电子时钟设计(DS1302)基于51单片机

安 康 学 院 单片机课程设计报告书单片机课程设计报告书 课题名称 课题名称 电子时钟的设计 电子时钟的设计 DS1302DS1302 姓姓 名 名 学学 号 号 院院 系 系 电子与信息工程系电子与信息工程系 专专 业 业 电子信息工程电子信息工程 指导教师 指导教师 时时 间 间 20122012 年年 6 6 月月 课程设计项目成绩评定表 电子与信息工程系 2012 年 6 月 设计项目成绩评定表设计项目成绩评定表 一 设计任务及要求 一 设计任务及要求 1 设计任务 设计任务 设计一个能够显示年月日及时分秒的电子时钟 2 要要 求 求 利用单片机芯片 AT89C52 和 DS1302 芯片 使得数码管 7SEG MP X8 A BLUE 显示年月日和时间 时间和年月日分开显示 屏幕显示时间 指导教师签名 年 月 日 二 指导教师评语 二 指导教师评语 此次课程设计 该学生积极参与 积极思考 有问题及时提问 和同学配 合良好 充分发挥了自由创新的设计思想 并且学会使用芯片 AT89C52 和 Protues 软件实现了具有显示年月日和时间功能的电子时钟 此设计满足设计要 求 希望该学生继续保持 指导教师签名 年 月 日 三 成绩评定 三 成绩评定 指导教师签名 年 月 日 四 系部意见 四 系部意见 系部盖章 年 月 日 课程设计报告书目录 电子与信息工程系 2012 年 6 月 设计报告书目录设计报告书目录 一 设计目的 1 二 设计思路 1 三 设计过程 1 3 1 系统设计结构图 1 3 2 MCU 微控制器电路 2 3 3 LCD 液晶显示电路 4 3 4 实时时钟电路 5 3 5 复位电路 5 3 6 晶振电路 6 四 系统调试与结果 6 五 主要元器件与设备 7 六 课程设计体会 7 七 参考文献 8 电子时钟的设计 DS1302 1 电子与信息工程系 2012 年 6 月 一 设计目的一 设计目的 1 掌握电子时钟的基本工作方式 2 进一步熟悉 DS1302 芯片的特性 3 通过使用各基本指令 进一步熟练掌握单片机的编程和程序调试 二二 设设计计思思路路 利用 AT89C52 的特点及 DS1302 的特点 设计一种基于 DS1302 单片机控制 再利用数码管显示的数字钟 本系统硬件利用 AT89S52 作为 CPU 进行总体控制 通过 DS1302 时钟芯片获取准确详细的时间 年 月 日 周 日 时 分 秒 准确时间 对时钟信号进行控制 同时利用液晶显示芯片 LCD1602 对时间进 行准确显示年 月 日 周 日 时 分 秒 三三 设计过程 设计过程 3 13 1 系统设计结构图系统设计结构图 图 1 系统设计结构图 电子时钟的设计 DS1302 2 电子与信息工程系 2012 年 6 月 图 2 系统软件流程图 根据系统设计的要求和设计思路 确定该系统的系统设计结构图 如图 1 所示 硬件电路主要由 MCU 微处理控制器单元 DS1302 时钟电路 储存器 复 位电路 晶振电路 数码管显示模块构成 3 23 2 MCUMCU 微控制器电路微控制器电路 AT89S52 作为系统的核心控制元件 只有它能正常工作后才能使其它的元 件进入正常工作状态 因此 下面对 AT89S52 进行必要的说明 AT89S52 的管 脚如图 3 所示 timer0 5 50 0mm s s T Ti i mm e er r 0 0 C Cn nt t 0 0 N N Y Y T Ti i mm e er r 0 0 C Cn nt t 0 0 x x0 0a a F Fl l a as sh hF Fl l a ag g 电子时钟的设计 DS1302 3 电子与信息工程系 2012 年 6 月 图 3 AT89S52的管脚 1 VCC 40 脚 供电电压 一般接 5V 电压 2 GND 20 脚 接工作地 3 P0 口 1 8 脚 P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I O 口 作为输出口 每 位能驱动 8 个 TTL 逻辑电平 对 P0 端口写 1 时 引脚用作高阻抗输入 当访问外部程序和数据存储器时 P0 口也被作为低 8 位地址 数据复用 在这 种模式下 P0 具有内部上电阻 但是 P0 口在程序校验作为输出指令字节时 需要外部加上拉电阻 一般上拉电阻选 4 7K 10K 为宜 本设计中用 5 1K 的排 阻对 P0 口进行上拉电平 4 P1 口 32 39 脚 P1 口是一个内部具有上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 口 缓冲器能接收输出 4 个 TTL 门电流 P1 端口写入 1 后 被内部上拉电阻把 端口拉高 此时可以作为作输入口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚 由于内部电阻的原因 