基于单片机的多功能数字时钟的研究

1、 基于单片机的多功能数字时钟的研究 付文宇 中国华电集团公司四川宝珠寺水力发电厂 628003 四川广元 摘 要 本文提出的多功能数字时钟是以单片机、时钟芯片为核心，辅以必要的电路完成的，本系统通过按键来实现数字时钟的实时显示、日历、闹钟等不同的功能。数字时钟在日常生活中，它以价格低廉、小巧、使用方便、走时精度高，而受到广大消费者的喜爱。 关键词 数字时钟 单片机 时钟芯片 单片机自发明以来，以其超高的性价比，很快就受到人们的关注，单片机的应用非常广、发展也很迅速，现已经广泛的应用于各个领域。在单片机领域中使用最多的是51系列，51系列单片机具有廉价，低功耗，稳定等优点，本系统采用的是STC8

2、9C52单片机。该系统还使用了时钟芯片DS1302，相比用单片机内部的可编程定时/计数器完成，具有占单片机资源小，耗时短，抗干扰能力强等优点。1 硬件研究本系统的电路主要有电源模块、主控芯片STC89C52模块、时钟芯片模块、显示模块、按键模块、复位电路模块等六大模块组成。1.1 电源模块 电源模块采用7805进行稳压，保证+5V电压的稳定输出1.2 主控模块STC89C52单片机能保证高性能状态运行的同时还能够具有较低的能耗，其承担了所有操作任务的调控与分配工作。1.3 时钟芯片模块 DS1302是美国Dallas公司推出的涓流充电时钟芯片。它能够对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，并有对

3、月末日期、闰年天数自动补偿功能。DS1302内部含有实时时钟以及RAM,双电源管脚用于主电源和备用电源，其中Vcc2是主电源，在双电源系统中提供主电源，Vcc1是后备电源。在控制指令字输入后，数据将写入DS1302，读出数据时从低位0位到高位7，数据输入从位0开始。如下图所示。 时钟芯片DS1302一共含有12个寄存器，所有寄存器形式均为BCD码形式,其中DS1302D 的日历、时间寄存器如下表所示。 写寄存器读寄存器Bit7Bit6Bit5Bit7Bit3Bit2Bit1Bit080H81HCH10秒秒82H83H10分分84H85H12/010时时/PM86H87H0010 日日88H89

4、H00010月月8AH8BH00000星期8CH8DH 10年年8EH8FHWP00000001.4 显示模块本系统中使用的显示器是液晶显示器LCD1602，液晶显示器由一定数量的彩色或黑白像素组成，是平面超薄的显示设备。液晶显示器具有功耗低等优势，在单片机应用系统中的应用越来越广泛。1602芯片的功能是显示时间和定时时间。它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的液晶模块。LCD1602显示模式设置如下表所示。指令码功能00111000设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口LCD1602显示开/关及光标设置如下表所示。 指令码功能00001DCBD=1开显示；D=0关显示C=1显示光标；C

5、=0不显示光标B=1光标闪烁；B=0光标不显示000001NSN=1当读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一N=0当读或写一个字符后地址指针减一，且光标减一S=1当写一个字符，整屏显示左移（N=1）1.5按键模块设计 按键模块设计一共设计了5个按键，其中有4个是独立按键，分别与单片机的P3.4、P3.5、P3.6、P3.7接口相连，而另一个按键的功能是用来复位系统的，该种接法操作、查询、程序处理都不复杂,可以节省许多步骤。对以上4个按键作简要说明：S4SET 键，S3UP键，S2DOWN键，S5OUT/STOP键。SET 键：按下SET键能对时间进行调整，按键的次数决定修改的时间，分别是秒，

6、分，时，日，月，年，能依次修改； UP键：按下UP键能对SET键的操作进行选择，能任意选定秒，分，时，日，月，年进行修改;DOWN键：按下DOWN键能对SET键的操作进行减操作；OUT键：按下OUT键时就直接退出时间调整功能。1.6复位电路模块 据应用的要求，复位操作通常有两种形式：上电复位和手动复位。本系统采用上电且开关复位电路，上电复位在电源接通后会自动复位。2 软件研究多功能数字时钟的功能是在程序控制下实现的。该系统的软件设计方法与硬件设计相对应，按整体功能分成多个不同的程序模块，分别进行设计、编程和调试，最后通过主程序将各程序模块连接起来。本系统的软件部分主要要进行公历计算程序设计，按

