电子万年历毕业设计基于AT89C51单片机和DS1302时钟芯片

鹤壁职业技术学院毕 业 设 计 论 文论 文 题 目 ： 电 子 时 钟学 院： 机电工程学院 专 业：电气自动化 班 级： 2009 级 01 班 学生姓名： 贾贯可 学 号： 0902511005 指导教师： 司新生 2011 年 10 月 18 日目 录 摘要 .3绪论 .5第 1 章 设计要求与方案论证.71.1 引言.71.2 功能要求.71.3 方案论证.7第 2 章 系统硬件电路设计 .112.1 电路设计.112.2 系统硬件概述.152.3 主要单元电路的设计.15第 3 章 系统的软件设计.223.1 程序设计.223.2 程序设计流程图.22第 4 章 结束语.24附录一（电路原理图） . 附录二（程序清单）.27摘要随着社会、科技的发展，人类得知时间，从观太阳、摆钟到现在电子钟，不断研究、创新。为了在观测时间，能够了解与人类密切相关的信息，比如星期、日期等，电子时钟诞生了，它集时间、日期、星期等功能于一身，具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。该电子时钟主要采用 STC89C52RC 单片机作为主控核心，由 DS1302时钟芯片提供时钟、LED 动态扫描显示屏显示。STC89C52RC 单片机是由 Atmel 公司推出的，功耗小，电压可选用 46V 电压供电；DS1302 时钟芯片是美国 DALLAS 公司推出的具有涓细电流充电功能的低功耗实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且 DS1302 的使用寿命长，误差小；数字显示是采用的 LED 显示屏来显示，可以同时显示年、月、日、星期、时、分、秒和温度等信息。此外，该电子时钟还具有时间校准等功能。关键词：时钟电路； 时钟芯片 DS1302；LED 动态扫描； 单片机STC89C52RC；绪论随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对时间的要求越来越高，精准数字计时的消费需求也是越来越多。二十一世纪的今天，最具代表性的计时产品就是电子时钟，它是近代世界钟表业界的第三次革命。第一次是摆和摆轮游丝的发明，相对稳定的机械振荡频率源使钟表的走时差从分级缩小到秒级，代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械钟或表。第二次革命是石英晶体振荡器的应用，发明了走时精度更高的石英电子钟表，使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。第三次革命就是单片机数码计时技术的应用，使计时产品的走时日差从分级缩小到 1/600 万秒，从原有传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式，直观明了，并增加了全自动日期、星期的显示功能，它更符合消费者的生活需求！因此，电子时钟的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步 我国生产的电子时钟有很多种，总体上来说以研究多功能电子时钟为主，使万年历除了原有的显示时间，日期等基本功能外，还具有闹铃，报警等功能。商家生产的电子万年历更从质量，价格，实用上考虑，不断的改进电子时钟的设计，使其更加的具有市场。本设计为软件，硬件相结合的一组设计。在软件设计过程中，应对硬件部分有相关了解，这样有助于对设计题目的更深了解，有助于软件设计。基本的要了解一些主要器件的基本功能和作用。除了采用集成化的时钟芯片外，还有采用 MCU 的方案，利用 STC89系列单片微机制成电子电路，采用软件和硬件结合的方法，控制 LED 数码管输出，分别用来显示年、月、日、时、分、秒，其最大特点是:硬件电路简单，安装方便易于实现，软件设计独特,可靠。STC89C52RC 是由ATMEL 公司推出的一种小型单片机。95 年出现在中国市场。其主要特点为采用 Flash 存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与 MCS-51 完全兼容，可以很快被中国广大用户接受。本文介绍了基于 STC89C52RC 单片机设计的电子时钟。首先我们在绪论中简单介绍了单片机的发展与其在中低端领域中的优势以及课题的开发意义；接着介绍了 STC89C52RC 单片机的硬件结构和本毕业设计所要外扩的 LED 显示及其驱动方法，并在此基础上实现了时钟基本电路的设计；然后使用单片机 C 语言进行时钟程序的设计，程序采用模块化结构，使得逻辑关系简单明了，维护方便。 