畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于AT89S52單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)

1、 單位代碼 密 級(jí) 公 開(kāi) 學(xué) 號(hào) 學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 論文 指導(dǎo)教師：學(xué)科專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)職教師資本科提交論文日期：2021年3月24日論文辯論日期：2021年4月2日學(xué)位授予單位：重慶文理學(xué)院 中 國(guó) 重 慶2021年 4月目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc260088373 摘 要： PAGEREF _Toc260088373 h I HYPERLINK l _Toc260088377 Abstract PAGEREF _Toc260088377 h II HYPERLINK l _Toc260088378 第一章 引言

2、PAGEREF _Toc260088378 h 1 HYPERLINK l _Toc260088382 PAGEREF _Toc260088382 h 11.2 單片機(jī)的的應(yīng)用 HYPERLINK l _Toc260088388 11.3 單片機(jī)的開(kāi)展趨勢(shì) HYPERLINK l _Toc260088389 21.4 數(shù)字時(shí)鐘方案論證比擬 HYPERLINK l _Toc260088391 3 HYPERLINK l _Toc260088392 3 HYPERLINK l _Toc260088399 數(shù)碼管與LCD液晶顯示性能比擬4第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) HYPERLINK l _Toc

3、260088414 5 HYPERLINK l _Toc260088423 系統(tǒng)概述5 HYPERLINK l _Toc260088424 62.2.1 時(shí)鐘電路 HYPERLINK l _Toc260088437 6 HYPERLINK l _Toc260088443 2.2.2 液晶LCD1602顯示電路72.2.3 復(fù)位電路與晶振電路 HYPERLINK l _Toc260088444 92.3 總體電路圖設(shè)計(jì) HYPERLINK l _Toc260088444 10第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) HYPERLINK l _Toc260088444 113.1 程序的功能 HYPERLIN

4、K l _Toc260088444 113.2 編程思路 HYPERLINK l _Toc260088444 123.3 程序設(shè)計(jì)流程圖 HYPERLINK l _Toc260088444 133.3.1 DS1302 軟件設(shè)計(jì)流程圖 HYPERLINK l _Toc260088444 153.3.2 LCD顯示程序流程圖 HYPERLINK l _Toc260088444 153.3.3 時(shí)間鬧鈴設(shè)置流程圖 HYPERLINK l _Toc260088444 PAGEREF _Toc260088444 h 16第四章 系統(tǒng)的組裝與調(diào)試 HYPERLINK l _Toc260088444 16

5、硬件系統(tǒng)的組裝與調(diào)試 HYPERLINK l _Toc260088444 17軟件調(diào)試 HYPERLINK l _Toc260088444 18 HYPERLINK l _Toc260088445 第五章 結(jié) 論19 HYPERLINK l _Toc260088448 參考文獻(xiàn)21 HYPERLINK l _Toc260088449 致 謝22 摘要隨著科技的快速開(kāi)展和生活水平的不斷提高，人們對(duì)時(shí)鐘的精確度和實(shí)用性要求越來(lái)越高。本文采用AT89S52單片機(jī)，通過(guò)DS1302日歷芯片進(jìn)行定時(shí)，并通過(guò)LCD1602液晶進(jìn)行顯示。通過(guò)C語(yǔ)言程序編寫(xiě)，將設(shè)計(jì)出更準(zhǔn)確定時(shí)、更省電的數(shù)字時(shí)鐘。單片機(jī)數(shù)字時(shí)

6、鐘具有設(shè)置時(shí)間、日期、星期的根本功能，并且能夠顯示年、月、日、時(shí)、分、秒、星期。單片機(jī)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，實(shí)踐證明單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘具有更加準(zhǔn)確性、精密性等功能。關(guān)鍵字：數(shù)字時(shí)鐘；DS1302；LCD1602;AT89S52AbstractIn daily life, time is science, technology and everyday life is one of the most basic physics, we often deal with temporal clocks, such as hand watch, wall clock, even o