将输出电流 5 P2 口 20 27 脚 P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P2 端口写 1 时 内部上拉电阻 把端口拉高 此时可以作为输入口使用 6 P3 口 10 17 脚 P3 口是一个具 有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P3 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P3 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时可以作为输入口使用 7 RESET 9 脚 复位输入端 当振荡器复位器件时 要保持 RST 脚两个机器 周期的高电平时间 电子时钟的设计 DS1302 4 电子与信息工程系 2012 年 6 月 8 ALE P 非 30 脚 当访问外部存储器时 地址锁存允许的输出电平用于锁存 地址的地位字节 在 FLASH 编程期间 此引脚用于输入编程脉冲 在平时 ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号 此频率为振荡器频率的 1 6 因此它可 用作对外部输出的脉冲或用于系统校验 9 PSEN 29 脚 外部程序存储器的选通信号 10 RST 非 VP 31 脚 访问外部程序存储器控制信号 当 EA 非为低电平时 读取外部程序存储器 当 EA 非端为高电平时 则读取内部程序存储器 设计中 一般接高电平 11 XTAL1 19 脚 振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端 如采用 外部时钟源时 XTAL1 为输入端 12 XTAL2 18 脚 振荡器反相放大器的输出端 如采用外部时钟源时 XTAL2 应悬空不接 3 33 3 LCDLCD 液晶显示电路液晶显示电路 液晶显示器以其微功耗 体积小 显示内容丰富 超薄轻巧的诸多优点 在各种小系统中得到了更广泛的应用 本设计中使用的液晶显示模块是 LCD1602 图 4 所示为本设计 LCD1602 的连接图 图 4 LCD1602 的连接图 电子时钟的设计 DS1302 5 电子与信息工程系 2012 年 6 月 3 43 4实时时钟电路实时时钟电路 本设计使用的实时时钟电路芯片是美国 DALLAS 公司生产的一种高性能 低 功耗 带 RAM 的实时时钟电路芯片 DS1302 VCC1为后备电源 VCC2为主电源 在 主电源关闭的情况下 也能保持时钟的连续运行 DS1302 由 VCC1或 VCC2两者中 的较大 者供电 当 VCC2大于 VCC1 0 2V 时 VCC2给 DS1302 供电 当 VCC2小于 VCC1时 DS1302 由 VCC1供电 X1 和 X2 是振荡源 外接 32 768kHz 晶振 RST 非 是复位 片选线 通过把 RST 非输 入驱动置高电平来启动所有的数据传送 图 5 时钟电路 3 53 5 复位电路复位电路 在 AT89S52 单片机中的振荡器运行时 RST 非引脚上保持到少 2 个机器周 期的高电平输入信号 复位过程即可完成 根据此原理 本设计采用上电复位 和按键复位嵌套在系统中 增强了系统的实用性 本设计的具体复位图如下 图 6 复位电路 电子时钟的设计 DS1302 6 电子与信息工程系 2012 年 6 月 3 63 6 晶振电路晶振电路 AT89S52 在工作时需要外部提供时钟信号 因此 本设计选择在其 18 脚 19 脚之间接上 12MHz 的晶振 为单片机提供 1 s 的机器振荡周期 其电路连接图 如图所示 在图中 电容器 C3 C4 起稳定振荡频率 快速起振的作用 其电容 值一般在 20 50pF 图 7 晶振电路 四 四 系统调试与结果系统调试与结果 系统调试过程系统调试过程 利用 Proteus 绘制出相应硬件电路后进行仿真 出现液晶显示无法正常显 示的问题 经过思考和查阅的资料发现 AT89C52 的 P0 在进高电平时没有接上拉 电阻导致 LCD1602 无法正常显示时间 修改电路后 P0 口接上拉电阻 烧入程 序后 程序正常运行 LCD1602 准确的显示 用 Proteus 仿真能够正确的现实 时间 但烧入学习板出现乱码现实不能正常工作 经过反复检查及思考发现仿 真软件上的硬件电路与学习板上的硬件电路不一致无法对应起来 最后根据学 习板的硬件电路修改相应程序及仿真软件上的硬件电路 最终现实了功能 系统调试结果系统调试结果 图 8 调试结果 电子时钟的设计 DS1302 7 电子与信息工程系 2012 年 6 月 五 主要元器件与设备五 主要元器件与设备 Protues 软件 AT89C512 芯片 DS1302 芯片及各电路模块 六 课程设计体会六 课程设计体会 本设计利用单片机 AT89C512 控制串行实时时钟芯 DS1302 