2022年基于51单片机电子闹钟或万历的设计课程设计.docx
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1、精品学习资源目录目录. .11. 工程背景 . .31.1工程讨论地目地和意义 . .31.2 课题讨论地内容 .32. 方案地挑选和和论证 . .42.1单片机型号地挑选 . .42.2按键地挑选 . .42.3显示器地挑选 . .42.4计时部分地挑选 . .52.5发音部分地设计 . .52.6 电路设计最终方案 .53. AT89C52 单片机简介 .63.1 单片机基本特性 .63.2 单片机内部结构图 .63.3单片机 I/O 引脚结构 . .63.3.1 P0口 .63.3.2 P1口 .73.3.3 P2口 .73.3.4 P3口 .73.4 单片机最小系统板 .84.数字电子
2、钟地设计原理和方法. .94.1设计原理 . .94.2硬件电路地设计 . .94.2.1 DS1302 时钟芯片 .94.2.2 1602液晶简介 . .11欢迎下载精品学习资源4.2.3蜂鸣器驱动电路 . .124.2.4独立键盘电路 . .135. 软件部分地设计 . .145.1 程序流程图 .145.1.1系统总流程图 . .145.1.2 DS1302 时钟程序流程图 .155.1.3 LCD 显示程序流程图 .165.2 程序地设计 .175.2.1 DS1302 读写程序 .175.2.2液晶显示程序 .177. 心得体会 . .20参考文献 . .21附录一 系统原理图 .
3、.22附录二 系统程序 . .23欢迎下载精品学习资源1. 工程背景1.1 工程讨论地目地和意义20 世纪末,电子技术获得了飞速地进展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会地各个领域,有力地推动了社会生产力地进展和社会信息化程度地提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代地节奏也越来越快. 时间对人们来说总是那么珍贵,工作地劳碌性和纷杂性简洁使人遗忘当前地时间. 遗忘了要做地事情,当事情不是很重要地时候,这种遗忘无伤大雅. 但是,一旦重要事情,一时地耽搁可能酿成大祸. 例如,很多火灾都是由于人们一时遗忘了关闭煤气或是遗忘充电时间等造成地. 而钟表地数字化给人们生产生活带来了极大地
4、便利 . 数字钟是通过数字电路实现时 , 分, 秒数字显示地计时装置, 广泛用于个人家庭、车站、码头办公室等公共场所, 成为人们日常生活中不行少地必需品 . 由于数字集成电路地进展和石英晶体振荡器地广泛应用, 使得数字钟地精度 , 远远超过老式钟表 , 钟表地数字化给人们生产生活带来了极大地便利,而且大大地扩展了钟表原先地报时功能,诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动掌握、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烤箱、通断动力设备、甚至各种定时电气地自动启用等. 全部这些,都是以钟表数字化为基础地. 因此,讨论数字钟及扩大其应用,有着特别现实地意义.1.2 课题讨论地内容本论文主要讨论基于单片
5、机地万年历设计. 当程序执行后, LCD显示即时时间、年月日、星期 . 设置 4 个操作键: K1,时间调整键; K2,上调键; K3,下调键; K4,闹钟设置键本设计地主要内容:1、明白单片机技术地进呈现状,熟识万年历各模块地工作原理;2、挑选适当地芯片和元器件,确定系统电路,绘制电路原理图,特别是各接口电路; 3、熟识单片机使用方法和C语言地编程规章,编写出相应模块地应用程序. 设计目标:使基于 AT89C52单片机地万年历实现以下三个功能:a. 具有年、月、日、星期、时、分、秒等功能;b. 具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能;欢迎下载精品学习资源2. 方案地挑选和和论证2.1 单片
6、机型号地挑选通过对多种单片机性能地分析,最终认为AT89C52是最抱负地电子时钟开发芯片.AT89C51是一种带 4K 字节闪耀可编程可擦除只读储备器地低电压,高性能 CMOS位8 微处理器,器件采纳ATMEL高密度非易失储备器制造技术制造,与工业标准地 MCS-51指令集和输出管脚相兼容 . 由于将多功能 8 位 CPU和闪耀储备器组合在单个芯片中, ATMEL地 AT89C52是一种高效微掌握器,而且它与 MCS-51兼容,且具有 4K 字节可编程序储备器和1000 次擦写循环,数据保留时间为 10 年,是最好地挑选 .2.2 按键地挑选方案一: 44矩阵式键盘 . 假如挑选此方案,那么在
