多功能電子時鐘系統(tǒng)設(shè)計報告

1、JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電子系統(tǒng)設(shè)計綜合訓(xùn)練多功能電子時鐘系統(tǒng)設(shè)計學(xué)院名稱： 電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 10 電 子 xx 姓 名： xxxx 學(xué) 號： xxxxx 指導(dǎo)教師姓名： 薛 波 俞 洋 2013年09月 多功能電子時鐘系統(tǒng)設(shè)計摘要隨著科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人們對數(shù)字鐘的要求也越來越高，多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化。數(shù)字鐘的設(shè)計方法有許多種,例如,可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機來實現(xiàn)電子鐘等等。這些方

2、法都各有其特點，其中利用單片機實現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活，并便于功能的擴展。但這里為了學(xué)習(xí)數(shù)字電路，包括對組合邏輯電路與時序電路的學(xué)習(xí)，采用中小規(guī)模集成電路組成數(shù)字鐘。因此本系統(tǒng)采用單片機作為數(shù)字鐘的核心控制器，讀取時鐘芯片的值，并通過顯示器顯示出來，而且，可以通過按鍵電路給單片機執(zhí)行信號，實現(xiàn)正常顯示，時鐘校準(zhǔn)和秒表的切換。采用AT89S52作為主控單片機，時鐘模塊選用DS1302作為時鐘芯片，顯示模塊選用LCD1602，設(shè)置部分選用按鍵電路。本設(shè)計是以單片機為核心，附加必要的外圍電路，通過編寫C語言將存儲在DS1302芯片中的年、月、日、時、分、秒，經(jīng)過串行輸入到單片機內(nèi)部，對其進(jìn)行數(shù)制的轉(zhuǎn)

3、換在DS1602上顯現(xiàn)出來。關(guān)鍵詞：LCD160;DS1302;STC89C52;電子鐘Multifunction electronic clock system designAbstractWith the development of technology and social progress , people demand more and more digital clock high , multi-functional digital clock regardless of the style or performance on both a qualitative change

4、 . Digital clock design There are many ways , for example , can be composed of small and medium- scale integrated circuits electronic bell ; also be used with a dedicated chip electronic clock display circuit and its peripheral circuit required electronic bell ; chip can also be used to implement el

5、ectronic bell and so on. These methods have their own characteristics , including the use of electronic clock with MCU programming flexibility , functionality and ease of expansion. But here in order to learn digital circuits, including combinational logic circuits and sequential circuits of study,

6、using small and medium scale integrated circuits digital clock . Therefore, the system uses the MCU as the core controller digital clock , clock chip to read the values displayed by the display , and can be performed through the key signal to the microcontroller circuit to achieve normal display, cl

7、ock and stopwatch calibration switch . Using AT89S52 microcontroller as the master clock module selection as the DS1302 clock chip, display module selection LCD1602, setting part of the selection key circuit .This design is a microcontroller as the core , the additional necessary peripheral circuits

8、 , through the preparation of the C language will be stored in the DS1302 chip year, month, day, hour, minute, second, through the serial input to the internal microcontroller , its number system conversion apparent on the DS1602 . Keywords:LCD1602;DS1302;STC89C52;Clock 目 錄第1章 緒論21.1 課題的意義和目的21.2 課題

9、的研究內(nèi)容21.3 課題的任務(wù)要求2第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計32.1系統(tǒng)方案設(shè)計32.2 方案的選擇與論證42.2.1 方案的比較與論證42.2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)框圖設(shè)計4第3章 系統(tǒng)各模塊的硬件設(shè)計63.1 單片機控制模塊設(shè)計4 3.1.1單片機的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀4 3.1.2 STC89C52單片機模塊5 3.1.3 單片機晶振模塊設(shè)計8 3.1.4 單片機復(fù)位電路設(shè)計83.2 顯示電路模塊設(shè)計9 3.2.1 LCD1602介紹9 3.2.2 LCD1602字符液晶使用方法10 3.2.3LCD1602液晶顯示電路設(shè)計123.3時鐘電路DS130213 3.3.1 DS1302的性能特性13 3

