電子鐘課程設(shè)計基于單片機的電子鐘設(shè)計

1、 煙 臺 南 山 學 院單片機課程設(shè)計 題目 基于單片機的電子鐘設(shè)計 姓 名： 吳志濤 所在學院： 計算機與電氣自動化學院 所學專業(yè)： 自動化 班 級： 自動化2班學 號： 201002160229指導(dǎo)教師：楊國慶完成時間： 2013.9.20 目 錄一、設(shè)計任務(wù)與要求21設(shè)計的目的22設(shè)計的指標23設(shè)計的要求2二、總體方案設(shè)計21設(shè)計的思路22. 電路的結(jié)構(gòu)特征33. 數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O)3三、單元電路分析與設(shè)計41. 顯示部分數(shù)碼管（LED）42. 鍵盤部分4四、總原理圖及元器件清單41. 總程序圖42. 時間產(chǎn)生流程圖53. 按鍵控制流程圖64. 電子鐘軟件系統(tǒng)程序65. 元器件清單9

2、五、軟件仿真9六、結(jié)論與心得10七、參考文獻11一、設(shè)計任務(wù)與要求1 設(shè)計的目的設(shè)計一個帶有年月日、時分秒及星期顯示的電子鐘。電子鐘的主要功能是給人們提供時間和日期信息，無論其形式如何，從外部都可分為顯示和校準兩部分。為使電子日歷協(xié)調(diào)工作，整個系統(tǒng)從功能上可分為實時時鐘、顯示和鍵盤三個模塊，分別完成時間和日期的計算以及人機交互的管理等。2 設(shè)計的指標電子鐘是一套完整的時間顯示系統(tǒng)，采用單片機等控制設(shè)計作為核心控制器，并能實時顯示當前的日期，能夠設(shè)置時間等操作。3 設(shè)計的要求本電子鐘能動態(tài)顯示年、月、日、星期、小時、分鐘、秒。二、總體方案設(shè)計按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，初步確定系統(tǒng)由主控模塊、時控模

3、塊、及顯示模塊和鍵盤接口模塊共4個模塊組成。主控芯片使用51系列STC89C52RC單片機，時鐘芯片使用美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘DS1302。采用DS1302作為計時芯片，可以做到計時準確。更重要的是，DS1302可以在很小電流的后備電源（2.55.5V電源，再2.5V時耗電小于300nA），而且DS1302可以編程選擇多種充電電流來為后備電源進行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。顯示模塊采用普通的共陽極四位一體八段LED數(shù)碼管。1 設(shè)計的思路單片機顯示系統(tǒng)DS1302鍵盤圖1 電子鐘的系統(tǒng)框圖2 電路的結(jié)構(gòu)特征1. DS1302的結(jié)構(gòu)及工作原理DS

4、1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V5.5V。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電流充電的能力。2. 引腳功能及結(jié)構(gòu) 圖2所示出DS1302 的引腳排列,其中Vcc1 為后備電源，VCC2 為主電源。在主電源關(guān)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Vcc10.2V 時，Vcc2 給DS1302供電。當Vcc2

5、小于Vcc1 時，DS1302 由Vcc1 供電。X1 和X2 是振蕩源，外接32.768kHz 晶振。RST 是復(fù)位/片選線，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；上電運行時，在Vcc2.5V 之前，RST 必須保持低電平。只有在SCLK 為低電平時，才能將RST 置為高電平。I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細說明。SCLK 始終是輸入端。圖2 DS1302 引腳圖3.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

6、即位0 開始。同樣，在緊跟8 位的控制指令字后的下一個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。三、單元電路分析與設(shè)計1.顯示部分數(shù)碼管（LED）七段數(shù)碼管一般由8個發(fā)光二極管組成，其中由7個細長的發(fā)光二極管組成數(shù)字顯示，另外一個圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點。當發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)光?？刂葡鄳?yīng)的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，盡管顯示的字符形狀有些失真，能顯示的數(shù)符數(shù)量也有限，但其控制簡單，使有也方便。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極數(shù)碼管，陰極連在一起的稱為共陰極數(shù)碼管。2. 鍵盤部分時鐘的設(shè)置雖包含數(shù)字，但是我們不建議使用數(shù)字鍵

