多功能数字时钟制作

1、杭州职业技术学院 毕业设计（论文）（2014届）题 目 多功能数字时钟系 别 专 业 班 级 姓 名 指导教师 2014年 5 月 30 日目 录第1章 总体设计要求 4 1.1 设计要求 1.2 设计内容 1.3 系统介绍第2章 单片机最小系统介绍 5 2.1 工作电源 2.2 时钟电路 2.3 复位电路第3章 电路设计 7 3.1 DS1302时钟模块电路 3.2 LCD液晶显示模块 3.3 键盘模块 3.4 整体电路第4章 系统软件设计 10 4.1 主程序流程图 4.2 LCD1602显示流程图参考文献 12附录或相关资料致谢 多功能数字时钟的设计 【摘要】本设计采用LCD液晶屏幕显示

2、系统，以STC89C52RC单片机为核心，由键盘、定时闹铃、日期提醒等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对时间显示、闹铃方式进系统行了重点设计。本系统大部分功能由软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能，多数发挥部分也得到了实现，而且还具有一定的创新功能。 【关键词】AT89C51单片机、LCD液晶显示、定时闹铃、DS1302第一章 总体设计要求1.1设计要求（1）使用集成数字电路或单片机作为主控制芯片；（2）使用LCD来显示现在的时间，显示格式为： 上行显示：年-月-日； 下行显示：时时：分分：秒秒；（3）使用时钟芯片DS1302实现时钟定时；

3、（4）具有闹铃功能，一旦时间到则发出警报声；（5）具有调整日期与时间的功能。1.2设计内容（1）查阅相关资料，整体构思，（2）进行调研和总体设计，并绘制系统方框图和主程序流程图等；（3）详细设计：1）LCD显示电路的设计及功能实现 2）实时时钟电路的设计及其功能实现3）按键设置电路的设计及其功能实现1.3 系统介绍设计的电路主要由三大模块构成：单片机控制电路，显示电路以及最小系统。当时间及秒计数计满60时就向分进位，分计数器计满60分后向时计数器进位，小时计数器按“24翻1”规律计数。时、分、秒的计数结果经过数据处理可直送显示器显示。如图1所示。图1 单片机控制的电路第2章 ：单片机最小系统介

4、绍单片机系统包括硬件与软件系统，光有硬件是不会正常工作的，硬件必须在软件程序的控制下，执行相应的动作。AT89C51硬件最小系统（正常工作需要的最少元件）常为以下4部分，如图2所示。通常以它作为基本部分，配以不同的外围电路，实现不同的电路功能。2.1 工作电源没有单片机电路不需要电源的，其接法如下：第40脚接+5V的VCC，第20脚接地GND。如图2右下所示。2.2时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。常见的时钟电路方式如图2，称为内部时钟方式。单片机芯片内部有一个高增益反向放大器，其输入引脚为XTAL1，输出引脚为XTAL2。只要在19、18两脚上连接晶体振荡器CYS，再加上2

5、个30pF左右的电容（C1、C2）即可构成稳定的自激振荡器。图2 单片机最小硬件系统2.3复位电路单片机AT89C51复位的方法其实很简单,只要在RESET引脚（第9脚）上加一个持续时间为两个机器周期的高电平就可以了，如果晶振为12M，则该高电平只要2s即可。复位操作常见有上电自动复位、按键复位2种方式，其电路如下图3所示:图3 复位电路上电自动复位电路主要由C3和R1组成，只要接通电源就自动完成系统的初始化。当电源接通，电源通过R1对电容C3开始充电，由于电容两端的电压不能突变，而慢慢地由0增大，所以RESET端能维持一定时间的高电平。其维持时间由时间常数R1C3决定，其值越大，高电平维持时

6、间就越长。只要R1C3的值合适，则R1和C3的值不一定须象图1-1中的8.2K和10F，比如R1取10K或其它值也行。按键复位电路主要由S2和R3组成，这种电路一般用在需要经常复位的系统中。 第三章：电路设计3.1 DS1302时钟模块电路时钟模块采用DS1302芯片，DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM。DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW。其接线电路如图4-2. 由单片机控制的万年历以及时间显示，当时间及秒计数计满60时就向分进位，分计数器计满60分后向时计数器进位，小时计数器按“24翻1”规律计数。时、