7、n a computer program, the clock on the phone can be generalized a clock display on the clock, along with the rapid development of technology and the continuous improvement of living standards, people on the clocks accuracy and practical demand is higher and higher. Based on the single chip microcomp

8、uter principle, USES the monolithic integrated circuit AT89S52 series, through the hardware circuit and software production procedure formulation, will design a more accurate timing, electricity -saving digital clock, SCM in performance or digital clock no matter in style have undergone a qualitativ

9、e change, digital clock has proved microcontroller more accuracy, precision sex etc. Function. Key Words：Digital clock ; DS1302; LCD1602;第一章 引言單片機(jī)是在一塊硅片上集成了各種部件的微型計(jì)算機(jī)。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的開(kāi)展，可以將中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM定時(shí)器計(jì)數(shù)器以及輸入/輸出I/O接口電路等主要計(jì)算機(jī)部件，集成在一塊電路芯片上。雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片，但從組成和功能上，都已具有了微機(jī)系統(tǒng)的含義。由于單片機(jī)能獨(dú)立執(zhí)行內(nèi)部程序，

10、所以又稱它為微型控制器Microcontroller。單片機(jī)自從問(wèn)世以來(lái)，性能在不斷的提高和完善，它不僅能夠滿足很多應(yīng)用場(chǎng)合的需要，而且具有集成度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小使用方便、性能可靠、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信、智能接口、商業(yè)營(yíng)銷等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)的潛力越來(lái)越被人們所重視，所以更擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促進(jìn)了單片機(jī)技術(shù)的開(kāi)展，單片機(jī)的開(kāi)展史大致可分為三個(gè)階段。第一階段1976-1978：初級(jí)單片機(jī)微處理階段。該時(shí)期的單片機(jī)具有8位CPU，并行I/O端口、8位時(shí)序同步計(jì)數(shù)器，尋址范圍4KB

11、，但是沒(méi)有串行口。第二階段1978-1982：高性能單片機(jī)微機(jī)處理階段，該時(shí)期的單片機(jī)具有I/O串行端口，有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)，15位時(shí)序同步技術(shù)器，RAM、ROM容量加大，尋址范圍可達(dá)64KB。第三階段1982-至今：8位單片機(jī)微處理改進(jìn)型及16位單片機(jī)微處理階段。1.2 單片機(jī)的應(yīng)用由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應(yīng)用普及各個(gè)領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。(2) 單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用機(jī)電

12、一體化是機(jī)械工業(yè)開(kāi)展的方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集成機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品，例如微機(jī)控制床、鉆床等。單片機(jī)作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可大大提高機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程度。(3) 單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用單片機(jī)廣泛地用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中。例如，在工業(yè)測(cè)控、航空航天、尖端武器、機(jī)器人等各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，都可以用單片機(jī)作為控制器。單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最正確工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。(4) 單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用在比擬復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。多機(jī)系統(tǒng)一般由假

13、設(shè)干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過(guò)串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)在這種系統(tǒng)中往往作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和控制。單片機(jī)的高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。(5) 單片機(jī)在人類生活中的應(yīng)用自從單片機(jī)誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)等家用電器配上單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛(ài)。單片機(jī)將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。 單片機(jī)開(kāi)展趨勢(shì)目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向開(kāi)展，其開(kāi)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電

14、路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面開(kāi)展。下面是單片機(jī)的主要開(kāi)展趨勢(shì)：(1) CMOS化近年，由于CHMOS技術(shù)的進(jìn)小，大大地促進(jìn)了單片機(jī)的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。這也是今后以80C51取代8051為標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片的原因。因?yàn)閱纹瑱C(jī)芯片多數(shù)是采用CMOS金屬柵氧化物半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。CMOS電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。采用雙極型半導(dǎo)體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了HMOS高密度、高速度MOS、CHMOS工藝以及CHMOS和HMOS工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已到達(dá)L