10、.3.2 DS1302使用方法13 3.3.3 時鐘電路設(shè)計153.4 按鍵模塊的設(shè)計15 3.4.1模式選擇按鍵15 3.4.2按鍵設(shè)置電路163.5 蜂鳴報警電路模塊設(shè)計16第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計94.1 軟件設(shè)計總體思路184.2主程序流程圖19第5章 系統(tǒng)調(diào)試與數(shù)據(jù)分析125.1 硬件電路的制作和調(diào)試125.2 軟硬件功能分析125.3 測試結(jié)果分析12第6章 總結(jié)與展望14參考文獻(xiàn)15致謝16附錄1 電路原理圖17附錄2 程序19附錄3 元器件清單21前言近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強，體積小，功耗低，價格便宜，

11、工作可靠，使用方便等特點，因此越來越廣泛地應(yīng)用各個領(lǐng)域。本次電子系統(tǒng)實訓(xùn)是以單片機（STC89C52）為核心，時鐘芯片DS1302，LCD1602XI顯示部分構(gòu)成。具體介紹了應(yīng)用Protues的ISIS軟件進(jìn)行單片機系統(tǒng)的電子時鐘設(shè)計與仿真的實現(xiàn)方法。該方法既能準(zhǔn)確驗證所設(shè)計的系統(tǒng)是否滿足技術(shù)要求，又能提高系統(tǒng)設(shè)計的效率和質(zhì)量，降低開發(fā)成本，具有推廣價值。隨著現(xiàn)在通信的發(fā)展，移動通信，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，多媒體技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用，單片機從4位，8位，16位到32位，其發(fā)展歷程一直受到廣大電子愛好者的極大關(guān)注。單片機功能越來越強大，價格卻不斷下降的優(yōu)勢無疑成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的首選，同時單片機應(yīng)用領(lǐng)域

12、的擴大也使得更多人加入到基于單片機系統(tǒng)的開發(fā)行列，推動著單片機技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)步。然而傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)開發(fā)除了需要購置如仿真器，編程器，示波器等價格不菲的電子設(shè)備外，開發(fā)過程也較為繁瑣。單片機系統(tǒng)作為一種典型的嵌入式系統(tǒng)，其系統(tǒng)設(shè)計包括硬件電路設(shè)計和軟件編程設(shè)計兩個方面，其調(diào)試過程一般分為軟件調(diào)試，硬件調(diào)試，硬件測試，系統(tǒng)調(diào)試3個過程。如果采用單片機系統(tǒng)的虛擬仿真軟件-Protues,則不用制作具體的電路板也能夠完成以上工作。第1章 緒論1.1 課題的意義和目的為了記錄時間,古人發(fā)明了文字；為了區(qū)分一天中的不同階段，古人有發(fā)明了沙漏等工具。而在快節(jié)奏的當(dāng)今社會，時間更是一個很重要的工具，為了更高效

13、率的完成工作，為了社會的進(jìn)步與發(fā)展，時間更是尤為重要。集成電路制造技術(shù)的快速發(fā)展，一方面促進(jìn)了相應(yīng)設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，另一方面也對設(shè)計技術(shù)提出了更高的要求。而電子時鐘是利用電子技術(shù)構(gòu)成時鐘功能的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的壽命，因此現(xiàn)在越來越得到廣泛的使用?，F(xiàn)在的電子時鐘具有顯示、校準(zhǔn)、鬧鐘這些傳統(tǒng)機械時鐘所具有的功能，另外還具有正點音樂報時、溫濕度測量、秒表等新的功能，更加的使用并且生活化。本次實訓(xùn)便是制作電子鐘，讓我們更加清楚的了解電子鐘的功能。1.2 課題的研究內(nèi)容設(shè)計制作一臺以控制器為核心的多功能電子時鐘系統(tǒng)。1.3 課題的任務(wù)要求1.系統(tǒng)具有3

