2022年单片机原理课程设计基于ATC的电子时钟设计 .pdf

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1、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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 25 页 -1 aortiu 目录摘 要 2 关 键 词 2 引 言 2 1 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3 2.系 统 的 硬 件 设 计 与 实 现 3 2.1 电 路 设 计 框 图 3 2.2 系 统

2、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5 3.系 统 的 软 件 设 计 6 3.1 程 序 流程 框图 6 3.2 程 序 的设 计 7 4.系 统 调 试 7 4.1 软 件 调试 7 4.2 硬 件 调试 8 4.3 实验箱调试结果8 5.总结心得体会9 附 录 一：系 统 程 序 9 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 25 页 -2 基于 AT89C52的电子时钟设计指导教师：吕成绪胡

3、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

4、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

5、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 Fl

6、ash ROM；能以 3V的超底压工作；同时也与 MCS-51名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 25 页 -3 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

7、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

8、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

9、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。可产键盘模块DS1302 时钟模块 LCD1602 显示模块AT89C51 单片机模 块名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 25 页 -4 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

10、 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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 25 页 -5 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 V

11、cc1+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

12、。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 蜂鸣器模块的设计名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 25 页 -6 图-4 声音输出模块

13、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 D0 D7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 程序流程框图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 25 页 -7 图-A 主

14、程序流程图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 25 页 -8 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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 25 页 -9 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，K

15、3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。

16、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。附录一：程序：#include#include#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define

17、TIME(0X10000-50000)#define FLAG 0 xf4/闹钟标志sbit rst=P12;/DS sbit clk=P10;sbit dat=P11;sbit rs=P20;/LCD 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 25 页 -10 sbit 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=31,28,31,30,31,3

18、0,31,31,30,31,30,31;/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

19、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);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 25 页 -11 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

20、标关enable();P0=0 x80;/第一行 015 enable();write1(time1,16);P0=0 xc1;/第二行 114 enable();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|=0 x80;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 25 页 -12

21、 _nop_();clk=1;return(j);/部分显示数据初始化timestart()time16=time19=-;time12=2,time13=0;time22=time25=:;write(0 xc1);alarm0=read();rst=0;write(0 xc3);alarm1=read();rst=0;write(0 xc5);time10=read();rst=0;/读取时间readtime()uchar i,m,n;write(0 x8d);/读取年份m=read();rst=0;time14=m/16+0 x30;time15=m%16+0 x30;time115=m

22、+0 x30;for(i=7,n=0 x89;i11;i+=3,n-=2)/读取月份和日期 write(n);m=read();rst=0;time1i=m/16+0 x30;time1i+1=m%16+0 x30;for(m=0,i=0,n=0 x85;i7;i+=3,n-=2,m+)/读取时,分,秒 write(n);timem=read();/将实时的时分秒给time rst=0;time2i=timem/16+0 x30;time2i+1=timem%16+0 x30;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 25 页 -13 baoshi()/整点报时 beep

23、=1;if(time1=0)if(time2=0)beep=0;delay(10);beep=1;/闹钟部分showalarm()uchar i;for(i=1;i0 xc5)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 25 页 -14 i=0 x85;else if(P1=0 xb0)/K2，上调 year=(time14&0 xf)*10+(time15&0 xf);month=(time17&0 xf)*10+(time18&0 xf);day=(time110&0 xf)*10+(time111&0 xf);if(i=0 x85)year+;if(year99)ye

24、ar=0;if(year%4)!=0)if(month=2&day=29)day=28;else if(i=0 x88)month+;if(month12)month=1;if(dayDaymonth-1)day=Daymonth-1;if(month=2&(year%4)=0)day=29;else if(i=0 x8b)day+;if(dayDaymonth-1)if(month=2&(year%4)=0)if(day29)day=1;if(month!=2)day=1;else if(i=0 xc2)n=(time20&0 xf)*10+(time21&0 xf);名师资料总结-精品资料

25、欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 25 页 -15 n+;if(n23)n=0;time20=n/10+0 x30;time21=n%10+0 x30;else n=(time23&0 xf)*10+(time24&0 xf);n+;if(n59)n=0;time23=n/10+0 x30;time24=n%10+0 x30;time14=year/10+0 x30;time15=year%10+0 x30;time17=month/10+0 x30;time18=month%10+0 x30;time110=day/10+0 x30;time111=day%10+0 x30;lcds

26、how();else if(P1=0 xd0)/K3，下调 year=(time14&0 xf)*10+(time15&0 xf);month=(time17&0 xf)*10+(time18&0 xf);day=(time110&0 xf)*10+(time111&0 xf);if(i=0 x85)year-;if(year1)year=99;if(year%4)!=0)if(month=2&day=29)day=28;else if(i=0 x88)month-;if(monthDaymonth-1)day=Daymonth-1;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，