15、STTL的速度，傳輸延遲時(shí)間小于2ns，它的綜合優(yōu)勢(shì)已大于TTL電路。因而，在單片機(jī)領(lǐng)域，CMOS電路正在逐漸取代TTL電路。(2) 低功耗化單片機(jī)的功耗已從mA級(jí)，甚至1uA以下；使用電壓在36V之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)?lái)了產(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。(3) 低電壓化幾乎所有的單片機(jī)都有WAIT、STOP等省電運(yùn)行方式。允許使用的電壓范圍越來(lái)越寬，一般在36V范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá)12V。目前0.8V供電的單片機(jī)已經(jīng)問(wèn)世。(4) 低噪聲與高可靠性為提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方

16、面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機(jī)內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。 數(shù)字時(shí)鐘方案論證比擬 數(shù)字電路與單片機(jī)性能比擬數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)可采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，也可以采用單片機(jī)來(lái)完成。假設(shè)用數(shù)字電路完成，所設(shè)計(jì)的電路相當(dāng)復(fù)雜，大概需要十幾片數(shù)字集成塊，其功能也主要依賴于數(shù)字電路的各功能模塊的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，焊接的過(guò)程比擬復(fù)雜，本錢(qián)也非常高。假設(shè)用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)制作完成，由于其功能的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)軟件編程來(lái)完成，那么就降低了硬件電路的復(fù)雜性，而且其本錢(qián)也有所降低，所以在該設(shè)計(jì)與制作中采用AT89S52單片機(jī)，它是低功耗、高性能的CMOS型8位單片機(jī)，內(nèi)帶有8KB的Flash程序存儲(chǔ)器，且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫(xiě)或用編程器編

17、程。另外，AT89S52的指令系統(tǒng)和引腳與8051完全兼容，片內(nèi)有256B的RAM、32條IO口線、2個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、一個(gè)全雙工串行口等，具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片屢次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞，由此可見(jiàn)使用單片機(jī)作為數(shù)字時(shí)鐘的核心器件將更加具有快捷、高效的性能。數(shù)碼管與LCD液晶顯示性能比擬單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)最常用的顯示器LED發(fā)光二極管顯示器和LCD液晶顯示屏，這兩種顯示器器件都可顯示數(shù)字、字符及系統(tǒng)的狀態(tài)，他們的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)且價(jià)格低廉，因此得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)由于數(shù)碼管只能顯示數(shù)字?jǐn)?shù)

18、碼管顯示內(nèi)容單一，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(diǎn)，沒(méi)有電磁輻射、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，而這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，要求功能較多，為了使電路顯示的更清晰明了，在該設(shè)計(jì)當(dāng)中我們決定采用LCD1602液晶作為我們單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的顯示設(shè)備。單片機(jī)編程時(shí)鐘與時(shí)鐘芯片性能比擬在單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，經(jīng)常需要一個(gè)時(shí)鐘電路定時(shí)、測(cè)控之用；數(shù)字時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)方法有很多種，最簡(jiǎn)單的就是利用單片機(jī)中都集成的定時(shí)器，通過(guò)軟件編程來(lái)構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘來(lái)使用，但是基于這種方法，由于定時(shí)器工作在中斷方式，它會(huì)頻繁地中斷CPU的工作。每次開(kāi)機(jī)都要重新設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，使用

19、不方便而且還占用單片機(jī)的定時(shí)器資源，單片機(jī)直接編程做時(shí)鐘電路雖然節(jié)省本錢(qián)，但功能卻有許缺乏，而且單片機(jī)工作不是很穩(wěn)定，容易出現(xiàn)死機(jī)、跑錯(cuò)等等，電路一復(fù)位就又要從新調(diào)整時(shí)間，顯然這在實(shí)際情況中是很麻煩的，與社會(huì)的主流開(kāi)展智能化，不相符合。但是美國(guó)DALLAS公司推出的具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302，它可以對(duì)年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏 年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能，因此我們?cè)谶@里將會(huì)采用采用DS1302作為我們單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的時(shí)鐘芯片。 第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1 系統(tǒng)概述本系統(tǒng)是