14、種工作模式狀態(tài)（正常時鐘顯示模式、系統(tǒng)校準(zhǔn)模式、秒表計時模式）；系統(tǒng)所有功能，能夠通過上位PC機對其操作修改與實時動態(tài)顯示（PC主機端可利用高級語言進(jìn)行人機界面設(shè)計）；2在正常時鐘顯示模式時，時鐘具有顯示年、月、日、時、分、秒的功能；3在正常時鐘顯示模式時，系統(tǒng)具有整點報時的功能，在離整點前10秒時，自動發(fā)出鳴叫聲，步長1秒，每間隔1秒鳴叫一次，前4響是低音，后1響為高音，共鳴叫5次，最后1響結(jié)束時為整點。高音頻率為1KHz；4在系統(tǒng)校準(zhǔn)模式時，系統(tǒng)具有快速校準(zhǔn)時間的功能；5在秒表計時模式時，可兼做比賽時間記錄表。秒表記時的精度為0.1秒，由3個鍵分別控制秒表的啟動、清零、記錄功能，可連續(xù)記錄

15、3組時間，并能夠顯示記錄時間；6系統(tǒng)顯示器采用LCD液晶顯示器1602或其它顯示器件，并采用鍵盤對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置與操作。第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計2.1系統(tǒng)方案設(shè)計2.1.1系統(tǒng)方案設(shè)計方案一：MCU顯示通信接口PC鍵盤時鐘蜂鳴器復(fù)位晶振電源用單片機為核心完成多功能電子時鐘的各種功能，由時鐘芯片來提供及時方式，再通過蜂鳴器報時，通過鍵盤來定時，修改時間，實現(xiàn)秒表的啟停和存儲，通過顯示器來顯示時間。示意框圖如圖2-1所示。圖2-1 由單片機構(gòu)成的多功能電子時鐘框圖方案二：以FPGA為核心來實現(xiàn)多功能電子時鐘的功能，以模塊化，自上而下的方式來編寫程序，然后由時鐘芯片來提供及時方式，再通過蜂鳴器報時，鬧

16、鐘，通過鍵盤來定時，修改時間，實現(xiàn)秒表的啟停和存儲，通過顯示器來顯示時間。示意框圖如圖2-2所示。FPGA顯示通信接口PC鍵盤時鐘蜂鳴器圖2-2 由FPGA構(gòu)成的多功能電子時鐘框圖方案三： 使用常見的芯片和器件搭建電源電路模塊，計數(shù)模塊，顯示模塊，信號源模塊，校準(zhǔn)模塊和報警模塊，然后將所有模塊整合起來，進(jìn)行整體調(diào)試以獲得所要求的電路。示意框圖如圖2-3所示。 計數(shù)電路校準(zhǔn)電路報警電路信號源電源電路顯示電路圖2-3由電路模塊構(gòu)成的多功能電子時鐘框圖2.2 方案的選擇與論證2.2.1 方案的比較與論證以上三個方案都可以實現(xiàn)多功能電子時鐘的功能要求。其中方案一靈活性大，便于修改，成本低，但是經(jīng)常會有

17、死機情況，重啟會復(fù)位，需要重新設(shè)置時間。方案二使用的是模塊化的編寫方法，外圍電路要求較簡單，不會因為掉電后重啟就需要重置信息，但是成本高，固化后難以修改。方案三設(shè)計需要整理的材料包括各種計數(shù)器芯片、實現(xiàn)與、或、非等各種基礎(chǔ)邏輯運算所需的芯片、7段數(shù)碼管、LED點陣、各種可能使用到的開關(guān)、7805芯片、變壓器、整流橋、電阻、電容、蜂鳴器等。電路較為繁瑣，不易大批量生產(chǎn)且調(diào)試起來很困難。所以相比較而言，選擇成本較低的，便于修改的方案一。第3章 系統(tǒng)各模塊的硬件設(shè)計3.1 單片機控制模塊3.1.1單片機的介紹單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它