第 1 章 设计要求与方案论证1.1 引言本文提出了一种基于 STC89C52RC 单片机的时钟设计方案，本方案以 STC89C52RC 单片机作为主控核心，与时钟芯片 DS1302、按键、LED 显示等模块组成硬件系统。在硬件系统中设有独立按键和 LED 显示器，能显示丰富的信息，根据使用者的需要可以随时对时间进行校准、选择时间等，综上所述此电子时钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。1.2 功能要求本电子时钟能动态显示年、月、日、星期、小时、分钟、秒1.3 方案论证1.3.1 技术可行性随着国内超大规模集成电路的出现，微处理器及其外围芯片有了迅速的发展。集成技术的最新发展之一是将 CPU 和外围芯片，如程序存储器、数据存储器、并行 I/O 口、串行 I/O 口、定时/计数器、中断控制器及其他控制部件集成在一个芯片之中，制成单片计算机（Single-Chip Microcomputer） 。而近年来推出的一些高档单片机还包括有许多特殊功能单元，如 A/D、D/A 转换器、调制解调器、通信控制器、锁相环、DMA、浮点运算单元、PWM 控制输出单元、PWM 输出时的死区可编程控制功能等。因此，只要外加一些扩展电路及必要的通道接口就可以构成各种计算机应用系统，如工业流水线控制系统、作为家用电器的主控制器、分布式控制系统的终端节点或作为其主控制节点起中继的作用、数据采集系统、自动测试系统等。单片机的出现，并在各技术领域中得到如此迅猛的发展，与单片机构成计算机应用系统所形成的下述特点有关：1、单片机构成的应用系统有较大的可靠性。这些可靠性的获得除了依靠单片机芯片本身的高可靠性以及应用有最少的联接外，还可以方便地采用软、硬件技术。2、系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统，应用系统有较高的软、硬件利用系数。3、由于构成的应用系统是一个计算机系统，相当多的测、控功能由软件实现，故具有柔性特征，不须改变硬件系统就能适当地改变系统功能。4、有优异的性能、价格比。1.3.2 单片机的选择方 案 一 ： 采 用 传 统 的 STC89C52RC 作 为 电 机 的 控 制 核 心 。 单 片 机 算术 运 算 功 能 强 ， 软 件 编 程 灵 活 、 自 由 度 大 ， 可 用 软 件 编 程 实 现 各 种 算 法和 逻 辑 控 制 ， 并 且 由 于 其 功 耗 低 、 体 积 小 、 技 术 成 熟 和 成 本 低 等 优 点 ，使 其 在 各 个 领 域 应 用 广 泛 。方案二：采用 FTC10F04 单片机，还带有非易失性 Flash 程序存储器。它是一种高性能、低功耗的 8 位 CMOS 微处理芯片，市场应用最多。其主要特点如下：8KB Flash ROM ，可以擦除 1000 次以上，数据保存 10 年。由 于 本 系 统 对 CPU 运 算 速 度 要 求 很 高 ， 需 要 执 行 很 复 杂 的 运 算 ， 方案 一 成 本 比 较 低 ， 适 合 做 设 计 ， 方 案 二 运 算 速 度 高 ， 性 能 好 ， 所 以 两 种方 案 都 有 可 取 之 处 。 选 用 方 案 一 作 为 主 方 案 ， 方 案 二 作 为 备 用 方 案 。1.3.3 显示模块的选择 方 案 一 ： 使 用 液 晶 显 示 屏 显 示 时 间 数 字 。 液 晶 显 示 屏 （ LCD） 具 有轻 薄 短 小 、 低 耗 电 量 、 无 辐 射 危 险 ， 平 面 直 角 显 示 以 及 影 象 稳 定 不 闪 烁等 优 势 ， 可 视 面 积 大 ， 画 面 效 果 好 ， 分 辨 率 高 ， 抗 干 扰 能 力 强 等 特 点 。但 由 于 液 晶 是 以 点 阵 的 模 式 显 示 各 种 符 号 ， 需 要 利 用 控 制 芯 片 创 建 字 符库 ， 编 程 工 作 量 大 ， 控 制 器 的 资 源 占 用 较 多 ， 其 成 本 也 偏 高 。 在 使 用 时 ，不 能 有 静 电 干 扰 ， 否 则 易 烧 坏 液 晶 的 显 示 芯 片 ， 不 易 维 护 。方 案 二 ： 使 用 传 统 的 LED 数 码 管 显 示 。 数 码 管 具 有 ： 低 能 耗 、 低损 耗 、 低 压 、 寿 命 长 、 耐 老 化 、 防 晒 、 防 潮 、 防 火 、 防 高 （ 低 ） 温 ， 对外 界 环 境 要 求 低 ， 易 于 维 护 ， 同 时 其 精 度 比 较 高 ， 称 重 轻 ， 精 确 可 靠 ，操 作 简 单 。 