7、分、秒的计数结果经过数据处理可直接送显示器显示。当计时发生误差的时候可以用校时电路进行校正。时计数器计满24小时后自动向日计数器进一，日计数器由平年、闰年的28/30/31对大、小月和二月的判断应与当月相应的日期相一致，当日计数器计满时，向月计数器进位，月计数器计满12月向年计数器进位，当年计数器计满100时所以计数器清零。设计采用的是年、月、日和时、分、秒、星期显示，所以在单片机通过对数据处理进行同时在液晶上显示。与单片机连接图如图4所示。DS1302与单片机的连接也仅需要3条线：CE引脚、SCLK串行时钟引脚、I/O串行数据引脚，Vcc2为备用电源，外接32.768kHz晶振，为芯片提供计

8、时脉冲。图4 时钟电路3.3 LCD液晶显示模块LCD液晶显示模块采用LCD1602型号，具有很低的功耗，正常工作时电流仅2.0mA/5.0V。通过编程实现自动关闭屏幕能够更有效的降低功耗。LCD1602分两行显示，每行可显示多达16个字符。LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，通过内部指令可实现对其显示多样的控制，并且还能利用空余的空间自定义字符。LCD1602的第1-3脚为电源接口，第1脚和第3脚接低电平，第2脚接高电平。第4-6脚为信号接口，第4脚：RS为寄存器选择，接P2.0端口；第5脚R/W为读写信号线，接P2.1端口；第6脚：

9、E端为使能端，接P2.2端口。第7-14脚为8位双向数据线，分别接P0.0-P0.7端口。为增强单片机的驱动能力，需要在P0口接上拉电阻。接口电路如图5：图5 LCD显示电路3.4键盘模块它是整个系统中最简单的部分，根据功能要求，本系统共需四个按键：功能移位键、功能加键、功能减键、立刻跳出调整模式键采用独立式按键。3.5整体电路系统整体电路如图6 所示：图6 系统总体电路图 由单片机控制的万年历以及时间显示，当时间及秒计数计满60时就向分进位，分计数器计满60分后向时计数器进位，小时计数器按“24翻1”规律计数。时、分、秒的计数结果经过数据处理可直接送显示器显示。当计时发生误差的时候可以用校时

10、电路进行校正。时计数器计满24小时后自动向日计数器进一，日计数器由平年、闰年的28/30/31对大、小月和二月的判断应与当月相应的日期相一致，当日计数器计满时，向月计数器进位，月计数器计满12月向年计数器进位，当年计数器计满100时所以计数器清零。设计采用的是年、月、日和时、分、秒、星期显示，所以在单片机通过对数据处理进行同时在液晶上显示。第四章：系统软件设计5.1主程序流程程序分析：开始既当日加一天,同时星期也就相应的加1,看星期是否加到7,若加到了7,就返回到1,若没有就返回到时钟状态,当日加到相应的最大数时,月分就相应的加1,看月份是否加到了13, 若没有到13，就一直等待，若到了13就

11、返回1,且年份就加1，当年份到2099时就清到2005年，若没有，就一直等待，直到2099为止。如图7所示。图7 主程序流程图5.2. LCD1602显示程序流程如图8所示： 图8 LCD1602显示程序流程图参考文献1求是科技. 单片机典型模块设计实例导航. 北京：人民邮电出版社. 2005.82徐淑华, 程退安等.单片微型机原理及应用. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. 2005.13孙余凯.精选实用电子电路260例. 北京：电子工业出版社. 2007.6致谢在这次的课题设计撰写过程中，我得到了很多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课题设计上的给予我的指导，提供给我支持和帮助，这是我能顺利完成

12、这次论文的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做的更加完善。在此期间，我不但学到了很多技术方面的知识，也提升了我对电子产品的兴趣和认知，提高了自己的设计能力。其次，我还要感谢我的同学，和你们一起讨论才是这次课题设计最开心的事了，也一样收获很多。最后再一次感谢在这次课题设计中帮助过我的良师益友和同学们。附录1.根据DS1302的读写时序，编写DS1302.H代码如下：#include#include/*宏定义，定义DS1302内部寄存器*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define DS130