18、具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 單片機也被稱為微控制器（Microcontroler），是因為它最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道

19、揚鑣。 早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32

20、位單片機主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當(dāng)代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。下面重點介紹STC89C52：STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的

21、8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止

22、，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。STC89C52RC單片機:8K字節(jié)程序存儲空間；512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；內(nèi)帶2K字節(jié)EEPROM存儲空間;可直接使用串口下載；AT89S52單片機:8K字節(jié)程序存儲空間；256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；沒有內(nèi)帶EEPROM存儲空間;單片機的最小系統(tǒng)如下圖所示,18引腳和19引腳接時鐘電路,XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出.第9引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路,20引腳為接地端,40引腳為電源端.

23、 圖3-1為STC89C52的管腳圖。圖3-1單片機STC89C52引腳圖引腳功能簡介：單片機的40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。1、 電源（1） VCC芯片電源，接5V；（2） VSS接地端；2、 時鐘XTAL1、XTAL2：晶體振蕩電路反相輸入和輸出端。3、 控制線(1) ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM 編程脈沖ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。(2) PSEN：外ROM讀選通信號。(3) RST/VPD：復(fù)位/備用電源。RST(Reset)功能：復(fù)位信號輸入端。V

24、PD功能：在VCC掉電情況下，接備用電源。(4)EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。 EA功能：內(nèi)外ROM選擇端 Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。4、 I/O線89C52共有4個8位并行I/O端口：P0口、P1口、P2口、P3 口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。P0：經(jīng)上拉電阻后作為液晶模塊的數(shù)據(jù)輸入端。P3.5作為LCD1602的RS端P3.4作為LCD1602的RW端P3.3作為LCD1602的EN端P3.7 作為蜂鳴器的輸出端P1.0作為DS1302的CLK端P1.1作為D

25、S1302的IO端P1.2作為DS1302的RST端P1.3P1.5作為按鍵選擇端P2.0鍵盤電路的輸入端3.1.3 單片機晶振模塊設(shè)計單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。沒有晶振，就沒有時鐘周期，沒有時鐘周期，就無法執(zhí)行程序代碼，單片機就無法工作。單片機工作時，是一條一條地從RoM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。單片機訪問一次存儲器的時間，稱之為一個機器周期，這是一個時間基準(zhǔn)。個機器周期包括12個時鐘周期。因為我們選擇了12MHZ晶振，它的時鐘周期是112us，它的一個機器周期是12×(112)us，也就是1us。電路設(shè)計如下圖3-2所示：圖3-2單片機晶振電路3.1.4 單

26、片機復(fù)位電路設(shè)計 單片機在啟動時都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。我們采用的是上電復(fù)位，通電后回到初始化。電路如下圖3-3所示：圖3-3單片機復(fù)位電路3.2時鐘電路DS13023.2.1DS1302簡介DS1302是由美國DALLAS公司推出的一種低功耗、高性能的實時時鐘芯片，實時時鐘可提供年、月、

27、日、時、分和秒的調(diào)整，一個月的30天與31天可以自動調(diào)整，且具有閏年的自動補償功能。此款時鐘芯片附加31字節(jié)的靜態(tài)RAM，用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。工作電壓2.55.5V。采用主電源和備用電源的雙電源供電，并且可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣范應(yīng)用于多個領(lǐng)域。時鐘電路如下圖3-4所示：圖3-4 DS1302時鐘電路3.2.2DS1302引腳介紹Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當(dāng)V