7、键的扫描输入等。程序开始运行后首先要进行初始化，把单片机的各引脚的状态按程序里面的初始化命令进行初始化，初始化完成后运行公历计算程序，得到公历的时间、日期信息，再运行按键扫描程序，检测有无按键按下，如果没有按键按下则直接调用节日计算程序，根据得到的公历日期信息计算出节日，如果有按键按下则更新按键修改后的变量后送给节日计算程序，由节日计算程序根据修改后的变量计算出对应的节假日，计算完成后运行显示程序，显示程序将得到公历信息、节假日信息送给对应的数码管让其显示。2.1主程序流程开始DS1302初始化设置DS1302读年月日星期时分秒将读取的数据处理后送液晶屏显示返回2.2 程序设计本系统的时间读取

8、主要来源于单片机对DS1302的操作，在硬件上时钟芯片DS1302与单片机的连接需要三条线，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)，读取写程序设计如下：sbit clk = P13; /ds1302时钟线定义sbit io = P14; /数据线sbit rst = P15; /复位线/秒 分 时 日 月 年 星期 uchar code write_add=0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8c,0x8a; /写地址uchar code read_add =0x81,0x83,0x85,0x87,0x89,0x8d,0x8b; /读地址uchar code init_

9、ds =0x58,0x00,0x00,0x01,0x01,0x13,0x1; uchar miao,fen,shi,ri,yue,week,nian;uchar i;uchar fen1=0x11,shi1=0; /两个闹钟变量的定义bit open1;/*写一个数据到对应的地址里*/void write_ds1302(uchar add,uchar dat)rst = 1; /把复位线拿高for(i=0;i<8;i+) /低位在前clk = 0; /时钟线拿低开始写数据io = add & 0x01; add >>= 1; /把地址右移一位clk = 1; /时钟线

10、拿高for(i=0;i<8;i+)clk = 0; /时钟线拿低开始写数据io = dat & 0x01;dat >>= 1; /把数据右移一位clk = 1; /时钟线拿高rst = 0; /复位线合低clk = 0;io = 0;/*从对应的地址读一个数据出来*/uchar read_ds1302(uchar add)uchar value,i;rst = 1; /把复位线拿高for(i=0;i<8;i+) /低位在前clk = 0; /时钟线拿低开始写数据io = add & 0x01; add >>= 1; /把地址右移一位clk =

11、 1; /时钟线拿高for(i=0;i<8;i+)clk = 0; /时钟线拿低开始读数据value >>= 1;if(io = 1)value |= 0x80;clk = 1; /时钟线拿高rst = 0; /复位线合低clk = 0;io = 0;return value; /返回读出来的数据/*把要的时间 年月日 都读出来*/void read_time()miao = read_ds1302(read_add0);/读秒fen = read_ds1302(read_add1);/读分shi = read_ds1302(read_add2);/读时ri = read_d

12、s1302(read_add3);/读日yue = read_ds1302(read_add4);/读月nian = read_ds1302(read_add5);/读年week = read_ds1302(read_add6);/读星期Conversion(0,nian,yue,ri);/农历转换 n_nian = year_moon ;n_yue = month_moon ;n_ri = day_moon ;/*把要写的时间 年月日 都写入ds1302里*/void write_time()write_ds1302(0x8e,0x00);/打开写保护write_ds1302(write_a

13、dd0,miao);/写秒write_ds1302(write_add1,fen);/写分write_ds1302(write_add2,shi);/写时write_ds1302(write_add3,ri);/写日write_ds1302(write_add4,yue);/写月write_ds1302(write_add5,nian);/写星期write_ds1302(write_add6,week);/写年write_ds1302(0x8e,0x80);/关闭写保护/*把数据保存到ds1302 RAM中*0-31*/void write_ds1302ram(uchar add,uchar

14、dat)add <<= 1; /地址是从第二位开始的add &= 0xfe; /把最低位清零 是写的命令add |= 0xc0; /地址最高两位为 1 write_ds1302(0x8e,0x00);write_ds1302(add,dat);write_ds1302(0x8e,0x80);/*把数据从ds1302 RAM读出来*0-31*/uchar read_ds1302ram(uchar add)add <<= 1; /地址是从第二位开始的add |= 0x01; /把最高位置1 是读命令add |= 0xc0; /地址最高两位为 1 return(rea

15、d_ds1302(add);/*初始化ds1302时间*/void init_ds1302()uchar i;rst = 0;/第一次读写数据时要把IO品拿低clk = 0;io = 0;i = read_ds1302ram(30); if(i != 3)i = 3;write_ds1302ram(30,i); /4050 4100 3080write_ds1302(0x8e,0x00); /打开写保护for(i=0;i<7;i+)write_ds1302(write_addi,init_dsi);/把最高位值0 允许ds1302工作write_ds1302(0x8e,0x80);/关写保护DS1302与微处理器进行数据交换时，首先由微处理器向电路发送命令字节，命令字节最高位MSB(D7)必须为逻辑 1，如果D7=0，则禁止写DS1302，即写保护；D6=0，指定时钟数据，