单片机原理课程设计基于AT89C52的电子时钟设计说明书.doc

单片机原理课程设计题 目: 基于AT89C52的电子时钟设计 姓 名: 学 院: 专 业: 班 级: 学 号: 指导教师: 年月日南京农业大学教务处制aortiu目 录摘要 2关键词 2引言 21设计要求与方案论证 2 1.1设计要求 2 1.2系统方案选择方案和论证 2 1.2.1单片机芯片的选择方案和论证2 1.2.2 显示模块选择方案和论证 3 1.2.3 时钟芯片的选择方案和论证 32.系统的硬件设计与实现3 2.1电路设计框图 3 2.2系统硬件概述 3 2.3 主要单元电路的设计 4 2.3.1 单片机主控制模块的设计 4 2.3.2时钟电路模块的设计 4 2.3.3 键盘模块设计 5 2.3.4蜂鸣器模块的设计 5 2.3.5显示模块的设计 53. 系统的软件设计 6 3.1程序流程框图 6 3.2程序的设计 74.系统调试 7 4.1软件调试 7 4.2硬件调试 84.3 实验箱调试结果 85.总结心得体会 9附录一：系统程序 9基于AT89C52的电子时钟设计 指导教师：吕成绪 胡飞 摘要：单片机在电子产品中的应用越来越广泛，特别是51系列的单片机，由于其使用方便、价格低廉等优势，在市场上占有很大的份额。AT89C52就是51系列中的一个比较成熟的型号。本设计是一个多功能的实时时钟，带秒表、整点报时、闹铃、调整时间等功能。可按键直接设置闹铃时间。由AT89C51单片机、DS1302、LCD1602等模块组成。现代社会，时间就是金钱，时钟是每个人的必备品。本设计实现了所需功能，给大家带来方便，整体性好、人性化强、可靠性高，实现了时钟的多功能应用。关键词：电子时钟；DS1302；LCD1602；引言：随着科技的快速发展，时间的流逝,从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能的低功耗实时时钟电路DS1302。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子时钟采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该设计以AT89C51单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用35V电压供电。综上所述，此电子时钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。1.设计要求与方案 1.1设计要求：(1)启动时显示制作的年、月、日、制作者的学号等信息。(2)24小时计时功能（精确到秒）(3)整点报时功能。(4)秒表功能(5)省电功能模式（未设计） 1.2 系统基本方案选择 1.2.1单片机芯片的选择方案和论证方案一: 采用89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二: 采用AT89S52,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。 相比之下，我们在实验箱实际仿真时选择采用AT89S52作为主控制系统，由于proteus库中没有AT89S52，在原理图仿真时采用了AT89C51. 1.2.2 显示模块选择方案和论证方案一：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示.方案二：采用LCD液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,显示多样,清晰可见. 本设计采用LCD1602. 1.2.3时钟芯片的选择方案和论证方案一：直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。方案二： 采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA.综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用AT89C52作为主控制系统， DS1302提供时钟计时，LCD1602屏幕显示.2.系统的硬件设计与实现2.1 电路设计框图AT89C51单片机模 块 LCD1602 显示模块 DS1302 时钟模块 键盘模块 2.2 系统硬件概述本电路是由AT89C51单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；时钟电路由DS1302提供，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。可产生年、月、日、周日、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；显示部份由LCD1602构成. 2.3 主要单元电路的设计 2.3.1单片机主控制模块的设计 图-1 主控制系统 AT89C51单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3。单片机的最小系统如上图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出.第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路.如图-1 所示.2.3.2时钟电路模块的设计图-2 DS1302的引脚图图-2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；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RSTS置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电动行时，在Vcc大于等于2.5V之前，RST必须保持低电平。中有在SCLK 为低电平时，才能将RST置为高电平，I/O为串行数据输入端（双向）。SCLK始终是输入端。 2.3.3 键盘模块设计 图-3 键盘模块如图-3，K1、K2、K3、K4均为多功能键。K1为秒表设置键，按K4键时为时钟确定键；K2在K4按下时为时钟下调键，在K3按下时为闹钟确定键，在K1按下时为秒表开始键；K3为闹钟设置键，在K4按下时为时钟上调键，在K1按下时为秒表暂停键；K4为时钟设置键，在K3按下时为闹钟移位键，在K1按下时为秒表退出键。2.3.4蜂鸣器模块的设计图-4 声音输出模块 闹铃时间到和整点时，P3_7给低电平，蜂鸣器响。 