28、cc2>Vcc1+0.2V時，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2< Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電。SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線；RST為復(fù)位引腳，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高，X1 X2為32867Hz晶振管腳，為芯片提供時鐘脈沖。引腳圖如下3-5所示：圖3-5 DS1302引腳圖3.2.3DS1302工作原理DS1302在每次進(jìn)行讀、寫程序前都必須初始化，先把SCLK端置“0”，接著把RST端置“1”，最后才給予SCLK脈沖。DS1302的控制字，此控制字的位7必須置1，若為0則不能把對DS1302進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。對

29、于位6，若對程序進(jìn)行讀/寫時RAM=1，對時間進(jìn)行讀/寫時，CK=0。位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進(jìn)行讀操作時，該位為1；該位為0則表示進(jìn)行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。DS1302的日歷、時間寄存器內(nèi)容：“CH”是時鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時，時鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時，時鐘開始運行。“WP”是寫保護(hù)位，在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，“WP”必須為0。當(dāng)“WP”為1時，寫保護(hù)位防止對任一寄存器的寫操作。 DS1302在每次進(jìn)行讀、寫程序前都必須初始化，先把SCLK端置 “0”，接著把RST端置“1”，最后才給予SCL

30、K脈沖；讀/寫時序如圖5所示。表2為DS1302的控制字，此控制字的位7必須置1，若為0則不能把對DS1302進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。對于位6，若對程序進(jìn)行讀/寫時RAM=1，對時間進(jìn)行讀/寫時，CK=0。位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進(jìn)行讀操作時，該位為1；該位為0則表示進(jìn)行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。表6為DS1302的日歷、時間寄存器內(nèi)容：“CH”是時鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時，時鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時，時鐘開始運行?！癢P”是寫保護(hù)位，在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，WP必須為0。當(dāng)“WP”為1時，寫保護(hù)位防止對任一寄存

31、器的寫操作。3.2.4DS1302的使用方法介紹(1) DS1302的控制字節(jié)DS1302的控制字如表所示。控制字節(jié)最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始傳輸表3-1 DS1302控制字1RAMA4A3A2A1A0RDCKWR(2) 數(shù)據(jù)輸入輸出（I/O）在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后

32、的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。其讀寫時序如下圖3-6示圖3-6 DS1302讀寫時序（3）DS1302寄存器DS1302中與時間、日期有關(guān)的寄存器共有12個，其中7個存放數(shù)據(jù)的格式為BCD碼格式，其讀寫地址如下表所示表3-2 DS1302寄存器說明表讀寄存器寫寄存器Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0范圍81H80HCH10秒秒00-5983H82H10分分00-5985H84H12010時時0-2324AM/PM1-1287H86H10日日1-3189H88H10月月1-128BH8AH00000周1-78DH8

33、CH10年年00-998FH8EHWP0000000第一行秒寄存器，CH為時鐘暫停標(biāo)志位，該位為1時時鐘停止，該位為0時時鐘運行。第二行分寄存器，bit0bit6表示分鐘數(shù)，因采用BCD編碼，所以低四位最大能表示的數(shù)字為9，計數(shù)滿向高三位進(jìn)1。第三行時寄存器，12/24用來定義DS1302小時的運行模式，12小時模式下bit5為1表示PM下午，bit5為0表示AM上午。第八行控制寄存器，bit7是寫保護(hù)位WP，當(dāng)WP為1時，寫保護(hù)位可防止對任一寄存器的寫操作，在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，WP位必須為0 此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM

34、相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。3.3按鍵控制模塊采用獨立式按鍵，因為獨立式按鍵的電路配置靈活，軟件簡單，每個按鍵只占用一根I/O接口線，并且用的數(shù)量不多，所以采用獨立式按鍵。大概要采用8個按鍵分別命名為K0到K7,K1鍵是每種模式的退出，然后都是正常顯示時鐘時間，K

