电子钟课程设计基于单片机的电子钟设计

1、 烟 台 南 山 学 院单片机课程设计 题目 基于单片机的电子钟设计 姓 名： 吴志涛 所在学院： 计算机与电气自动化学院 所学专业： 自动化 班 级： 自动化2班学 号： 201002160229指导教师：杨国庆完成时间： 2013.9.20 目 录一、设计任务与要求21设计的目的22设计的指标23设计的要求2二、总体方案设计21设计的思路22. 电路的结构特征33. 数据输入输出(I/O)3三、单元电路分析与设计41. 显示部分数码管（LED）42. 键盘部分4四、总原理图及元器件清单41. 总程序图42. 时间产生流程图53. 按键控制流程图64. 电子钟软件系统程序65. 元器件清单9

2、五、软件仿真9六、结论与心得10七、参考文献11一、设计任务与要求1 设计的目的设计一个带有年月日、时分秒及星期显示的电子钟。电子钟的主要功能是给人们提供时间和日期信息，无论其形式如何，从外部都可分为显示和校准两部分。为使电子日历协调工作，整个系统从功能上可分为实时时钟、显示和键盘三个模块，分别完成时间和日期的计算以及人机交互的管理等。2 设计的指标电子钟是一套完整的时间显示系统，采用单片机等控制设计作为核心控制器，并能实时显示当前的日期，能够设置时间等操作。3 设计的要求本电子钟能动态显示年、月、日、星期、小时、分钟、秒。二、总体方案设计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

3、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（2.55.5V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。1 设计的思路单片机显示系统DS1302键盘图1 电子钟的系统框图2 电路的结构特征1. DS1302的结构及工作原理DS

4、1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。2. 引脚功能及结构 图2所示出DS1302 的引脚排列,其中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Vcc10.2V 时，Vcc2 给DS1302供电。当Vcc2

5、小于Vcc1 时，DS1302 由Vcc1 供电。X1 和X2 是振荡源，外接32.768kHz 晶振。RST 是复位/片选线，通过把RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST 输入有两种功能：首先，RST 接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；上电运行时，在Vcc2.5V 之前，RST 必须保持低电平。只有在SCLK 为低电平时，才能将RST 置为高电平。I/O 为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK 始终是输入端。图2 DS1302 引脚图3.数据输入输出(I/O)在控制指令字输入后的下一个SCLK 时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位

6、即位0 开始。同样，在紧跟8 位的控制指令字后的下一个SCLK 脉冲的下降沿读出DS1302 的数据，读出数据时从低位0 位到高位7。三、单元电路分析与设计1.显示部分数码管（LED）七段数码管一般由8个发光二极管组成，其中由7个细长的发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限，但其控制简单，使有也方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，阴极连在一起的称为共阴极数码管。2. 键盘部分时钟的设置虽包含数字，但是我们不建议使用数字键

7、盘，应为数字键盘将增加系统的复杂程度。为使系统尽可能简化，键盘部分的设计在能够完成系统要求的前提下，越简单越好。所以，时钟系统的键盘可以设置四个键：功能选择键、加1键、减1键，闹钟键。四、总原理图及元器件清单1. 总程序图图3 系统主流程图图3为单片机电子日历的主流程图。其具体的工作流程如下：系统通电后，对系统进行复位初始化处理，然后控制主机AT89C51单片机从时钟芯片DS1302中读取时间，存储到单片机中，并显示到LED数码管上。显示的时间如果与实际时间一样，则结束，如果不一样，则进行下一步操作。系统一直扫描是否有键按下，当有按键S1按下后，系统进入时间设定模式，并对不准确的时间进行设定和

8、调整，直到设定完成后，则将设定后的时间显示在LED数码管上。2. 时间产生流程图图4 DS1302操作流程图图4为电子日历的时间产生流程图，即DS1302操作流程图。其具体的工作流程为：系统通电后，开始初始化操作，使得DS1302不具备写保护的模式，同时当复位端产生一个高电平时，对DS1302进行写地址，并延迟一段时间，向该地址写数据，同时地址增加，如果数据写完没有写完，则继续对DS1302进行写地址操作，否则进行下一步操作，当给复位端一个高电平后，对DS1302写地址，同时延迟一段时间后，将该地址的数据读出来，同时地址增加，如果数据没有读完，则继续对DS1302进行写地址操作，否则即数据已经

