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基于AT89C51单片机的可调式电子时钟设计

摘要电子时钟主要是利用了电子技术将时钟电子化、数字化,拥有时钟精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点,被广泛应用于生活和工作当中。

对当前的电子时钟开发手段进行了比较和分析,最终确定了采用单片机技术实现的电子时钟。

本次课题介绍了以AT89C51单片机为主控芯片的可调式电子时钟,功耗小,能在3V的低压工作。

时钟芯片采用美国DALLAS公司提供的具有涓细电流低功耗的DS1302。

它可以对年、月、日、周日、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。

显示部分采用LCD1602液晶显示,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,与普通数码管相比功耗较小,硬件连接简单,较直观。

软件使用高级C语言编程,具有灵活的可移植性,同时该时钟具有按键可调的功能,能够对日期时间调整。

本设计说明书首先介绍的是总体方案设计,接着是硬件设计,本部分详细的介绍了各模块的工作原理及相互的连接,再接着介绍了软件设计部分,最后是仿真调试。

经仿真验证,该设计能满足所有的功能。

关键词:可调式;AT89C51;DS1302;C语言ABSTRACTElectronic clock basically is to use the electronic technology will clock electronic, digital, has the clock accurate, small volume, friendly interface, can be expanded performance is strong and other characteristics, are widely used in life and work. On the current development of the electronic clock means were compared and analyzed, finally determined by single chip microcomputer technology to the electronic clock. This subject introduces the AT89C51 as the controller chip adjustable electronic clock, power consumption is small, can be in 3 V of low-pressure work. The clock chip adopt American DALLAS company has Juan fine current DS1302 of low power consumption. It can be to year, month, day, Sunday, when, minutes and seconds for the time, also has a leap year compensation and other functions, and the DS1302 long service life and small error. Show LCD1602 part adopts LCD display, LCD screen shows powerful, can show a large text, graphics, show diversity, clearly visible, compared with common digital tube power consumption is small, hardware connect a simple, more intuitive. Senior software use the C programming language, has the flexible portability, and the clock is the key adjustable function to adjust to a time and date. The design manual introduced is first overall design, then the hardware design. This part describes in detail the modules and working principle of the mutual connection, then introduces the design of the software in part, and finally the simulation test. The simulation results, this design can meet all functions.Keywords: adjustable;AT89C51;DS1302;C language目录绪论 (1)1 总体方案设计 (2)1.1设计要求 (2)1.2总体设计框图 (2)1.3 芯片的选择 (2)2硬件设计与实现 (4)2.1电路图 (4)2.1.1 Protel连接图 (4)2.1.2 硬件概述 (4)2.1.3 工作原理 (5)2.2主要单元电路的设计 (5)2.2.1 单片机主控制模块 (5)2.2.2时钟信号产生模块 (6)2.2.3 液晶显示模块 (8)3 软件设计 (11)3.1设计主程序流程图 (11)3.1.1 DS1302读写操作 (12)3.1.2 LCD1602初始化 (12)3.1.3 时间调整子程序 (12)3.2延时函数 (12)4 综合仿真 (13)4.1编辑工具KEIL U V ISION3 (13)4.1.1 软件安装 (13)4.1.2 创建工程 (13)4.1.3 代码编辑 (13)4.2仿真软件P ROTEUS (14)4.3软件仿真 (14)结论 (16)参考文献 (17)附录 (18)致谢 (27)绪论20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。

目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展,其发展趋势将是进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。

这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。

单片机模块中最常见的是电子时钟,电子时钟是一种用电子技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更更长的使用寿命,广泛的使用于个人家庭、车站、码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。

由于集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得电子时钟的精度,远远超过老式钟表,给人们生产生活带来了极大的方便。

因此,研究电子钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。

电子时钟的设计方法有很多种,高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器,由于电子钟,石英表,石英钟都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要经常调校。

本次课题研究的目的是通过利用AT89C51单片机和DS1302芯片以及外围的按键和LCD显示器等部件,设计一个基于单片机的电子时钟。

设计的电子时钟通过液晶显示器显示,并能通过按键对时间进行设置。

具有编程灵活、精确度高、编写直观等特点。

译码代替机械式传动,用LCD显示器代替指针进而显示时间,减少了计时误差。

这种表具有时、分、秒显示时间的功能,还可以进行时和分的校对,灵活性好。

该次设计充分的结合了单片机技术,并通过具体的硬件电路和软件的编程调试达到了预期的设计目标,能够很好的证明单片机技术的实践性和时钟芯片的应用性,同时也具有一定的实用价值。

1 总体方案设计1.1 设计要求1)具有年、月、日、星期、时、分、秒等功能;2)具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能;3)具有12/24小时切换功能;1.2 总体设计框图由AT89C51作为主控芯片模块,还有键盘模块、DS1302模块、LCD1602液晶显示模块构成。

具体的硬件模块连接框图如下图1-1所示图1-1系统总体电路设计框图1.3 芯片的选择1)单片机芯片选择:AT89C52具有8K字节Flash闪速存储器,256字节的RAM,32个I/O口线,三个16位定时/计数器,一个6向量级中断结构,一个全双工串行通信接口,片内振荡器和时钟电路。

但是价格也偏高,故不采用。

AT89C51具有4K字节Flash闪速存储器,128字节的RAM,32个I/O口线,两个16位定时/计数器,一个5向量级中断结构,一个全双工串行通信接口,片内振荡器和时钟电路。

能够满足设计电路所需要的功能要求,故选其作为本次设计的主控芯片。

2)显示模块选择:采用LED数码管动态扫描,虽然LED数码管价格适中,但要显示多个数字所需要的个数偏多,功耗较大,所以也不用此种作为显示。

采用LCD 液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,与普通数码管相比功耗较小,硬件连接简单。

所以显示部分采用1602液晶。

3)时钟芯片的选择: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、星期、时、分、秒计数。

采用此种方案虽然减少芯片的使用,节约成本。

但实现的时间误差较大,所以不采用此方案。

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,RAM做为数据暂存区,工作电压2.0V~5.5V范围内,2.5V时耗电小于300nA,故选用其作为时钟信号产生电路2硬件设计与实现2.1 电路图2.1.1 Protel连接图该电路由AT89C51作为主控芯片模块,还有键盘模块、DS1302模块、LCD1602液晶显示模块构成。

具体的硬件模块连接框图如下图2-1所示图2-1总体硬件电路设计图2.1.2硬件概述本电路是由AT89C51单片机为控制核心,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、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为2.5V~5.5V。

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。

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