7、盤，應(yīng)為數(shù)字鍵盤將增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度。為使系統(tǒng)盡可能簡化，鍵盤部分的設(shè)計在能夠完成系統(tǒng)要求的前提下，越簡單越好。所以，時鐘系統(tǒng)的鍵盤可以設(shè)置四個鍵：功能選擇鍵、加1鍵、減1鍵，鬧鐘鍵。四、總原理圖及元器件清單1. 總程序圖圖3 系統(tǒng)主流程圖圖3為單片機電子日歷的主流程圖。其具體的工作流程如下：系統(tǒng)通電后，對系統(tǒng)進行復(fù)位初始化處理，然后控制主機AT89C51單片機從時鐘芯片DS1302中讀取時間，存儲到單片機中，并顯示到LED數(shù)碼管上。顯示的時間如果與實際時間一樣，則結(jié)束，如果不一樣，則進行下一步操作。系統(tǒng)一直掃描是否有鍵按下，當有按鍵S1按下后，系統(tǒng)進入時間設(shè)定模式，并對不準確的時間進行設(shè)定和

8、調(diào)整，直到設(shè)定完成后，則將設(shè)定后的時間顯示在LED數(shù)碼管上。2. 時間產(chǎn)生流程圖圖4 DS1302操作流程圖圖4為電子日歷的時間產(chǎn)生流程圖，即DS1302操作流程圖。其具體的工作流程為：系統(tǒng)通電后，開始初始化操作，使得DS1302不具備寫保護的模式，同時當復(fù)位端產(chǎn)生一個高電平時，對DS1302進行寫地址，并延遲一段時間，向該地址寫數(shù)據(jù)，同時地址增加，如果數(shù)據(jù)寫完沒有寫完，則繼續(xù)對DS1302進行寫地址操作，否則進行下一步操作，當給復(fù)位端一個高電平后，對DS1302寫地址，同時延遲一段時間后，將該地址的數(shù)據(jù)讀出來，同時地址增加，如果數(shù)據(jù)沒有讀完，則繼續(xù)對DS1302進行寫地址操作，否則即數(shù)據(jù)已經(jīng)

9、讀完，則將讀取出來的數(shù)據(jù)顯示出來，并進行返回操作。3. 按鍵控制流程圖圖5 按鍵控制流程圖圖5為系統(tǒng)按鍵控制電路流程圖。其具體的工作流程如下：系統(tǒng)一直掃描，當按鍵S1按下后，系統(tǒng)進入時間設(shè)定界面，否則系統(tǒng)沒反應(yīng)，即使按下其他的按鍵也沒有反應(yīng)。按下S1后，開始進行時間設(shè)置，當顯示的時間比實際的時間小時，按下按鍵S3，進行時間的加操作，當顯示時間比實際時間大時，則按下按鍵S4，進行時間的減操作，如果顯示的時間與實際的一樣，則按下按鍵S2進行移位，對下一個時間進行設(shè)定，如果與實際時間不相同，則重復(fù)操作按鍵S3、S4，對時間進行加減操作，直到設(shè)定的時間也實際時間相同為止，如果完成了設(shè)定，則通過按鍵S1

10、的操作對修改和設(shè)定的時間進行保存，最后退出時間設(shè)定。偽指令定義。4. 電子鐘軟件系統(tǒng)程序SEC EQU 30HMINEQU 31HHOUREQU32HSECGEEQU7FHSECSHIEQU7EHMINGEEQU7CHMINSHIEQU7BHHOURGEEQU79HHOURSHIEQU78H;系統(tǒng)起始程序區(qū) ORG 0000HSTART: LJMP MAINORG000BHLJMPTC0;顯示子程序;入口:77H,78H,79H,7AH,7BH,7CH,7DH,7EH,7FH,DISP: PUSHDPHPUSHDPLPUSHACCPUSHPSW CLR RS1 ;改變當前寄存器組為組1 SET