7、修改时钟或设置闹铃时间时就可以直接从键盘输入,便利、快捷,但程序较为复杂.方案二:独立式按键 . 假如设置过多按键,将会占用较多I/O 口,而且会给布线带来不便,因此,此方案适用于按键较少地情形. 假如挑选此方案,由于按键较少,在修改时间或设置闹铃时间时就不能直接输入,只能通过加或减 完成,稍为麻烦一些,但其程序简洁 .由于并不需要常常修改时间和设置闹铃时间,而且方案二地程序简洁,按键少、成本低,因此,挑选方案二 .2.3 显示器地挑选方案一:采纳 LED数码管动态扫描 ,LED 数码管价格适中 , 对于显示数字合适, 采纳动态扫描法与单片机连接时 , 虽然占用地单片机口线少,但连线仍需要花费
8、一点时间,所以也不用此种作为显示 .方案二:采纳点阵式数码管显示,点阵式数码管是由八行八列地发光二极管组成,对于显示文字比较适合, 如采纳在显示数字显得太铺张 , 且价格也相对较高, 所以在此也不用此种作为显示 .方案三:采纳 1602 液晶显示屏 , 该液晶显示屏地显示功能强大, 内置 192 种欢迎下载精品学习资源字符,可显示大量符号、数字, 清楚可见 , 而且功率消耗小寿命长抗干扰才能强.所以在此设计中采纳 1602 液晶显示屏 .2.4 计时部分地挑选方案一:直接采纳单片机定时计数器供应秒信号,使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数 . 采纳此种方案虽然削减芯片地使用,节省成本,
9、 但是,实现地时间误差较大 , 所以不采纳此方案 .方案二:采纳 DS1302时钟芯片实现时钟, DS1302芯片是一种高性能地时钟芯片,可自动对秒、分、时、日、周、月、年进行计数,而且精度高, 位地RAM做为数据暂存区,工作电压 2.5V 5.5V 范畴内, 2.5V 时耗电小于 300nA. 所以本设计采纳 DS1302时钟芯片 .2.5 发音部分地设计通过三极管放大后驱动蜂鸣器工作,再通过软件产生地时时间方波驱动蜂鸣器发出间断嘀声,这样就可以省去硬件振荡电路,降低成本.2.6 电路设计最终方案综上各方案所述 , 对此次作品地方案选定 :采纳 AT89C52作为主掌握芯片, DS1302时
10、钟芯片计时, LCD1602作为显示模块 .欢迎下载精品学习资源3. AT89C52单片机简介3.1 单片机基本特性8 位地 CPU, 片内有振荡器和时钟电路 , 工作频率为 0 24MHz片内有 256 字节 数据储备器 RAM片内有 8K 字节 程序储备器ROM4个 8 位地并行 I/O 口( P0、P1、P2、P3) 1 个 全双工串行通讯口3 个 16 位 定时器/ 计数器( T0、T1、T2) 可处理 6 个中断源,两级中断优先级3.2 单片机内部结构图图 3-1 单片机内部结构图3.3 单片机 I/O 引脚结构3.3.1 P0口P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O口, 也即
11、地址 / 数据总线复用口 . 作为输出口用时,每位能吸取电流地方式驱动8 个 TTL规律门电路,对端口 P0 写“ 1”时,可作为高阻抗输入端用. 在拜访外部数据储备器或程序储备器时, 这组口线分时转换地址(低 8 位)和数据总线复用,在拜访期间激活内部上拉欢迎下载精品学习资源电阻.在 Flash 编程时, P0 口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节, 校验时,要求外接上拉电阻 .3.3.2 P1口P1 是一个带内部上拉电阻地 8 位双向 I/O口, P1 地输出缓冲级可驱动(吸取或输出电流) 4 个 TTL 规律门电路 . 对端口写“ 1”,通过内部地上拉电阻把端口拉到高电平,此时可
12、作输入口 . 作输入口使用时,由于内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流IIL.与 AT89C51 不同之处是, P1.0 和 P1.1 仍可分别作为定时 / 计数器 2 地外部计数输( P1.0/T2 )和输入( P1.1/T2EX),Flash编程和程序校验期间, P1 接收低 8 位地址.3.3.3 P2口P2 是一个带有内部上拉电阻地 8 位双向 I/O口, P2 地输出缓冲级可驱动(吸取或输出电流) 4 个 TTL 规律门电路 . 对端口 P2 写“ 1”,通过内部地上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,由于内部存在 上拉电阻,某个引脚被外部信号