20、由AT89S52單片機(jī)為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓環(huán)境中工作；時(shí)鐘電路由內(nèi)部時(shí)鐘電路外接晶振提供，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的可隨時(shí)調(diào)整時(shí)鐘電路，工作電壓為3V5V；所以采用DS1302作為本設(shè)計(jì)的日歷芯片；顯示部份使用LCD1602B液晶模塊進(jìn)行數(shù)字顯示，1602B液晶模塊可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0D7,和RS、R/W、EN三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，并且?guī)в凶址日斩日{(diào)節(jié)和背光。該模塊也可以只用D4-D7作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送，這樣就可以節(jié)省MCU的I/O口資源，系統(tǒng)主要由晶振電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路局部、中央處理單元、晶顯示局部組成，單片機(jī)

21、數(shù)字時(shí)鐘的。電路總體框圖設(shè)計(jì) 單片機(jī)AT89S52LCD1602DS1302時(shí)鐘芯片復(fù)位電路按鍵電路晶振蜂鳴器電源 電路總體框架圖 模塊電路的設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路為整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)，是單片機(jī)系統(tǒng)必須的局部；本系統(tǒng)采用美國(guó)DALLAS公司推出的DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)，該芯片是采用串行方式的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，串行方式的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片大多數(shù)是將地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為一根串行傳輸數(shù)據(jù)的傳號(hào)線，這種方式的有點(diǎn)是信號(hào)線少、電路連接簡(jiǎn)單、節(jié)省系統(tǒng)資源和電路板的面積，缺點(diǎn)是程序編寫(xiě)復(fù)雜、工作量比擬大，且操作速度較

22、慢，接下來(lái)我們來(lái)分析一下DS1302的性能與原理。DS1302的性能 、 計(jì)算2100年之前的秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，能進(jìn)行閏年調(diào)整； B、31字節(jié)數(shù)據(jù)RAM；C、引腳與TTL兼容；D、工作電流小于300nA,有備份電源和涓流充電能力； 2、DS1302引腳定義I/O：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳 SCLK：串行時(shí)鐘輸入引腳 RST復(fù)位引腳GND：接地引腳 Vcc1、Vcc2：工作電源、備份電源引腳 X1、X2：晶振接入管腳。晶振頻率為32.768KHz。 DS1302的操作 命令字格式如下圖：圖2.2 命令字格式D7位：固定為1 R/C位：為0時(shí)選擇操作時(shí)鐘，為1時(shí)選擇操作RAM A4A3A2A

23、1A0:操作地址 R/W位：為0時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作，為1時(shí)進(jìn)行讀操作 單字節(jié)操作如圖2.3所示：圖2.3 寫(xiě)操作 圖2.4 讀操作多字節(jié)操作突發(fā)模式 :每次寫(xiě)入或讀出8個(gè)字節(jié)時(shí)鐘日歷數(shù)據(jù)或31個(gè)字節(jié)RAM數(shù)據(jù)。與單字節(jié)時(shí)相似，僅需將A0A4換成“11111 。四、DS1302的存放器DS1302有12個(gè)存放器，其中有7個(gè)存放器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其日歷、時(shí)間存放器及其控制字，表為日歷存放器功能表。 日歷時(shí)鐘存放器功能表五、DS1302與單片機(jī)的接口 圖 DS1302與單片機(jī)的接口圖 2.液晶LCD1602顯示電路1602B液晶模塊可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0D

24、7,和RS、R/W、EN三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，并且?guī)в凶址日斩日{(diào)節(jié)和背光。該模塊也可以只用D4-D7作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送，這樣就可以節(jié)省MCU的I/O口資源，液晶LCD1602引腳情況如下表所示；液晶LCD1602最小系統(tǒng)圖如2.5所示。 LCD1602引腳功能表 圖液晶LCD1602最小系統(tǒng)圖 復(fù)位電路與晶振電路復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng)必須的，用來(lái)為單片機(jī)提供正確的復(fù)位信號(hào)；振蕩電路就為單片機(jī)工作提供了所需要的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，使單片機(jī)的開(kāi)始正常工作；如下圖 18腳和19接時(shí)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

