基于DS1302和LCD1602的数字电子钟设计.doc

基于DS1302与LCD1602的数字电子钟设计The design of digital electric clock based on the DS1302 and LCD1602摘要：本文主要介绍基于AT89S52单片机微处理芯片与DS1302时钟芯片和LCD1602液晶显示模块组成的数字式电子时钟的电路软硬件设计。可以精确调整年、月、日以及小时、分钟和秒的信息。该电子时钟具有走时准确、系统掉电时间数据不丢失、功耗低等特点。并可用于其他对时间有要求的控制系统。Abstract:This paper mainly introduces the hardware and software design of digital electronic clock which is made up of the AT89S52 MCU ,DS1302 clock chip and LCD1602 module .It can accurately adjust the information of the year,month,day,hour,minutes and seconds.This electronic clock has the characteristics of working accurately,keeping the time date when system losing power, and low power consumptions. 关键词：单片机；DS1302；LCD1602；数字时钟Keywords: singlechip；DS1302；LCD1602；Digital clock一引言1.DS1302时钟芯片简介1 DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的具有涓流充电功能的实时时钟芯片。因具有其价格低廉、性能稳定的优点而被广泛应用于对时间精度有较高要求的各种智能化仪器仪表中。DS1302实时时钟芯片的主要性能特点：1.1 实时时钟/日历电路可提供秒、分、时、日、星期、月和年的信息，当某个月小于31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能1.2 内含31字节静态RAM1.3 采用SPI总线与CPU进行通信，只需要三个口线：（1）RST（复位线），（2）I/O（数据线），（3）SCLK（串行时钟线）1.4 双电源（主电源和备用电源）供电，保证系统掉电时间数据不丢失，可设置备用电源涓流充电功能1.5 电压宽度可达2.05.5V1.6 体积小，8脚DIP封装或8脚SOIC封装DS1302引脚分配图如图（1）所示 各引脚功能为： 1（VCC2）主电源输入引脚 2、3（X1、X2）外接晶振引脚 图（1）DS1302引脚分配图 4（GND）电源地输入引脚 5（CE/RST）复位引脚 6（I/O）数据输入/输出引脚 7（SCLK）串行时钟引脚图 8（VCC1）备用电源输入引脚 2.LCD1602液晶模块简介21602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个57或者511点阵字符位组 图（2）LCD1602引脚分配图成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。模块采用数字式接口，能够方便地与单片机等控制类芯片进行通信。由于其具有体积小、重量轻、显示质量高、功耗低等诸多优点而被广泛用于智能化仪器仪表的显示器件。LCD1602引脚分配图如图（2）所示各引脚功能为： 1（VSS）电源地 2（VCC）+5V电源 3（VO）液晶对比度调节端 4（RS）数据/命令选择端 5（R/W）读/写选择端 6（E）使能信号端 714（DB0DB7）八位双向数据总线 15（BLA）背光源正极 15（BLK）背光源负极 2 系统硬件设计硬件电路设计是该系统设计的第一步。主控芯片采用美国ATMEL公司的AT89S52系列单片机，时钟芯片为DS1302，显示器件采用1602液晶显示模块。在1602液晶模块的第一行显示年、月、日，第二行显示时、分、秒。通过对液晶模块的地址设置使数字显示在屏幕的正中央已达到美观的效果。三个按键S1、S2、S3分别与单片机的P1.4、P1.5、P1.6三个I/O口线相连，S1为系统设置键，S2为加1键，S3为减1键。当第一次上电时，系统日期初始化为“2000-01-01”，时间初始化为“00:00:00”。通过S1、S2、S3可以设置成当前时间，当时间设置完成后，系统可进入正常走时状态。在正常走时状态下，随时可以通过S1、S2、S3三个按键调整时间和日期。系统硬件连接原理图如图（3）所示。图（3）系统硬件连接原理图三系统软件设计3软件是单片机应用系统的灵魂，是整个系统的核心部分。如果把硬件比作人的手臂那么软件就是人的大脑，手臂的一切动作的执行都要受控于大脑。同样，对DS1302时钟芯片和1602液晶显示模块的操作都是通过相应的软件程序来控制的。3.1 DS1302读写程序 任何一款数字芯片都有自己的操作时序，只有完全按照芯片厂商提供的操作时序进行编程才可以使其正常工作。DS1302的读写时序如图（4）所示。按照此时序图编制的写操作程序如下：void Write1302(uchar dat) uchar i; SCLK=0; /拉低SCLK，为脉冲上升沿写入数据做好准备 delay(2); /稍微等待，使硬件做好准备 for(i=0;i=1; /将dat的各数据位右移1位，准备写入下一个数据位 同理，读操作程序为：uchar Read1302() uchar i,dat; delay(2); /稍微等待，使硬件做好准备 for(i=0;i=1; if(DATA=1) /如果读出的数据是1 dat|=0x80; /将1取出，写在dat的最高位 SCLK=1; /将SCLK置于高电平，为下降沿读出数据做好准备 delay(2); SCLK=0; /拉低SCLK，形成下降沿脉冲读出数据 delay(2); 3.2 LCD1602读写程序和DS1302一样，LCD1602也有自己的读写时序，具体如图（5）所示。由于1602内部数据处理速度远快于51系列单片机指令执行速度，故可省略对其进行数据读取的操作，直接对其进行写操作。 写操作时序读操作时序 图（5） LCD1602读写操作时序 按照此时序图，编制的写数据程序如下： void write_date(uchar date) lcdrw=0;/写数据线必须为低电平才允许写入命令或数据 lcdrs=1;/RS数据线为高时可以写入数据（为低为写入指令） lcden=0;/拉低使能信号电平，为上升沿写入数据做好准备 delay(1);/短暂延时，使硬件做好准备 P0=date;/将数据送往P0口 delay(1); lcden=1;/上升沿将数据写入液晶模块 delay(1); lcden=0;/拉低使能信号 3 注意事项 时钟芯片DS1302的正确使用是电子时钟系统的关键所在，由于DS1302内部没有备用电池和晶体振荡器，故需要外接。备用电源可以选用3V纽扣电池或者容量在0.1F以上的电解电容，晶振须选用32.768KHz的晶体振荡器，如果对时间精度要求不是特别严格，晶振两端的6pF瓷片电容可以不加。（实际模拟试验证实，在不加6pF电容的情况下24小时误差大约为4秒钟，加上电容后误差可以控制在24小时1秒钟）。4 结语基于最典型的51内核单片机技术的电子时钟的设计与实现，介绍了基于AT89S52单片机微处理芯片与DS1302时钟芯片和LCD1602液晶显