13、拉低时会输出一个电流IIL.在拜访外部程序储备器或 16 位地址地外部数据储备器(例如执行MOVXDPTR指令)时, P2 口送出高 8 位地址数据 . 在拜访 8 位地址地外部数据存储器(如执行 MOVXR指I 令)时, P2 口输出 P2 锁存器地内容 .Flash 编程或校验时, P2 亦接收高位地址和一些掌握信号.3.3.4 P3口P3 口是一组带有内部上拉电阻地 8 位双向 I/O口.P3 口输出缓冲级可驱动(吸取或输出电流) 4 个 TTL规律门电路 . 对 P3 口写入“ 1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口 . 此时,被外部拉低地 P3 口将用上拉电阻输出电流( II
14、L ).P3 口除了作为一般地 I/O口线外,更重要地用途是它地其次功能P3 口仍接收一些用于 Flash 闪速储备器编程和程序校验地掌握信号 .欢迎下载精品学习资源3.4 单片机最小系统板仅仅一个单片机是没有方法工作地,要想使单片机正常功能,单片机需要有电源电路、复位电路、晶振 . 电源电路给单片机供应电源,复位电路使得单片机具备复位功能,晶振地作用产生原始地时钟频率,这个频率经过频率发生器地放大或缩小后就成了电脑中各种不同地总线频率.单片机最小系统是保证单片机正常工作地最基本单位.图 3-2 单片机最小系统板欢迎下载精品学习资源4. 数字电子钟地设计原理和方法4.1 设计原理依据上述方案设
15、计出系统整体框图如下所示DS1302时钟芯片AT89C52独立按键1602液晶显示器图 4-1 系统原理图为使时钟走时与标准时间一样,校时电路是必不行少地,键盘模块用来校 正液晶上显示地时间; AT89C52单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动掌握各部分正常工作;而系统地时间数据就最终通过液晶模块显示出来.4.2 硬件电路地设计4.2.1 DS1302 时钟芯片DS1302是 DALLAS公司推出地涓流充电时钟芯片,内含有一个实时时钟/ 日历和 31 字节静态 RAM,通过简洁地串行接口与单片机进行通信. 图 4.5 所示为 DS1302地引脚排列,其中 VCC1为后备电源, VCC2为主电源
16、. 所以在主电源关闭地情形下,也能保持时钟地连续运行 .DSX1和 DSX2是振荡源,外接32.768KHz 晶振用来为芯片供应计时脉冲 .RST 是复位/ 片选线,通过把 RST输入驱动置高电平来启动全部地数据传送 .RST输入有两种功能:第一, RST接通掌握规律,答应地址 / 命令序列送入移位寄存器;其次, RST供应终止单字节或多字节数据地传送手段 . 当 RST为高电平常,全部地数据传送被初始化,答应欢迎下载精品学习资源对 DS1302进行操作 . 假如在传送过程中 RST置为低电平,就会终止此次数据传送, I/O 引脚变为高阻态 . 上电行动时,在 VCC大于等于 2.5V 之前,
17、 RST必需保持低电平 . 在 SCLK为低电平常,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 .图 4-2 DS1302 时钟芯片电路时钟芯片 DS1302地工作原理:(1) DS1302 地掌握字节DS1302掌握字节地高有效位(位 7)必需是规律 1,假如它为 0,就不能把数据写入 DS1302中,位 6 假如 0,就表示存取日历时钟数据,为 1 表示存取RAM数据;位 5 至位 1 指示操作单元地地址;最低有效位(位 0)如为 0 表示要进行写操作,为 1 表示进行读操作,掌握字节总是从最低位开头输出(2) 数据输入输出( I/O )在掌握指令
18、字输入后地下一个 SCLK时钟地上升沿时,数据被写入 DS1302,数据输入从低位即位 0 开头. 同样,在紧跟 8 位地掌握指令字后地下一个 SCLK脉冲地下降沿读出 DS1302地数据,读出数据时从低位 0 位到高位 7.(3) DS1302 地寄存器DS1302有 12 个寄存器,其中有7 个寄存器与日历、时钟相关,存放地数据位为 BCD码形式. “CH”是时钟暂停标志位,当该位为1 时,时钟振荡器停止, DS1302处于低功耗状态;当该位为0 时,时钟开头运行 . “WP”是写爱护位,在任何地对时钟和 RAM地写操作之前,“ WP”必需为 0. 当“ WP”为 1 时,写爱护位防止对任
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