9、读完，则将读取出来的数据显示出来，并进行返回操作。3. 按键控制流程图图5 按键控制流程图图5为系统按键控制电路流程图。其具体的工作流程如下：系统一直扫描，当按键S1按下后，系统进入时间设定界面，否则系统没反应，即使按下其他的按键也没有反应。按下S1后，开始进行时间设置，当显示的时间比实际的时间小时，按下按键S3，进行时间的加操作，当显示时间比实际时间大时，则按下按键S4，进行时间的减操作，如果显示的时间与实际的一样，则按下按键S2进行移位，对下一个时间进行设定，如果与实际时间不相同，则重复操作按键S3、S4，对时间进行加减操作，直到设定的时间也实际时间相同为止，如果完成了设定，则通过按键S1

10、的操作对修改和设定的时间进行保存，最后退出时间设定。伪指令定义。4. 电子钟软件系统程序SEC EQU 30HMINEQU 31HHOUREQU32HSECGEEQU7FHSECSHIEQU7EHMINGEEQU7CHMINSHIEQU7BHHOURGEEQU79HHOURSHIEQU78H;系统起始程序区 ORG 0000HSTART: LJMP MAINORG000BHLJMPTC0;显示子程序;入口:77H,78H,79H,7AH,7BH,7CH,7DH,7EH,7FH,DISP: PUSHDPHPUSHDPLPUSHACCPUSHPSW CLR RS1 ;改变当前寄存器组为组1 SET

11、B RS0 MOV R1, #78H ;显示缓冲存储单元首地址 MOV R2, #0FEH ;从右至左显示，共阳极 DISP1:MOVA, R1MOVDPTR, #TABMOVCA, A+DPTRMOV P0, A ;送段控 MOV P2, R2 ;送位控LCALL DL ;延时2毫秒 为什么这里要延时MOVA, R2JNB ACC.7, DISP2 ;为0转移;RLAINCR1MOVR2, ALJMPDISP1DISP2:POP PSW ;恢复当前寄存器组的组号POPACCPOPDPLPOPDPHRET加1子程序SEC_:INCSECMOVA,SECMOVB,#10DIVABMOVSECSH

12、I,AMOVSECGE,BMOVA,SECCJNEA,#60,EXIMOVSEC,#0MOVSECGE,#0MOVSECSHI,#0LJMPEXIMIN_:INCMINMOVA,MINMOVB,#10DIVABMOVMINSHI,AMOVMINGE,BMOVA,MINCJNEA,#60,EXIMOVMIN,#0MOVMINGE,#0MOVMINSHI,#0LJMPEXIHOUR_:INCHOURMOVA,HOURMOVB,#10DIVABMOVHOURSHI,AMOVHOURGE,BMOVA,HOURCJNEA,#24,EXIMOVHOUR,#0MOVHOURGE,#0MOVHOURSHI,#

13、0EXI:RET5. 元器件清单元器件名称型号数量（个）单片机STC89C511时钟芯片DS12C8871液晶显示器LCD16021晶振11.0596MHZ1电阻1K1电阻4.7K1电位器10K1瓷片电容22pF2瓷片电容0.1uF2电源接口5V1杜邦线30排针5按键4总计24表1 元器件清单五、软件仿真基本显示原理：时钟开始显示为0时0分0秒，也就是数码管显示000000，然后每秒秒位加1 ，到9后，10秒位加1，秒位回0。10秒位到5后，即59秒 ，分钟加1，10秒位回0。依次类推，时钟最大的显示值为23小时59分59秒。这里只要确定了1秒的定时时间， 其他位均以此为基准往上累加。 同时时

14、钟达到最大值的时候天数也增加一位，知道显示了7后再变为1，同时阴历和阳历的天数也加1，根据不同的月份显示的天数阳历有28，29，30，31天，阴历就要经过计算得到，到了12个月后，年数自动增加1，以此类推，显示万年历的现实。图6 仿真图六、结论与心得在整个设计过程中，发挥团队精神，分工合作，自主学习，通过对以前知识的补充和学习。较好的完成了作品，完成了本次课程设计的要求。在最初的设计中，对于52单片机进行了充分的了解，并与51相比较，了解了两种单片机的不同，并相互学习、相互讨论、最终决定使用89C52单片机制作。电路的布局在软件中进行了期间排布，使得期间在板子上尽可能合理分配。程序编写中，由于思路不清晰，开始时遇到了很多的问题，通过和同组员的讨论，以及对大量书籍资料和论坛中成功的品进行借鉴，明白了编程中的的主要算法和实现，从而解决的大部分问题在本次单片机课程设计中对于单片机功能及应用有了充分了认识。充分了解了单片机的应用。并对只是进行了补充学习在大量阅读文献资料后，感觉对单片机的了解还很少。以后将及时补充相关知识，对单片机进行系统学习。七、参考文献1.李建忠.单片机原理及应用.西安电子科技大学出版2006.022.张俊谟.单片机中级教程.北京航空航天大学出版2006.033.余发山.单片机原理及及应用技术.中国矿业大学出版社