25、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(kāi)關(guān)后能夠形成上電復(fù)位電路。 圖 2.6復(fù)位電路與晶振電路 總體電路圖設(shè)計(jì)下列圖為總體電路設(shè)計(jì)圖，。 圖2.7 總體電路圖 第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 程序功能 數(shù)字時(shí)鐘程序主要完成以下的功能：1、該數(shù)字鐘能夠準(zhǔn)確顯示年、月、日、時(shí)、分、秒、星期；2、可以進(jìn)行鬧鐘的設(shè)置；3、能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)置時(shí)間、日期、星期； 編程思路采用主從兩個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，從系統(tǒng)對(duì)各個(gè)參數(shù)，然后以串行通信傳送到上位機(jī)，然后進(jìn)入下一輪檢測(cè)。當(dāng)主系統(tǒng)需要顯示這些參數(shù)時(shí)，允許接受數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行處理顯示。在主系統(tǒng)當(dāng)中，初始化之后，讀DS1301內(nèi)部時(shí)間數(shù)據(jù)并

26、顯示，然后進(jìn)行按鍵判斷，對(duì)按鍵請(qǐng)求進(jìn)行處理，結(jié)束之后，程序回到讀DS1302時(shí)間數(shù)據(jù)處形成循環(huán)。共12個(gè)按鍵，低電平有效，按鍵選擇要調(diào)整的年，月，日，星期，小時(shí)，分鐘，鬧鐘；狀態(tài)0：model=0,字鐘正常時(shí)鐘顯示狀態(tài)。狀態(tài)1：model=1，進(jìn)入時(shí)，分，秒的調(diào)整。狀態(tài)2：model=2，進(jìn)入年，月，日，星期的調(diào)整。狀態(tài)3：model=3，進(jìn)入鬧鐘的設(shè)置。 程序設(shè)計(jì)流程圖系統(tǒng)主程序首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括設(shè)置液晶LCD1602、都是DS1302和端口的初始化，程序主要包括3個(gè)方面的內(nèi)容，一是利用日歷芯片完成時(shí)鐘的時(shí)間控制，在這里我們使用了功能豐富的日歷芯片DS1302；二是利用按鍵和開(kāi)關(guān)觸發(fā)

27、外中斷，改變時(shí)鐘的運(yùn)行模式；三是單片機(jī)控制的液晶顯示模塊顯示時(shí)間和相關(guān)功能的計(jì)數(shù)值，主程序流程圖、時(shí)間調(diào)整流程圖如下，主程序如同3.1所示。開(kāi)始LCD1602DS130初始化顯示時(shí)間進(jìn)入模式選擇狀態(tài)年、月、日期的設(shè)置時(shí)、分、秒的設(shè)置鬧鈴的設(shè)置退出圖3.1主程序流程圖 .1 DS1302軟件設(shè)計(jì)流程圖 DS1302初始化從DS1302中讀出數(shù)據(jù)，讓入RAMLCD模塊顯示時(shí)間掃描按鍵時(shí)間設(shè)置調(diào)用顯示屏子程序開(kāi)始數(shù)據(jù)寫(xiě)回DS1302保存 返回主顯單 圖3.2 DS1302軟件設(shè)計(jì)流程圖數(shù)字時(shí)鐘需要調(diào)整年，月，日，星期，小時(shí)，分鐘，鬧鐘等的設(shè)置，所以軟件程序設(shè)計(jì)如圖3.3所示。 圖 時(shí)間調(diào)整程序流程圖