35、3進(jìn)入校準(zhǔn)模式，此時K4表示秒、分、時的切換。K0是進(jìn)入秒表模式，K3是啟動和記錄，K2是暫停，K4是清零，K5、K6、K7是三組數(shù)據(jù)的記錄。在正常顯示時間下，K2進(jìn)入定時模式，K3顯示分，K4顯示時，K5、K6是時間的上下波動。電路圖如下3-7所示：圖3-7 按鍵電路3.4顯示模塊3.4.1LCD1602簡介1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定

36、義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。電路如下3-8所示：圖3-8 液晶顯示電路3.4.1 1602LCD的引腳功能 表3-3 LCD1602引腳接口說明表引腳符號引腳說明引腳符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接

37、正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。3.4.2 1602LCD的字符液晶字庫1602液晶模塊內(nèi)

38、部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如下表所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A” 。 表3-4 LCD1602顯示代碼表 高位低位0000001000110100010101100111101010111100110111101111XXXX00000Pp-PXXXX0001!1AQaqäqXXXX0010“2BRbrXXXX0011#3CScsXXXX0

39、100$4DTdtXXXX0101%5EUeuoXXXX0110&6FVfvXXXX01117GWgwXXXX1000(8HXhxfXXXXX1001)9IYiy-1yXXXX1010*：JZjz千XXXX1011+；Kk萬XXXX1100,<L¥l|XXXX1101-=Mm÷XXXX1110。>NnñXXXX1111/?O-oö3.4.3LCD1602的使用方法 LCD1602基本操作時序如下表所示表3-5時序操作說明表操作輸入輸出讀狀態(tài)RSL，RWH，EHD0D7狀態(tài)字寫指令RSL，RWL，D0D7指令碼，E高脈沖無讀數(shù)據(jù)RSH，

40、RWH，EHD0D7數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)RSH，RWL，D0D7數(shù)據(jù)，E高脈沖無3.5 蜂鳴報警電路模塊設(shè)計當(dāng)S8550三極管的基極為低電平時，三極管則導(dǎo)通，然后蜂鳴器的上端變?yōu)楦唠娖絼t可以進(jìn)行整點報時。電路如下圖3-9所示：圖3-9 蜂鳴器電路第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)硬件設(shè)計的各個模塊，完成軟件設(shè)計。利用獨立式按鍵控制定時、校時、秒表功能設(shè)計，由時鐘電路提供計時方式，同時通過液晶顯示器顯示時間。4.1 總程序設(shè)計思路及總流程圖總流程圖如下4-1所示：圖4-1 總程序流程圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試與數(shù)據(jù)分析5.1 硬件電路的制作和調(diào)試5.1.1硬件電路的焊接通過合理的布局，用了一天的時間完成

41、了電路的焊接。5.1.2硬件電路的調(diào)試電路的焊接并不是一次成功的，遇到的問題如下：（1）電路完成后，通過USB接通到電腦上發(fā)現(xiàn)不能夠正常供電。通過模擬萬用表查找電路發(fā)現(xiàn)單片機未供電，連通之后依然沒有通電，后發(fā)現(xiàn)是電腦USB接口不夠靈敏的問題換掉之后便正常通電了。（2）通電后LCD1602一直是藍(lán)屏，調(diào)試軟件依然不能夠使液晶正常顯示，多次失敗后，借用了其他同學(xué)的STC89C52芯片，程序燒進(jìn)去后可顯示字符。（3）雖然可以顯示字符但是發(fā)現(xiàn)時間經(jīng)過校準(zhǔn)之后無法保存，退出之后，時間依然是初始化時間。后經(jīng)過查找資料，發(fā)現(xiàn)是校準(zhǔn)程序那部分的問題，即時間校準(zhǔn)雖寫到了時鐘芯片上但未正確讀取。（4）在正常顯示模

