)：測控技術(shù)與儀器班級：1004班i摘要數(shù)字電子鐘是采用電子電路實現(xiàn)對年、 月、日、時、分、秒數(shù)字顯示的計時裝置， 由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體震蕩器的廣泛應(yīng)用， 使得數(shù)字電子鐘的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便， 成為人們?nèi)粘Ｉ?中不可缺少的必需品。本次課程設(shè)計的是基于at89c52單片機和實時時鐘芯片ds1302在數(shù)碼管上進行 時鐘顯示，并能通過按鍵對其進行調(diào)時和校準(zhǔn)，并且可以設(shè)置鬧鐘，且具有秒表功能。 通過按鍵可以切換時鐘和秒表功能， 同時可

2、以對鬧鐘進行設(shè)置。采用at89c5彈片機 和ds1302實時時鐘芯片，使用5v電源供電。ds1302g一種高性能、低功耗、帶 ram 的實時時鐘芯片，它能夠?qū)r，分，秒進行精確計時，它與單片機的接口使用同步申 行通信，僅用3條線與之相連接，就可以實現(xiàn) mcs-51單片機對其進行讀寫操作，把 讀出的時間數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管上顯示。 程序運行時，數(shù)碼管將從當(dāng)前時間開始顯示， 通 過調(diào)節(jié)按鍵可以分別對小時和分鐘進行調(diào)整，調(diào)整后，時鐘以新的時間為起點繼續(xù)刷 新顯示。這種實現(xiàn)方法的優(yōu)點是電路簡單，性能可靠，實時性好，時間和日期精度高，操 作簡單，編程容易。目錄目錄2 -一前言21.1 課題研究的現(xiàn)實性意義 2

3、1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.3 課題基本概況3二總體方案設(shè)計 42.1 方案原理42.2 硬件選擇42.2.1 ds1302 簡介42.2.2 單片機52.2.3 顯示方案6三硬件設(shè)計83.1 顯示模塊93.2 獨立按鍵模塊93.3 實時時鐘芯片ds130210四軟件設(shè)計114.1 程序流程圖114.2 按鍵子程序124.3 功能鍵按鍵程序流程圖 124.4 時間調(diào)整程序13五總結(jié)14六硬件原理圖15-12 -第1章前言1.1 課題研究的現(xiàn)實性意義20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透 了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時

4、也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。隨著科技的發(fā) 展和社會的進步，人們對鐘表的要求也越來越高，傳統(tǒng)的鐘表已不能滿足人們的需求。 單片機在多功能電子鐘中的應(yīng)用已是非常普遍的， 人們對電子鐘的功能及工作順序都 非常熟悉。電子時鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時間、 日期數(shù)字顯示的計時裝置，是人們?nèi)粘Ｉ?活中必不可少的必需品，廣泛用于個人家庭以及車站、航站、劇院、辦公室等公共場 所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便?？v觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機上各個儀表的控制， 從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理； 以及我 們生活中

5、廣泛使用的各種智能ic卡等，這些都離不開單片機。以前沒有單片機時， 這些東西也能做，但是智能使用復(fù)雜的模擬電路、然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大， 而且成本高，并且由于長期使用，與元件不斷老化，控制精度自然也會達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。 在單片機產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑耍?我們只需要在單片機外圍接 一點簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。 這樣產(chǎn)品的體積變小 了，成本也降低了。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多， 不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來很不方便。根據(jù)這種實際情況，設(shè)計了一個 單片機多功能電子鐘系統(tǒng)，他可以避免多種控制器的混淆，利用一個控制器對多

6、路電 器進行控制，同時又可以進行時鐘校準(zhǔn)，它可以任意設(shè)置時間。這種具有人們所需要 的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人們的勞動， 擴大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了 可能。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算 機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括地講，一塊芯片就成了一臺計算機。它體積小、質(zhì)量輕、價格便宜，為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。世紀(jì)跨越了三個“電” 的時 代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進人的電腦時代。 不過，這里的電腦，通常是指個 人計算機，簡稱機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻 不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予

7、各種機械的單片機。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都 藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛 病，整個裝置就癱瘓了。現(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實 時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞一“智能型”，如智能型洗衣機等。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或 其它可編程邏輯器件上。單片機應(yīng)用系統(tǒng)因