13、2_SECOND0x80#define DS1302_MINUTE0x82#define DS1302_HOUR0x84 #define DS1302_WEEK0x8A#define DS1302_DAY0x86#define DS1302_MONTH0x88#define DS1302_YEAR0x8C#define DS1302_RAM(X)(0xC0+(X)*2) /用于计算 DS1302_RAM 地址的宏 /*端口及位定义*/sbit DS1302_CLK = P24; /实时时钟时钟线引脚 sbit DS1302_IO = P25; /实时时钟数据线引脚 sbit DS1302_RS

14、T = P23; /实时时钟复位线引脚sbit ACC0 = ACC0;sbit ACC7 = ACC7;/*向DS1302送一字节数据*/void DS1302InputByte(unsigned char dat) unsigned char i; ACC = dat; for(i=8; i0; i-) DS1302_IO = ACC0; /相当于汇编中的 RRC DS1302_CLK = 1;_nop_(); DS1302_CLK = 0; ACC = ACC 1; /*读DS1302一个字节*/unsigned char DS1302OutputByte(void) /实时时钟读取一字

15、节(内部函数) unsigned char i; for(i=8; i0; i-) ACC = ACC 1; /相当于汇编中的 RRC DS1302_IO=1; /读管脚 ACC7 = DS1302_IO; DS1302_CLK = 1;_nop_(); DS1302_CLK = 0; return(ACC); /*向DS1302某地址写一字节数据*/void Write_1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa) DS1302_RST = 0;_nop_(); DS1302_CLK = 0;_nop_(); DS1302_RST = 1; D

16、S1302InputByte(ucAddr); / 地址，写命令 _nop_(); DS1302InputByte(ucDa); / 写1Byte数据 DS1302_CLK = 1;_nop_(); DS1302_RST = 0; /*读DS1302某地址的数据*/unsigned char Read_1302(unsigned char ucAddr)/读取DS1302 unsigned char ucData; DS1302_RST = 0;_nop_(); DS1302_CLK = 0;_nop_(); DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr|0x0

17、1); / 地址，读命令 ucData = DS1302OutputByte(); / 读1Byte数据 DS1302_CLK = 1;_nop_(); DS1302_RST = 0; return(ucData);/*是否写保护*/void DS1302_SetProtect(bit flag) if(flag) Write_1302(0x8E,0x00);else Write_1302(0x8E,0x80);/0512 改，现改为Write_1302(0x8E,0x80)/*设置时间函数*/void DS1302_SetTime(unsigned char Address, unsigne

18、d char Value) DS1302_SetProtect(0); /写保护寄存器，写操作前WP一定要为0Write_1302(Address, (Value/10)4;return(Decimal=Decimal*10+(bcd&=0x0F);/*日期调整*/uchar DayAdjust(uchar year,month) /计算当月有几天uchar Day_out;Day_out=30;if(month=2)&(year%4) Day_out=28;/闰年二月份调整if(month=2)&(!(year%4) Day_out=29;if(month!=2)/其它月份有没有31日if(

19、month=1)&(month=8)&(month=12)&(!(month%2)Day_out=31;/后5月中偶数月 return(Day_out);/*DS1302初始化*/void Initial_DS1302(void)unsigned char Second=Read_1302(DS1302_SECOND);if(Second&0x80)DS1302_SetTime(DS1302_SECOND,0);编写主函数main（），代码如下：#include #include #include /*定义变量及显示数组*/char second,hour,minute,day,month,y

20、ear,week,key1n=0;uchar *weekarray=MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT,SUN;uchar code tab1=20 - - ; /初始状态年和星期uchar code tab2=: :;uchar code tab=loading. ;uchar code tab3=please wait;/*校时按键与C51的引脚连接定义*/sbit key1=P15; /设置键sbit key2=P16; /加键sbit key3=P17; /减键/*初始载入程序*/lcd_load(void)lcd_init();lcd_wcmd(FIRSTH+3);/日历

21、显示固定符号从第一行第1个位置之后开始显示display_1602string(tab);lcd_wcmd(SECONDH+0x02);display_1602string(tab3);delayms(400);lcd_wcmd(0x01);/清显示lcd_wcmd(FIRSTH);/日历显示固定符号从第一行第1个位置之后开始显示display_1602string(tab1);lcd_wcmd(SECONDH+6);/时间显示固定符号写入位置，从第2个位置后开始显示display_1602string(tab2);/*时分秒显示函数*/void write_sfm(uchar add,uch