2.3.5显示模块的设计图-5 LCD显示输出模块 如图5，1脚VSS和3脚VEE为电源接地，第2管脚VDD接电源，第4管脚RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器；RW为读写信号线，高电平1时进行读操作，低电平0时进行写操作；E(或EN)端为使能(enable)端； 第714脚D0D7为8位双向数据端。控制和数据端都接了上拉电阻用来驱动。 3.系统的软件设计 3.1程序流程框图 图-A 主程序流程图 图-B 时间调整程序流程图 3.2 程序的设计 见附录4.系统调试 4.1软件调试结果 时钟主界面 用户 设置闹铃界面 秒表界面 时钟仿真图 4.2 硬件调试结果 起初蜂鸣器有点问题不响，后来发现是定义错端口引起的。其他功能正常。 4.3 实验箱调试结果实现功能的具体方法：时钟主界面时按下K1键进入秒表功能，按K2秒表开始，再按K3秒表停，按键K4返回时间显示；按K4开始调试（移位“年秒”），接着按K2、K3调节时间增减；按K2开启闹钟，K3调节时间，K4（移位“时分”）；按“年秒”的顺序移位，按键K2进行减运算，按键K3进行加运算，按键K1返回到主界面并显示设置值。按下K3键,实现闹钟定时调整，按键K4进行“分-秒”移位，按键K3进行上调，按键K2返回到主界面。主界面K2实现开启/关闭闹钟的功能。按下K1键进入秒表，按键K2开始计时，K3暂停计时，K4返回到主界面。5.总结心得体会：这次实习我们组选择的是电子时钟设计。实习任务包括理论设计、调试与仿真、撰写设计报告等。其中理论设计又包括选择总体方案，硬件系统设计、软件系统设计；硬件设计包括单元电路，选择元器件及计算参数等；软件设计包括模块化层次结构图，程序流程图。程序设计是课程设计的关键环节，开始以为时钟会很简单，就算遇到问题应该也很好解决，但当自己真正去做的时候，发现了好多困难。于是查资料，问同学。经过和同学的探讨，通过调试进一步完善程序设计，最后虽然省电模式没实现但其他基本达到课题所要求的指标。完成了实习任务。这次实习我更加了解了单片机的应用，更加牢牢的掌握了书本知识与现实的结合，总之这是实习收获很大，以后还需多动手实践，多练习编程，才能熟练掌握单片机。窗体顶端附录一：程序：#include#include#include#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define TIME (0X10000-50000)#define FLAG 0xf4/闹钟标志sbit rst=P12; /DSsbit clk=P10;sbit dat=P11;sbit rs=P20;/LCDsbit rw=P21;sbit e=P22;sbit beep=P13;sbit mbkey=P14;uchar k;uchar flag;uchar i=20,j,time116;uchar alarm2,time215,time3;time53;uchar code Day=31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31; /12个月的最大日期(非闰年)uchar key2num,ms=0,mbmiao=0,mbfen=0,mbkeynum,num; /ms秒表进数， mbmiao.mbfen秒表的秒.分，key2num是key5的计数uchar code table= 32210324 GYY;uchar code table1= 32210326 GLQ;uchar code table4= 00:00:00 MB ; void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-);delay1ms(uchar time)/延时1ms uchar i,j;for(i=0;itime;i+) for(j=0;j250;j+);/LCD驱动部分enable() rs=0;rw=0;e=0;delay1ms(3);e=1;write2(uchar i) P0=i;rs=1;rw=0;e=0;delay1ms(2);e=1;write1(uchar data *address,m) uchar i,j;for(i=0;im;i+,address+) j=*address;write2(j);/LCD显示lcdshow() P0=0XC;/显示器开、光标关enable();P0=0x80;/第一行015enable();write1(time1,16);P0=0xc1;/第二行114enable();write1(time2,15);/DS1302读写子程序write(uchar address) uchar i;clk=0;_nop_();rst=1;_nop_();for(i=0;i=1;clk=0;uchar read() uchar i,j=0;for(i=0;i=1;_nop_();clk=0;_nop_();if(dat)j|=0x80;_nop_();clk=1;return(j);/部分显示数据初始化timestart() time16=time19=-;time12=2,time13=0; time22=time25=:; write(0xc1); alarm0=read(); rst=0; write(0xc3);alarm1=read(); rst=0; write(0xc5);time10=read();rst=0;/读取时间readtime() uchar i,m,n;write(0x8d);/读取年份m=read();rst=0;time14=m/16+0x30;time15=m%16+0x30;time115=m+0x30;for(i=7,n=0x89;i11;i+=3,n-=2)/读取月份和日期 write(n);m=read();rst=0;time1i=m/16+0x30;time1i+1=m%16+0x30;for(m=0,i=0,n=0x85;i7;i+=3,n-=2,m+)/读取时,分,秒 write(n);timem=read(); /将实时的时分秒给timerst=0;time2i=timem/16+0x30;time2i+1=timem%16+0x30;baoshi() /整点报时 beep=1; if(time1=0)if(time2=0)beep=0;delay(10);beep=1; /闹钟部分showalarm() uchar i; for(i=1;i0xc5)i=0x85;else if(P1=0xb0) /K2，上调year=(time14&0xf)*10+(time15&0xf);month=(time17&0xf)*10+(time18&0xf);day=(time110&0xf)*10+(time111&0xf);if(i=0x85)year+;if(year99)year=0;if(year%4)!