28、 LCD1602程序序流程圖 一、1602根本操作時(shí)序?qū)懖僮鲿r(shí)序 時(shí)序時(shí)間表 3.4時(shí)序時(shí)間表四 、LCD1602主程序流程圖 A 、 主程序主要完成硬件初始化、子程序調(diào)用等功能，主程序設(shè)計(jì)流程圖如下圖。 初始化堆棧指針調(diào)用LCD初始化子程序調(diào)用字符顯示子程序顯示第二行字符調(diào)用字符顯示子程序顯示第一行字符開(kāi)始 圖3.5 LCD主程序流程圖B、寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)到LCD子程序模塊設(shè)計(jì)當(dāng)LCD1602的存放器選擇信號(hào)RS為1時(shí)，選擇數(shù)據(jù)存放器；當(dāng)LCD1602的讀寫(xiě)選擇線R/W為0時(shí)，進(jìn)行寫(xiě)操作；當(dāng)LCD1602的使能信號(hào)E至高電平后再過(guò)兩個(gè)時(shí)鐘周期至低電平，產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)，往LCD寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)。寫(xiě)

29、入RS0時(shí)，選擇指令存放器讀/寫(xiě)標(biāo)志位R/W0時(shí)，進(jìn)行寫(xiě)操作LCD使能信號(hào)E至高電平后再過(guò)兩個(gè)時(shí)鐘周期至低電平，產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)，往LCD寫(xiě)入指令代碼，LCD執(zhí)行命令調(diào)用延時(shí)子程序DELAY子程序返回把指令數(shù)據(jù)送至P0口LCD數(shù)據(jù)線DB7DB0開(kāi)始所示。 圖3.6 LCD子程序模塊設(shè)計(jì)時(shí)間鬧鈴設(shè)置流程 本設(shè)計(jì)中計(jì)時(shí)采用定時(shí)器T1中斷完成，秒表使用定時(shí)器T0中斷完成。主程序循環(huán)調(diào)用顯示子程序和查鍵子程序，當(dāng)端口有開(kāi)關(guān)按下時(shí)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)功能程序。其主程序執(zhí)行流程如圖3.7所示。YNNY開(kāi)始初始化調(diào)用相關(guān)顯示子程序蜂鳴器鳴叫進(jìn)入功能程序鍵按下？整點(diǎn)到？ 圖3.7 時(shí)鐘鬧鈴設(shè)計(jì)流程圖 第四章 系統(tǒng)組裝

30、與調(diào)試 系統(tǒng)組裝與調(diào)試分為硬件的組裝調(diào)試和軟件的調(diào)試，硬件的組裝與調(diào)試側(cè)重于原理設(shè)計(jì)的正確性驗(yàn)證和印刷電路板的工藝性錯(cuò)誤的檢測(cè)；軟件的調(diào)試那么側(cè)重于子模塊的功能驗(yàn)證和模塊與模塊的接口配合。4.1 硬件系統(tǒng)的組裝與調(diào)試硬件組裝前首先要仔細(xì)核對(duì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理的正確性，包括參數(shù)選用的正確性和原理的正確性，對(duì)沒(méi)有把握的電路可以通過(guò)在通用實(shí)驗(yàn)板上直接焊接實(shí)際電路來(lái)進(jìn)行實(shí)物調(diào)試和驗(yàn)證，調(diào)試分為斷電調(diào)試和通電調(diào)試。1斷電調(diào)試 為了平安起見(jiàn)，首先必須進(jìn)行斷電調(diào)試，斷電調(diào)試的內(nèi)容至少包含短路檢測(cè)和原理正確性確認(rèn)；系統(tǒng)電路焊接完成后，首先對(duì)實(shí)物進(jìn)行原理正確性確實(shí)認(rèn)，其次必須進(jìn)行短路檢測(cè)，選用適宜的萬(wàn)用表歐姆檔，