数 码 管 采 用 BCD 编 码 显 示 数 字 ， 程 序 编 译 容 易 ， 资 源 占 用 较少 。根 据 以 上 的 论 述 ， 采 用 方 案 二 。 在 本 系 统 中 ， 我 们 采 用 了 八 段 四 位一 体 数 码 管 串 口 的 动 态 显 示 。1.3.4 键盘模块的选择在 对 日 期 和 时 间 进 行 切 换 ， 对 日 期 和 时 间 进 行 调 节 校 准 过 程 中 ， 系统 需 要 产 生 激 励 电 流 ， 因 此 需 要 用 按 键 。方 案 一 ： 使 用 独 立 式 键 盘 。 独 立 式 键 盘 是 指 直 接 用 I/O 口 线 构 成 的单 个 按 键 电 路 。 独 立 式 按 键 电 路 配 置 灵 活 ， 软 件 结 构 简 单 。方 案 二 ： 使 用 矩 阵 式 键 盘 。 矩 阵 式 键 盘 是 由 行 线 和 列 线 组 成 ， 按 键位 于 行 、 列 的 交 叉 点 上 ， 行 线 、 列 线 分 别 连 接 到 按 键 开 关 的 两 端 。 其 特点 是 简 单 且 不 增 加 成 本 ， 这 种 键 盘 适 合 按 键 数 量 较 多 的 场 合 。根 据 以 上 的 论 述 ， 因 本 系 统 需 要 的 按 键 不 多 ， 日 期 加 1 键 ， 月 数 加1 键 ， 年 数 加 1 键 ， 分 数 加 1 键 ， 时 数 加 1 键 ， 时 间 /日 期 切 换 键 ， 要 求简 单 。 所 以 采 用 方 案 一 独 立 式 键 盘 。1.3.5 总体方案论证与选择按照系统设计功能的要求，初步确定系统由主控模块、时控模块、及显示模块和键盘接口模块共 4 个模块组成。主 控 芯 片 使 用 51 系 列STC89C52RC 单 片 机 ， 时 钟 芯 片 使 用 美 国 DALLAS 公 司 推 出 的 一 种 高 性能 、 低 功 耗 、 带 RAM 的 实 时 时 钟 DS1302。 采 用 DS1302 作 为 计 时 芯 片 ，可 以 做 到 计 时 准 确 。 更 重 要 的 是 ， DS1302 可 以 在 很 小 电 流 的 后 备 电 源（ 2.5 5.5V 电 源 ， 再 2.5V 时 耗 电 小 于 300nA） ， 而 且 DS1302 可 以 编 程选 择 多 种 充 电 电 流 来 为 后 备 电 源 进 行 慢 速 充 电 ， 可 以 保 证 后 备 电 源 基 本不 耗 电 。 显 示 模 块 采 用 普 通 的 共 阳 极 四 位 一 体 八 段 LED 数 码 管 。第二章 系统硬件电路设计2.2 系统硬件概述2.2.1 主控制器 STC89C52RCSTC89C52RC 单片机是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统 8051 单片机，12 时钟、机器周期和 6 时钟、机器周期可以任意选择。主要特性如下： 增强型 8051 单片机，6 时钟、机器周期和 12 时钟、机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统 8051 单片机。 工作电压：5.5V3.3V 工作频率范围：044MHz 。 用户应用程序空间为 8K 字节 片上集成 512 字节 RAM 通用 I/O 口 32 个，复位后为：P1/P2/P3/P4 是准双向口/弱上位，P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。 ISP(在系统可编程)/IAP（再应用可编程） ，无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RXD/P3.0,TXD/P3.1 ）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。 具有 EEPROM 功能 具有看门狗功能 共 3 个 16 位定时器/计数器。及定时器 T0、T1、T2 外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 通用异步串行口（UART）,还可用定时器实现多个 UART 工作温度范围:-40+85 度（工业级）/075 度（商业级） PDIP 封装2.2.2 时钟电路 DS1302DS1302 的性能特性: 实时时钟，可对秒、分、时、日、周、