构成数字时钟电 路 实现计时功能 该电路使用简单的三线接口 为单片机节省大量的接口资 源 时钟芯片带有后备电池 该时钟功能强大 性能优越 能为很多领域 特 别是对时钟工作的准确性和可靠性有较高要求 通过对电子时钟的设计的设计与制作 让我了解了电子时钟模块的编程思 想 也让我明白了电子时钟的基本原理与设计理念 要设计一个电路必须先编 好程序 用仿真软件测试成功后再得出结论 通过这次学习 让我对该软件有 了更熟悉的了解 我们应该自己动手 实际操作 才会有更深刻的理解 经过这次设计我学到很多很多的的东西 不仅巩固了以前所学过的知识 而且通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性 同时也提高了 自己的实际动手能力和独立思考的能力 最后感谢老师的授课和教导 电子时钟的设计 DS1302 8 电子与信息工程系 2012 年 6 月 七 参考文献七 参考文献 1 张义和 例说 51 单片机 M 北京 人民邮电出版社 2010 年 2 阎石编著 数字电子技术基础 第五版 北京高等教育出版社 2006 1 550 3 蔡明文 冯先成主编 单片机课程设计 华中科技大学出版社 2007 3 4 陈明萤 编著 8051 单片机课程设计实训教材 清华大学出版社 2004 5 康华光 编著 模拟电子技术基础 第五版 高等教育出版社 2006 6 黄智伟 编著 全国大学生电子设计竞赛电路 第一版 航空航天大学出版社 2006 36 附录附录 源程序代码 源程序代码 include include define uchar unsigned char 电子时钟的设计 DS1302 9 电子与信息工程系 2012 年 6 月 sbit SCK P3 6 sbit SDA P3 4 sbit RST P3 5 bit ReadRTC Flag uchar l tmpdate 7 0 0 12 15 5 3 8 uchar l tmpdisplay 8 uchar bianma 0 xfe 0 xfd 0 xfb 0 xf7 0 xef 0 xdf 0 xbf 0 x7f code uchar read rtc address 7 0 x81 0 x83 0 x85 0 x87 0 x89 0 x8b 0 x8d code uchar table 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x6f 0 x40 void Write Ds1302 Byte uchar temp void Write Ds1302 uchar address uchar dat uchar Read Ds1302 uchar address void Read RTC void read RTC void Set RTC void set RTC void InitTIMER0 void inital timer0 void main void InitTIMER0 初始化定时器 0 Set RTC while 1 if ReadRTC Flag ReadRTC Flag 0 Read RTC l tmpdisplay 0 l tmpdate 2 16 l tmpdisplay 1 l tmpdate 2 l tmpdisplay 2 10 加入 l tmpdisplay 3 l tmpdate 1 16 l tmpdisplay 4 l tmpdate 1 l tmpdisplay 5 10 l tmpdisplay 6 l tmpdate 0 16 l tmpdisplay 7 l tmpdate 0 void InitTIMER0 void TMOD 0 x01 定时器设置 16 位 TH0 65535 500 256 TL0 65535 500 256 初始化值 ET0 1 TR0 1 电子时钟的设计 DS1302 10 电子与信息工程系 2012 年 6 月 EA 1 void Set RTC void 设定 日历 unsigned char i p tmp for i 0 i 7 i BCD 处理 DS1302 存放的数据格式是 BCD 型 tmp l tmpdate i 10 l tmpdate i l tmpdate i 10 l tmpdate i l tmpdate i tmp 16 Write Ds1302 0 x8E 0X00 p write rtc address 传地址 for i 0 i 7 i 7 次写入 秒分时日月周年 Write Ds1302 p l tmpdate i 在 0 x80 0 x8c 中写入数 据 p Write Ds1302 0 x8E 0 x80 void Write Ds1302 uchar address uchar dat RST 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