31、用紅表筆接到電路板的+5V電源的+、 極，如果存在充放電現(xiàn)象，最后電阻穩(wěn)定在一個(gè)適宜的位置，那么根本上可排除系統(tǒng)短路現(xiàn)象。2通電調(diào)試 A、系統(tǒng)時(shí)鐘是否起但凡微處理器系統(tǒng)，正常運(yùn)行的必要條件是系統(tǒng)時(shí)鐘穩(wěn)定正常，在實(shí)際工作中，因?yàn)楦鞣N原因?qū)е孪到y(tǒng)時(shí)鐘不正常而出現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行的情況也時(shí)有出現(xiàn)，因此系統(tǒng)時(shí)鐘是否起震應(yīng)是通電檢查的首要一環(huán)，檢查方法包括邏輯筆發(fā)、數(shù)字萬(wàn)用表法、示波器法，在這里采用數(shù)字萬(wàn)用表法，測(cè)試晶振兩端引腳電壓為2.5V左右。B、復(fù)位是否正常及關(guān)鍵點(diǎn)電壓參數(shù)是否正常復(fù)位不正常也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不工作，這里的重點(diǎn)是檢查相關(guān)電路是否正常，同時(shí)檢查相應(yīng)電路的關(guān)鍵電壓參數(shù)是否正常，進(jìn)行一一排查。

32、4.2 軟件調(diào)試單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)調(diào)試分為兩種，一種是使用軟件模擬調(diào)試，即用開(kāi)發(fā)單片機(jī)程序的計(jì)算機(jī)去模擬單片機(jī)的指令執(zhí)行，并虛擬單片機(jī)片內(nèi)資源，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)試的目的，但是軟件調(diào)試存在一些問(wèn)題，如計(jì)算機(jī)本身是多任務(wù)系統(tǒng)，劃分執(zhí)行時(shí)間片序，也就是說(shuō)，不可能像真正的單片機(jī)運(yùn)行環(huán)境那樣執(zhí)行的指令在同樣一個(gè)時(shí)間能完成往往比單片機(jī)慢。為了解決軟件調(diào)試問(wèn)題，第二種方法是硬件調(diào)試，硬件調(diào)試其實(shí)也需要計(jì)算機(jī)軟件的配合。軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)有關(guān),如果采用模塊程序設(shè)計(jì)技術(shù),那么逐個(gè)模塊調(diào)好后再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)，如果采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng),一般是逐個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)試，對(duì)于模塊結(jié)構(gòu)程序要一個(gè)個(gè)子程序分別調(diào)試，調(diào)試時(shí),一定

33、要符合入口條件和出口條件,調(diào)試可用單步運(yùn)行和斷點(diǎn)運(yùn)行方式,通過(guò)檢查用者系統(tǒng)的CPU現(xiàn)場(chǎng)情況、 RAM的內(nèi)容和IO口的狀態(tài),檢測(cè)程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求,有無(wú)循環(huán)錯(cuò)誤、有無(wú)機(jī)器碼錯(cuò)誤以及轉(zhuǎn)移地址的錯(cuò)誤,同時(shí),還可以發(fā)現(xiàn)用者系統(tǒng)中存在的 硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和軟件算法錯(cuò)誤，各程序模塊通過(guò)后,那么可以把相關(guān)功能塊連在一起進(jìn)行總調(diào)。本設(shè)計(jì)采用Keil軟件對(duì)源程序進(jìn)行編譯和調(diào)試,Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻,Keil

34、C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能表達(dá)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。在Proteus中翻開(kāi)數(shù)字時(shí)鐘統(tǒng)完整電路圖，雙擊AT89S52，在Program File：選項(xiàng)中瀏覽選擇由Keil軟件編譯生成的hex文件，確認(rèn)保存即可進(jìn)行仿真。系統(tǒng)的仿真結(jié)果如圖4.2所示。從仿真結(jié)果看，系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。 圖4.1系統(tǒng)仿真圖第五章 總結(jié)本論文基于MCS-51單片機(jī)而開(kāi)發(fā)的數(shù)字時(shí)鐘，從總體的理論構(gòu)思到具體的軟硬件的設(shè)計(jì)，元件的采購(gòu)，PCB板的制作