11、B RS0 MOV R1, #78H ;顯示緩沖存儲單元首地址 MOV R2, #0FEH ;從右至左顯示，共陽極 DISP1:MOVA, R1MOVDPTR, #TABMOVCA, A+DPTRMOV P0, A ;送段控 MOV P2, R2 ;送位控LCALL DL ;延時2毫秒 為什么這里要延時MOVA, R2JNB ACC.7, DISP2 ;為0轉(zhuǎn)移;RLAINCR1MOVR2, ALJMPDISP1DISP2:POP PSW ;恢復(fù)當前寄存器組的組號POPACCPOPDPLPOPDPHRET加1子程序SEC_:INCSECMOVA,SECMOVB,#10DIVABMOVSECSH

12、I,AMOVSECGE,BMOVA,SECCJNEA,#60,EXIMOVSEC,#0MOVSECGE,#0MOVSECSHI,#0LJMPEXIMIN_:INCMINMOVA,MINMOVB,#10DIVABMOVMINSHI,AMOVMINGE,BMOVA,MINCJNEA,#60,EXIMOVMIN,#0MOVMINGE,#0MOVMINSHI,#0LJMPEXIHOUR_:INCHOURMOVA,HOURMOVB,#10DIVABMOVHOURSHI,AMOVHOURGE,BMOVA,HOURCJNEA,#24,EXIMOVHOUR,#0MOVHOURGE,#0MOVHOURSHI,#

13、0EXI:RET5. 元器件清單元器件名稱型號數(shù)量（個）單片機STC89C511時鐘芯片DS12C8871液晶顯示器LCD16021晶振11.0596MHZ1電阻1K1電阻4.7K1電位器10K1瓷片電容22pF2瓷片電容0.1uF2電源接口5V1杜邦線30排針5按鍵4總計24表1 元器件清單五、軟件仿真基本顯示原理：時鐘開始顯示為0時0分0秒，也就是數(shù)碼管顯示000000，然后每秒秒位加1 ，到9后，10秒位加1，秒位回0。10秒位到5后，即59秒 ，分鐘加1，10秒位回0。依次類推，時鐘最大的顯示值為23小時59分59秒。這里只要確定了1秒的定時時間， 其他位均以此為基準往上累加。 同時時

14、鐘達到最大值的時候天數(shù)也增加一位，知道顯示了7后再變?yōu)?，同時陰歷和陽歷的天數(shù)也加1，根據(jù)不同的月份顯示的天數(shù)陽歷有28，29，30，31天，陰歷就要經(jīng)過計算得到，到了12個月后，年數(shù)自動增加1，以此類推，顯示萬年歷的現(xiàn)實。圖6 仿真圖六、結(jié)論與心得在整個設(shè)計過程中，發(fā)揮團隊精神，分工合作，自主學習，通過對以前知識的補充和學習。較好的完成了作品，完成了本次課程設(shè)計的要求。在最初的設(shè)計中，對于52單片機進行了充分的了解，并與51相比較，了解了兩種單片機的不同，并相互學習、相互討論、最終決定使用89C52單片機制作。電路的布局在軟件中進行了期間排布，使得期間在板子上盡可能合理分配。程序編寫中，由于思路不清晰，開始時遇到了很多的問題，通過和同組員的討論，以及對大量書籍資料和論壇中成功的品進行借鑒，明白了編程中的的主要算法和實現(xiàn)，從而解決的大部分問題在本次單片機課程設(shè)計中對于單片機功能及應(yīng)用有了充分了認識。充分了解了單片機的應(yīng)用。并對只是進行了補充學習在大量閱讀文獻資料后，感覺對單片機的了解還很少。以后將及時補充相關(guān)知識，對單片機進行系統(tǒng)學習。七、參考文獻1.李建忠.單片機原理及應(yīng)用.西安電子科技大學出版2006.022.張俊謨.單片機中級教程.北京航空航天大學出版2006.033.余發(fā)山.單片機原理及及應(yīng)用技術(shù).中國礦業(yè)大學出版社