22、ar dat)uchar gw,sw;gw=dat%10;/取得个位数字sw=dat%100/10;/取得十位数字lcd_wcmd(SECONDH+add);/SECONDH是头文件规定的值0x80+0x40lcd_wdat(0x30+sw);/数字+0X30得到该数字的字符lcd_wdat(0x30+gw);/数字+0X30得到该数字的字符/*年月日显示子函数*/void write_nyr(uchar add,uchar dat)uchar gw,sw;gw=dat%10;/取得个位数字sw=dat%100/10;/取得十位数字lcd_wcmd(FIRSTH+add);/设定显示位置为第一

23、个位置+addlcd_wdat(0x30+sw);/数字+30得到该数字的LCD1602显示码lcd_wdat(0x30+gw);/数字+30得到该数字的LCD1602显示码/*星期显示函数*/void write_week(uchar week)/lcd_wcmd(FIRSTH+0x0c);/星期字符的显示位置display_1602string(weekarrayweek-1);/*键盘扫描有关函数*/void keyscan()if(key1=0)/key1为功能键（设置键）delayms(5);/延时，用于消抖动if(key1=0)/延时后再次确认按键按下while(!key1);ke

24、y1n+;/设置按键共有秒、分、时、星期、日、月、年、返回，8个功能循环if(key1n=9)key1n=1;/switch(key1n)case 1: TR0=0;/关闭定时器lcd_wcmd(SECONDH+11);/设置按键按动一次，秒位置显示光标 lcd_wcmd(0x0f);/设置光标为闪烁DS1302_SetTime(DS1302_SECOND,second); break;case 2: lcd_wcmd(SECONDH+8);/按2次minute位置显示光标break;case 3: lcd_wcmd(SECONDH+5);/按动3次，hourbreak;case 4:lcd_

25、wcmd(FIRSTH+14);/按动4次，weekbreak;case 5: lcd_wcmd(FIRSTH+9);/按动5次，daybreak;case 6: lcd_wcmd(FIRSTH+6);/按动6次，monthbreak;case 7: lcd_wcmd(FIRSTH+3);/按动7次，yearbreak;case 8:lcd_wcmd(0x0c);/按动到第8次，设置光标不闪烁TR0=1;/打开定时器DS1302_SetTime(DS1302_SECOND,second); break; if(key1n!=0)/当key1按下 ,以下再按以下键才有效（按键次数不等于零）/-加

26、键-if(key2=0) /上调键delayms(5);if(key2=0)while(!key2);switch(key1n)case 1:second+;/设置键按动1次，调秒if(second=60)second=0;/秒超过59，再加1，就归零write_sfm(10,second);/显示加设定好的秒数DS1302_SetTime(DS1302_SECOND,second);lcd_wcmd(SECONDH+11);/break;case 2:minute+;if(minute=60)minute=0;write_sfm(7,minute);/在正确位置显示加设定好的分数据DS130

27、2_SetTime(DS1302_MINUTE,minute);lcd_wcmd(SECONDH+8);/显示位置，第二行第8列break;case 3:hour+;if(hour=24)hour=0;write_sfm(4,hour);/显示加设定好的小时数据DS1302_SetTime(DS1302_HOUR,hour);lcd_wcmd(SECONDH+5);/显示位置，第二行第5列break;case 4:week+;if(week=8)week=1;lcd_wcmd(FIRSTH+0x0C);/显示位置，第一行第12列write_week(week);/指定周数据显示内容DS1302

28、_SetTime(DS1302_WEEK,week);lcd_wcmd(FIRSTH+14);/显示位置，第一行第14列break;case 5:day+;if(day=DayAdjust(year,month)+1)day=1;write_nyr(8,day);/显示加设定好的日期数据DS1302_SetTime(DS1302_DAY,day);lcd_wcmd(FIRSTH+9);/显示位置，第一行第9列break;case 6:month+;if(month=13)month=1;write_nyr(5,month);/DS1302_SetTime(DS1302_MONTH,month)