42、式下，進(jìn)入秒表后，時間快了2倍。后跟沈美晶同學(xué)研究討論加了一個秒表中斷，改變精度通過多次嘗試最后是時間較為精準(zhǔn)。5.2 軟硬件功能分析本次綜合實訓(xùn)設(shè)計的多功能電子時鐘可以顯示年、月、日、時、分、秒，有整點報時，能夠快速校準(zhǔn)全新的時間，有秒表計時功能并且可以記錄3組數(shù)據(jù)，功能介紹如下：（1） 正常顯示功能：將程序下載到單片機里后就會進(jìn)入正常顯示，ZCXS就是表示正常顯示，模塊實物圖如下5-1所示：圖5-1 正常顯示（2） 校時功能： 當(dāng)按下校時按鍵后就會顯示調(diào)節(jié)界面JaoZhun就是表示調(diào)節(jié)，進(jìn)入后就可以調(diào)節(jié)年，在按一下校時按鍵就可以對月進(jìn)行校時，以此類推，以此可以調(diào)節(jié)日、時、分、秒，實物圖如下

43、圖5-2所示：圖5-2 時鐘校準(zhǔn)（3） 秒表計時功能： 當(dāng)按下進(jìn)入校準(zhǔn)模式按鍵后再按下進(jìn)入按鍵就可以進(jìn)入秒表計時界面，當(dāng)按下記錄按鍵后則可以對時間進(jìn)行記錄，依次按三次可以記錄三組數(shù)據(jù)實物圖如下圖5-3所示：圖5-3 秒表計時（4） 清零功能：進(jìn)入秒表模式后，按下清零鍵（也是進(jìn)入秒表的按鍵）后就會把當(dāng)前計時的時間變?yōu)榱悴⑶野讶M記錄時間也清零，如下圖5-4所示：圖5-4 秒表清零5.3 測試結(jié)果分析（1） 當(dāng)硬件通電后，則LCD1602顯示器則會根據(jù)DS1302的初始化時間進(jìn)行顯示并開始計時。（2） 按下校時按鍵后就會進(jìn)入校時模式，開始進(jìn)入的時候默認(rèn)的是在年的位置，可以繼續(xù)按校時按鍵依次可以調(diào)節(jié)

44、月、日、星期、時、分、秒。選定區(qū)域后可以通過上調(diào)按鍵和下調(diào)按鍵進(jìn)行校時，調(diào)好后可以按退出鍵，進(jìn)入正常顯示模式，并且顯示之前自己校時的時間。（3） 按下校時按鍵再接著按下秒表計時按鍵后則會進(jìn)入秒表計時模式，按下校時的上調(diào)按鍵就可以對時間進(jìn)行記錄，可以按三下進(jìn)行三次記錄，再按下顯示按鍵就可以把三組計時數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。第6章 總結(jié)與展望本設(shè)計主要是對多功能數(shù)字時鐘的秒、分、時、天、月、年、周，整點報時，定時鬧鐘等進(jìn)行軟件仿真，沒有做出具體的實物，因此本設(shè)計要想運用于實際，還有好多方面需要進(jìn)一步加強與改進(jìn)，比如，在實際應(yīng)用中，由于存在按鍵，故定會存在機械震動，所以按鍵消抖模塊是必不可少的。 在

45、實際生活中，數(shù)字鐘還需要擴展功能，如，自動報時功能，記憶存儲功能等。 當(dāng)今，數(shù)字鐘的運用可謂多種多樣，生活中的計時功能，工業(yè)上運用在自動控制系統(tǒng)中，航空航天領(lǐng)域多種儀器儀表也用到了數(shù)字鐘，還有醫(yī)療上，交通上等等。相信在未來，數(shù)字鐘的運用還會更加的廣泛，更好的方便人們的生活。參考文獻(xiàn)1 謝維成, 楊加國. 單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(第2版)M. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2009: 183-186.2 肖金球. 單片機原理與接口技術(shù)M. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2003.3 羅印升. 單片機微機原理與應(yīng)用. 北京: 機械工業(yè)出版社M, 2012: 111-127.4 宋曉梅.