8、其優(yōu)異的性能、高可靠性以及成本低廉被廣泛應(yīng)用于航空航天、工業(yè)測控、機器人感覺、數(shù)字信號處理、通信等各個技術(shù)領(lǐng)域，然而在比較特殊的應(yīng)用系統(tǒng)中，我們不僅希望單片機系統(tǒng)能夠完成數(shù)據(jù)的采集處理， 而且同時還 想知道產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)的時刻， 以便于更詳細(xì)地了解和掌握現(xiàn)場情況， 因此為單片機 系統(tǒng)增加數(shù)字時鐘將是不可回避的一項新型的工程技術(shù)。數(shù)字電子時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，是人們?nèi)粘Ｉ钪斜?不可少的必需品，廣泛用于個人家庭以及車站、航站、劇院、辦公室等公共場所，給 人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。1.3 課題基本概況本設(shè)計基于單片機原理，以單片機 at89c52e片、ds13

9、02寸鐘芯片及l(fā)edr碼 管為核心，通過硬件電路的制作以及軟件程序的編制，設(shè)計制作出一個電子鐘系統(tǒng)。該時鐘系統(tǒng)主要由時鐘模塊、顯示模塊、控制模塊組成。它的計時周期為24小時，顯滿刻度為“ 23時59分59秒”。能夠準(zhǔn)確顯示時間，可隨時進行時間調(diào)整，可設(shè)置 鬧鐘，有秒表功能。設(shè)計以硬件軟件化為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮單片機功能，大部分能 通過軟件編程來實現(xiàn)，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。同時，該時鐘系統(tǒng)還具有功 耗小、成本低的特點，具有很強的實用性。第2章總體方案設(shè)計2.1 方案原理使用串行接口時鐘芯片 ds1302a計時鐘電路。該設(shè)計方案以mcs-5俾片機為主 控芯片，以串行時鐘芯片 ds1302為核

10、心計時芯片，然后再通過一個 74ls164緩沖器 驅(qū)動兩組數(shù)碼管組（每個數(shù)碼管組由四個數(shù)碼管連在一起組成）組成數(shù)字時鐘電路。 更重要的是，ds1302時鐘芯片的加入大大提高了數(shù)字鐘時間的準(zhǔn)確性，而且該電路 在斷電后不丟失時間和數(shù)據(jù)信息時也使得該方案的研究與提升更具有開發(fā)的意義。其功能如下：1 .電子時鐘用8位數(shù)碼管靜態(tài)顯示；2 .時間顯示格式：xx-xx-xx分別為時、分、秒。3 .可以通過按鍵切換顯示日歷，格式：xx-xx-xx,分別為年、月、日。4 .具有秒表和校時功能。2.2 硬件選擇2.2.1 ds1302 簡介為了能夠較精確的計時，選擇了 ds1302寸鐘芯片。ds1302是美國da

11、lla宓司推出的一種高性能、低功耗、帶ram勺實時時鐘芯片， 它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償功能，工作電壓 寬達(dá)2.55.5v。時鐘可工作在24小時格式或12小時（am/pm格式。ds1302與單 片機的接口使用同步串行通信，僅用3條線與之相連接?？刹捎靡淮蝹魉鸵粋€字節(jié)或 突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 ramt據(jù)。ds1302內(nèi)部有一個31x8的用 于臨時性存放數(shù)據(jù)的 rams存器。ds1302是ds1202的升級產(chǎn)品，與ds1202兼容， 但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細(xì)電流充電的 能力。ds1302的引腳功能如表2.1所

12、示，外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。表2.1 ds1302引腳功能表引腳 號引腳名 稱功能1vcc2主電源2、3x1、x2振蕩源，外接32768hz晶振4gnd地線5rst復(fù)位/片選線6i/o用行數(shù)據(jù)輸入/輸出端（雙向）7sclk串行時鐘輸入端8vcc1后備電源圖2.1 ds1302管腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.2.2 單片機本次設(shè)計選擇的單片機為 at89c52at89c52 51系列單片機的一個型號，它是atme公司生產(chǎn)的。at89c52g一個 低電壓，高性能cmos 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的flash只讀程 序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（raimi,器件

13、采用atme公司的高密 度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理 器和flash存儲單元，功能強大的at89c5印片機可提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場 合。二| vccs口 三口 ljk*| t/o kr7v cc 1 匚 3q 匚 eg 匚 3匚 4-7有 fskthh:at89c52w 40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時內(nèi)含2個 外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口， 2個讀寫口線， at89c52可以按照常規(guī)方法進行編程，但不可以在線編程（s系列的才支持在線編程）。 其將通用的微處理器和flash存儲器結(jié)合