29、;lcd_wcmd(FIRSTH+6);/break;case 7:year+;if(year=100)year=0;write_nyr(2,year);/显示加设定好的年份数据 DS1302_SetTime(DS1302_YEAR,year);lcd_wcmd(FIRSTH+3);/break;/-减键，各句功能参照加键注释-if(key3=0)delayms(5);if(key3=0)while(!key3);switch(key1n)case 1:second-;if(second=-1)second=59;write_sfm(10,second);/在LCD的正确位置显示改变后新的秒数

30、 DS1302_SetTime(DS1302_SECOND,second);lcd_wcmd(SECONDH+11);/break;case 2:minute-;if(minute=-1)minute=59;write_sfm(7,minute);DS1302_SetTime(DS1302_MINUTE,minute);lcd_wcmd(SECONDH+8);/break;case 3:hour-; if(hour=-1)hour=23;write_sfm(4,hour);DS1302_SetTime(DS1302_HOUR,hour);lcd_wcmd(SECONDH+5);break;ca

31、se 4:week-;if(week=0)week=7;lcd_wcmd(FIRSTH+12);/指定加后的周数据显示位置write_week(week);/指定周数据显示内容DS1302_SetTime(DS1302_WEEK,week);lcd_wcmd(FIRSTH+14);break;case 5:day-;if(day=0)day=DayAdjust(year,month);write_nyr(8,day);DS1302_SetTime(DS1302_DAY,day);lcd_wcmd(FIRSTH+9);break;case 6:month-;if(month=0)month=12

32、;write_nyr(5,month);DS1302_SetTime(DS1302_MONTH,month);lcd_wcmd(FIRSTH+6);break;case 7:year-;if(year=-1)year=99;write_nyr(2,year); DS1302_SetTime(DS1302_YEAR,year);lcd_wcmd(FIRSTH+3);break;/*定时器初始化*/void Timer_Init() /定时器、计数器设置函数TMOD=0x11; /指定定时/计数器的工作方式为3TH0=0; /定时器T0的高四位=0TL0=0; /定时器T0的低四位=0EA=1;

33、/系统允许有开放的中断ET0=1; /允许T0中断TR0=1; /开启中断，启动定时器/*取得并显示日历和时间*/void timer0() interrupt 1 /取得数据(DS1302的读寄存器与写寄存器不一样)second = BCD_Decimal(Read_1302(DS1302_SECOND);minute = BCD_Decimal(Read_1302(DS1302_MINUTE);/hour = BCD_Decimal(Read_1302(DS1302_HOUR);day = BCD_Decimal(Read_1302(DS1302_DAY);month = BCD_Deci

34、mal(Read_1302(DS1302_MONTH);year = BCD_Decimal(Read_1302(DS1302_YEAR);week = BCD_Decimal(Read_1302(DS1302_WEEK); write_sfm(10,second);/秒，从第二行第8个字后开始显示write_sfm(7,minute);/分，从第二行第5个字符后开始显示write_sfm(4,hour);/小时，从第二行第2个字符后开始显示write_nyr(8,day);/日期，从第二行第9个字符后开始显示 write_nyr(5,month);/月份，从第二行第6个字符后开始显示writ

35、e_nyr(2,year);/年，从第二行第3个字符后开始显示write_week(week); /*主函数*/void main()lcd_load();Initial_DS1302(); /调用DS1302的初始化子函数 Timer_Init(); /定时/计数器初始化while(1) keyscan(); /调用键盘扫描子函数 2.程序LCD1602.C代码如下所示：/*包含头文件*/#include #include /因为要用到函数 _nop_();/*端口定义*/sbit RS = P20;sbit RW = P21;sbit E = P22;/*定义液晶显示的位置*/#defin

36、e FIRSTH 0x80 /LCD第一行的初始位置,/因为LCD1602字符地址首位D7恒定为1 #define SECONDH 0xc0 /LCD第二行初始位置 /（因为第二行第一个字符位置地址是0x40/*显示数据表*/unsigned char code DISPLAY1 = YOU ARE WELCOME!;/第一行的显示内容unsigned char code DISPLAY2 = HZVTC CLASS 0811;/第二行的显示内容/*LCD的延时子程序*/void delayms(unsigned char x)unsigned char i;while(x-)for(i=0;i