27、共 25 页 -16 if(month=2&(year%4)=0)day=29;else if(i=0 x8b)day-;if(day1)if(month=2&(year%4)=0)day=29;if(month!=2)day=Daymonth-1;else if(i=0 xc2)n=(time20&0 xf)*10+(time21&0 xf);n-;if(n0)n=23;time20=n/10+0 x30;time21=n%10+0 x30;else n=(time23&0 xf)*10+(time24&0 xf);n-;if(n0)n=59;time23=n/10+0 x30;time24

28、=n%10+0 x30;time14=year/10+0 x30;time15=year%10+0 x30;time17=month/10+0 x30;time18=month%10+0 x30;time110=day/10+0 x30;time111=day%10+0 x30;lcdshow();名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 25 页 -17 else if(P1=0 xe0)/K4,确定设置 delay1ms(1000);write(0 x8c);write(time14&0 xf)*16+(time15&0 xf);rst=0;write(0 x8a);

29、rst=0;for(i=7,n=0 x88;i11;i+=3,n-=2)write(n);write(time1i&0 xf)*16+(time1i+1&0 xf);rst=0;for(i=0;i7;i+=3,n-=2)write(n);write(time2i&0 xf)*16+(time2i+1&0 xf);rst=0;TR0=0;return;else TR0=0;return;if(j=0)TR0=0;return;/设置闹钟setalarm()uchar i,n;for(i=1;i0 xc5)i=0 xc2;else if(P1=0 xb0)/按 K2，设闹钟 if(i=0 xc2)

30、n=(time20&0 xf)*10+(time21&0 xf);n+;if(n23)n=0;time20=n/10+0 x30;time21=n%10+0 x30;else n=(time23&0 xf)*10+(time24&0 xf);n+;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 25 页 -19 if(n59)n=0;time23=n/10+0 x30;time24=n%10+0 x30;lcdshow();else if(P1=0 xd0)/确定闹钟设置 write(0 xc0);write(time20&0 x0f)*16+(time21&0 x0f);rs

31、t=0;write(0 xc2);write(time23&0 xf)*16+(time24&0 xf);rst=0;time10=FLAG;write(0 xc4);write(time10);rst=0;TR0=0;timestart();return;else TR0=0;timestart();return;if(j=0)TR0=0;timestart();return;/lcdwrite()LCD写指令void lcdwrite(uchar write)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 25 页 -20 rs=0;P0=write;delay(1);e=

32、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(0 x80+0 x40+add);lcdshuju(0 x30+shi);lcdshuju(0 x30+ge);void mbiao()/秒表函数 lcdwrite(0 x80+0 x40);for(num=0;num

33、16;num+)lcdshuju(table4num);start:while(1)if(P1!=0Xf0)delay1ms(100);/延时 0.1s 去抖动 if(P1!=0Xf0)if(P1=0 xd0)/秒表开始计数 TR1=1;ET1=1;else if(P1=0 xb0)/秒表暂停计数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21 页，共 25 页 -21 TR1=0;else if(P1=0 x70)/退出 return;goto start;void init()e=0;rw=0;lcdwrite(0 x38);/显示模式lcdwrite(0 x0c);/开显示，光标不

34、闪烁lcdwrite(0 x80);for(i=0;i16;i+)lcdshuju(tablei);delay(200);lcdwrite(0 x80+0 x40);for(i=0;i16;i+)lcdshuju(table1i);delay(200);delay(500);lcdwrite(0 x01);main()init();IE=0X82;TMOD=0 x11;write(0 x8E);/关闭写保护write(0);rst=0;P0=1;/清屏并光标复位enable();P0=0X38;/设置显示模式:8 位 2 行 5x7 点阵enable();名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精

35、心整理-第 22 页，共 25 页 -22 P0=6;/文字不动,光标自动右移enable();timestart();while(1)readtime();/读取时间 lcdshow();/显示时间 baoshi();if(time10!=0 x20)beep=1;if(time0=alarm0)if(time1=alarm1)if(time2=0)showalarm();P1=0 xf0;if(P1&0Xf0)!=0Xf0)delay1ms(100);/延时 0.1s 去抖动if(P1&0Xf0)!=0Xf0)j=7;TH0=TIME/256,TL0=TIME%256;TR0=1;/关闭时

36、钟if(P1=0 x70)settime();else if(P1=0Xb0)setalarm();else if(P1=0Xd0)TR0=0;/开启时钟 if(time10=FLAG)time10=0 x20;else time10=FLAG;write(0 xc4);write(time10);rst=0;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 23 页，共 25 页 -23 else if(P1=0Xe0&mbkey=0)/开启秒表 mbiao();delay1ms(100);void time0()interrupt 1 using 1 i-;if(i=0)if(j!=0)j-;i=20;TH0=TIME/256,TL0=TIME%256;void timer1()interrupt 3/秒表定时器 TH1=(65536-10000)/256;TL1=(65536-10000)%256;ms+;write_sfm(8,ms);if(ms=1*30)mbmiao+;write_sfm(5,mbmiao);ms=0;if(mbmiao=60)mbmiao=0;mbfen+;write_sfm(2,mbfen);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 24 页，共 25 页 -24 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 25 页，共 25 页 -