14、在一起，特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲器 可有效地降低開發(fā)成本。圖2.2 at89c52單片機tt2）fl . o （tzex）f 1 . 1pl . 2 pl . 3 p 1.4 pl . 5 pl . & pi. r reset md/f3. 0 txd/fs. 1i htq/f 3. 2 iitt1/f3. 3 t0/p3. 4 tl/p 3. 5 &m/p3. t xtal2 xtal 1 pdif vss1 v cc f o . 0/ad oj po.1/ad1 3 po. 27ad21 po. 3/ad 3 j po, 4/ad4 po. 5/ad53 fo. &/ad& j f

15、o, t/adt j ea/vpp1 ule/frog 1 f sew3 p2. 7/ad1 5 3 f2. g/ad14 二 p2. 57ad 1 3 j f2, 4/ad1 2 fn. 37ad1 11 f2. 27ad1 0 p 2. 1 /ad 9 p2. o/ad0圖2.3 at89c52單片機引腳2.2.3 顯示方案根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計采用 le四碼管靜態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是把多個led顯示器的每一段與一個獨立的并行口連接起來， 而公共端則根據(jù)數(shù)碼管的種類確定連接 vccm gnd當(dāng)顯示器顯示某一字符時，相應(yīng) 的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，直至新的時鐘信號到來。該方式每一位都

16、需要一個 8位輸出口控制。靜態(tài)顯示時較小的電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但當(dāng)所顯示的位數(shù)較多時，靜態(tài)顯示所需的i/o 口太多，造成了資源的浪費。因此，通過移 位寄存器74ls164可以減少所需的i/o 口，可以用并行口的口線。通過移位寄存器 74ls164將相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的數(shù)碼管上。74ls164是8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，用行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。當(dāng)清除 段（clear）為低電平時，輸出端均為低電平。數(shù)據(jù)通過兩個輸入端（a或b）之一用行 輸入；任意一個輸出端為低電平，禁止新數(shù)據(jù)輸入；在時鐘端（ clock ）脈沖上升沿 作用下q0為低電平。當(dāng)a b有一個為高電平，則另一個就允許

17、輸入數(shù)據(jù)，并在clock8 個 74ls164,而 74ls16474ls164就把數(shù)據(jù)發(fā)給相應(yīng)上升沿作用下決定q0的狀態(tài)。8個led數(shù)碼管分別對應(yīng) 的七個輸出分別對應(yīng)一個數(shù)碼管的段碼。當(dāng)有數(shù)據(jù)來時， 的段碼，從而顯示出時間。圖2.4靜態(tài)顯示第3章硬件設(shè)計該設(shè)計以stc89c52rc片機為中心，分別設(shè)計了鍵盤電路、時鐘芯片電路、led數(shù)碼管顯示電路。其總體框圖和仿真原理圖如圖3.1和圖3.2所示。數(shù)碼管圖3.1總體框圖圖3.2仿真原理圖3.1 顯示模塊八段數(shù)碼顯示管有兩種，一種是共陽數(shù)碼管，其內(nèi)部是由八個陽極相連接的發(fā)光 二極管組成；另一種是共陰數(shù)碼管，其內(nèi)部是由八個陰極相連接的發(fā)光二極管組成

18、。 二者原理不同但功能相同。本設(shè)計的時間顯示硬件部分用 8只數(shù)碼管為顯示管，這些 數(shù)碼管為共陰極連接。其硬件連接圖如圖 3.3。圖3.3顯示電路3.2 獨立按鍵模塊四個獨立按鍵通過p1 口進行連接，其公共端接地。第一個按鍵控制時間調(diào)整， 第二個按鍵是加鍵，第三個按鍵是減鍵，最后一個是切換鍵。接通電源，數(shù)碼管顯示, 000000。按一下k4鍵顯示時、分、秒，并且走時顯示，此為正常工作模式，按 兩次k4鍵顯示年，月，日，按下三次后顯示秒表。之后按下k1鍵一次顯示秒可調(diào)，一 = ziz13.3 實時時鐘芯片ds1302ds1302采用三線接口與cpu!行同步通彳因此將3個p3 口與ds1302進行連 接。ds1302的x1和x2管腳外接標(biāo)ds1302的復(fù)位弓加卻通過把rst輸入驅(qū)動置高電平 來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。rst輸入有兩種功能：首先，rst接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，rst提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)rst為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對ds1302!行操作。如果在傳送過程中置rst為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且 i/o引腳變