46、 現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計教程M. 北京: 北京大學(xué)出版社, 2011.5 李廣飛. 單片機課程設(shè)計實例指導(dǎo)M. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社,2005:77-95.6 宋曉梅. 現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計教程M. 北京:北京大學(xué)出版社,2011.7 譚會生，張昌凡. EDA技術(shù)及應(yīng)用M. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002. 8 謝幻如.多媒體教學(xué)軟件設(shè)計M.北京：電子工業(yè)出版社，1999.9 王開軍，姜宇柏. 面向CPLD/FPGA的VHDL設(shè)計M. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.10 呂思忠. 數(shù)子

47、電路實驗與課程設(shè)計M. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001.11 朱巧明.用VB來開發(fā)輔助教學(xué)軟件J.蘇州大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1998. 12 張強，劉可薇.基于FPGA的多功能數(shù)字鐘的設(shè)計與實現(xiàn)J. 儀器儀表用戶，2008.13萬敏. 北京理工大學(xué)ASIC 研究所. VHDL 語言100 例詳解M. 北京：清華大學(xué)出版社，1999. 14 劉睿劼. 基于FPGA的多功能數(shù)字鐘設(shè)計J. 電腦與電，2009，5. 致謝四周的時間說長不長，

48、說短不短，這次綜合實訓(xùn)是在薛波老師和俞洋老師的耐心指導(dǎo)下完成的。在課題的研究過程中，尤其是薛波老師對我諄諄教誨，對我的設(shè)計能夠定時的悉心指導(dǎo)。在我遇到困難時，能夠從大方向上指導(dǎo)我。薛老師在教學(xué)上執(zhí)著、嚴(yán)謹(jǐn)、寬厚待人、亦師亦友，給我很大的鼓舞，使我在今后的工作和生活中受益匪淺。在此謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師致以最誠摯的謝意。經(jīng)過綜合實訓(xùn)的整個過程，我感覺到扎實的基礎(chǔ)知識和靈活使用必要工具的重要性，深刻體會到網(wǎng)絡(luò)資源的好處，在遇到困難時都能在網(wǎng)絡(luò)上得到很好的答案，論壇上也有很多熱心的朋友，他們很樂意給予我?guī)椭诖艘惨徊⑾蜻@些無名的雷鋒表示感謝。在進(jìn)行綜合實訓(xùn)的過程中，對我的同學(xué)和朋友，我感激不盡，僅以此文獻(xiàn)

49、給他們，特別是我的同學(xué)：陶慧，沈美晶，王思等，他們陪我一起走過艱難的歷程，給予我關(guān)心與幫助?；仡欉@過去的四周時間，感謝學(xué)校給我這么好的學(xué)習(xí)環(huán)境。我會用我的努力回報學(xué)校，回報社會，創(chuàng)造出最大的自我價值附錄1 電路原理圖多功能電子時鐘原理圖：附錄2 程序#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define nop _nop_void write_command(uchar tempdata); void chuan();/*引腳定義*/s

50、bit BusyFlag=P07;sbit ALARM_BEEP = P24; /報警喇叭/LCD控制接口sbit E=P25; sbit RW=P26;sbit RS=P27;/DS1302數(shù)據(jù)接口sbit rst=P34;sbit sclk=P32;sbit io=P33;/KEY輸入接口sbit KEY_OK=P10;sbit KEY_STOP=P11;sbit KEY_UP=P12;sbit KEY_SET=P13;sbit KEY_DOWN=P14;sbit bit7=ACC7; /單片機內(nèi)部移位寄存器ACC聲明；sbit bit0=ACC0;/顯示界面 LCD1602uchar LCD_4,LCD_3,LCD_2,LCD_1,LCD_0;uchar code LCDData ="0123456789" uchar code dot_tab ="0112334456678899" uchar f