=0)if(month=2&day=29)day=28;else if(i=0x88)month+;if(month12)month=1;if(dayDaymonth-1)day=Daymonth-1;if(month=2&(year%4)=0)day=29;else if(i=0x8b)day+;if(dayDaymonth-1)if(month=2&(year%4)=0)if(day29)day=1;if(month!=2)day=1;else if(i=0xc2)n=(time20&0xf)*10+(time21&0xf);n+;if(n23)n=0;time20=n/10+0x30;time21=n%10+0x30;elsen=(time23&0xf)*10+(time24&0xf);n+;if(n59)n=0;time23=n/10+0x30;time24=n%10+0x30;time14=year/10+0x30;time15=year%10+0x30;time17=month/10+0x30;time18=month%10+0x30;time110=day/10+0x30;time111=day%10+0x30;lcdshow();else if(P1=0xd0) /K3，下调 year=(time14&0xf)*10+(time15&0xf);month=(time17&0xf)*10+(time18&0xf);day=(time110&0xf)*10+(time111&0xf);if(i=0x85)year-;if(year1)year=99;if(year%4)!=0)if(month=2&day=29)day=28;else if(i=0x88)month-;if(monthDaymonth-1)day=Daymonth-1;if(month=2&(year%4)=0)day=29;else if(i=0x8b)day-;if(day1)if(month=2&(year%4)=0)day=29;if(month!=2)day=Daymonth-1;else if(i=0xc2)n=(time20&0xf)*10+(time21&0xf);n-;if(n0)n=23;time20=n/10+0x30;time21=n%10+0x30;elsen=(time23&0xf)*10+(time24&0xf);n-;if(n0)n=59;time23=n/10+0x30;time24=n%10+0x30;time14=year/10+0x30;time15=year%10+0x30;time17=month/10+0x30;time18=month%10+0x30;time110=day/10+0x30;time111=day%10+0x30;lcdshow();else if(P1=0xe0) /K4,确定设置 delay1ms(1000);write(0x8c);write(time14&0xf)*16+(time15&0xf);rst=0;write(0x8a);rst=0;for(i=7,n=0x88;i11;i+=3,n-=2)write(n);write(time1i&0xf)*16+(time1i+1&0xf);rst=0;for(i=0;i7;i+=3,n-=2)write(n);write(time2i&0xf)*16+(time2i+1&0xf);rst=0;TR0=0;return;elseTR0=0;return;if(j=0)TR0=0;return;/设置闹钟setalarm()uchar i,n;for(i=1;i0xc5)i=0xc2;else if(P1=0xb0)/按K2，设闹钟if(i=0xc2)n=(time20&0xf)*10+(time21&0xf);n+;if(n23)n=0;time20=n/10+0x30;time21=n%10+0x30;elsen=(time23&0xf)*10+(time24&0xf);n+;if(n59)n=0;time23=n/10+0x30;time24=n%10+0x30;lcdshow();else if(P1=0xd0) /确定闹钟设置 write(0xc0);write(time20&0x0f)*16+(time21&0x0f);rst=0;write(0xc2);write(time23&0xf)*16+(time24&0xf);rst=0;time10=FLAG;write(0xc4);write(time10);rst=0;TR0=0;timestart();return;elseTR0=0;timestart();return;if(j=0)TR0=0;timestart();return;/lcdwrite() LCD写指令void lcdwrite(uchar write)rs=0;P0=write;delay(1); e=1;delay(1); e=0; /lcdshuju() LCD写数据void lcdshuju(uchar shuju)rs=1;P0=shuju;delay(1);e=1;delay(1);e=0; /秒表部分void write_sfm(uchar add ,uchar date) /秒显示函数 uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;lcdwrite(0x80+0x40+add);lcdshuju(0x30+shi);lcdshuju(0x30+ge);void mbiao( ) /秒表函数 lcdwrite(0x80+0x40); for(num=0;num16;num+) lcdshuju(table4num); start: while(1) if(P1!=0Xf0) delay1ms(100);/延时0.1s去抖动 if(P1!=0Xf0) if(P1=0xd0)/秒表开始计数 TR1=1; ET1=1; else if(P1=0xb0) /秒表暂停计数 TR1=0; else if(P1=0x70) /退出 return; goto start; void init()e=0;rw=0;lcdwrite(0x38);/显示模式lcdwrite(0x0c);/开显示，光标不闪烁lcdwrite(0x80);for(i=0;i16;i+)lcdshuju(tablei); delay(200);lcdwrite(0x80+0x40);for(i=0;i16;i+)lcdshuju(table1i);delay(200);delay(500); lcdwrite(0x01); main() init();IE=0X82;TMOD=0x11;write(0x8E);/关闭写保护write(0);rst=0;P0=1;/清屏并光标复位enable();