-基于单片机at89c52的实时日历时钟系统的设计本科毕业论文.doc
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1、毕业设计(论文) 题 目:基于单片机AT89C52的实时日历时钟系统的设计学生姓名:学 号:所在学院:机械与电子工程学院专业班级:届 别:指导教师:皖西学院本科毕业设计(论文)创作诚信承诺书1.本人郑重承诺:所提交的毕业设计(论文),题目基于单片机AT89C52的实时日历时钟系统的设计是本人在指导教师指导下独立完成的,没有弄虚作假,没有抄袭、剽窃别人的内容; 2.毕业设计(论文)所使用的相关资料、数据、观点等均真实可靠,文中所有引用的他人观点、材料、数据、图表均已标注说明来源; 3. 毕业设计(论文)中无抄袭、剽窃或不正当引用他人学术观点、思想和学术成果,伪造、篡改数据的情况; 4.本人已被告
2、知并清楚:学校对毕业设计(论文)中的抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为将严肃处理,并可能导致毕业设计(论文)成绩不合格,无法正常毕业、取消学士学位资格或注销并追回已发放的毕业证书、学士学位证书等严重后果; 5.若在省教育厅、学校组织的毕业设计(论文)检查、评比中,被发现有抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为,本人愿意接受学校按有关规定给予的处理,并承担相应责任。 学生(签名): 日期: 年 月 日目 录1 绪论22 设计思路22.1 硬件的设计思路22.2 软件的设计思路33 硬件电路设计33.1 系统结构框图33.2单片机AT89C52的介绍33.3 时钟芯片DS1302接口设计与
3、性能分析43.5 按键模块设计73.6 复位电路模块的设计74 软件的设计84.1 主程序运行流程图及说明84.2 时钟芯片DS1302的软件设计及流程图94.3 按键控制及流程图114.4 1602LCD操作说明及流程图125 系统的仿真与结果分析145.1 用Proteus仿真及结果145.2 实物的制作155.3 误差分析16总结17参考文献:18致 谢19 皖西学院2016届本科毕业设计(论文)基于单片机AT89C52的实时日历时钟系统的设计学生: (指导老师: )(皖西学院机械与电子工程学院)摘 要:日历时钟是一个常见的用品,它渗透到我们生产、生活、学习中的每一个角落,一个性能精准、
4、功能齐全、外表美观的日历时钟对我们的工作、学习生活起着非常重要的作用。本文设计一种实时日历时钟系统,它以单片机AT89C52为主控制器,以DS1302日历时钟芯片,以1602LCD数码管为显示器件,再配以适当的外围电路,具有显示精准、调节方便、高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等优点。关键词:AT89C52单片机;DS1302;1602LCD数码管显示;时钟 Design of real time calendar clock system based on single chip microcomputer AT89C52Student:WangXiang(Guidance teacher:
5、ZhouTongxu)(College of mechanical and electronic engineering of West Anhui University)Abstract:In the 51 single chip microcomputer application system, it is often needed to record real-time information and long-term preservation. For example, at the time of data acquisition, for some important infor
6、mation requires not only record the content, also need the exact time of the records the event; single chip microcomputer for the high reliability, high price, low voltage, low power consumption, and a series of advantages, in recent years get rapid development and promotion of a wide range, is wide
7、ly used in industrial control systems, communications equipment, daily consumption class products and toys . This design uses the AT89C52 single chip microcomputer as well as the DS1302 calendar clock chip to realize the design of the calendar clock.The design results show that the design of real ti
8、me clock based on DS1302 through the1602LCD digital tube display system can meet the design requirement.Key Words: 52 Microcontroller;DS1302;1602LCD digital tube display;clock11 绪论时间与人类的生活紧密相连,是一个重要的参数。这个参数无论什么时候都是非常重要的,少了时间这个参数,社会的进步也会随之变得缓慢,足以可见对时间的研究是非常有必要的。本次设计的功能是在51系列单片机系统中设置、获取、记录实时的日历时钟信息并通过
9、数码管显示,要求能够进行长时间的记录,并且在断电的情况下,还能继续保对时间的回去和记录。实时显示可以通过软件编程实现,但这种方法需要编制的程序复杂,代码多且单片机软件开销大,时间信息也不宜长期保存。而采用专用实时时钟芯片可以避免这些问题,并且可以非易失地长期保存时间信息,因此,在设计中选择使用专用芯片来实现日历时钟显示系统。根据功能模块的划分,本系统包括3个部分:1) 51单片机模式块:其作用是和外围的时钟芯片通信,并控制数据传输过程,采集时间信息并予以处理;2) 日历时钟模块:此模块由专用的实时时钟芯片构成,它是本设计的核心模块,由它提供实时的日历时钟信息;3) 数码管显示模块:此模块用于实
10、时日历时钟信息显示;程序部分包括单片机和时钟芯片的接口程序(实现单片机和时钟芯片之间的数据传输过程)以及数码管显示程序。2 设计思路2.1 硬件的设计思路由于系统要实现的功能比较简单,主要是采集实时日历时间及闹钟的设置,因此,硬件设计思路非常清晰。采用AT89C52芯片作为硬件核心,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。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、星期、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数,而且精度高位的RAM作为数据暂存
11、区,工作电压2.5V5.5V范围内,2.5V时耗电小于300nA.故采用DS1302作为时钟芯片。当然,其他的外接电路中显示器及按键等硬件的设计都非常简单了。本设计采用的是1602LCD液晶显示器。它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块,能很好地显示出本设计要求的结果(对实时日历时钟的显示)。2.2 软件的设计思路 整个单片机应用系统是一个整体。在应用系统整体设计时,软件和硬件要统一考虑进来的。其中软件的设计要根据系统要达到的功能要求,将其分为若干个独立的模块,画出程序流程图。根据系统的特点和考虑实际的情况选择编程语言。一般选择汇编语言和C语言。汇编语言对硬件操作方便,程序代码
12、短;C语言功能较多,表达能力好,使用方便,在应用方面也很广,程序效率高,移植性韧度好,现在很多单片机都是用C语言作为编程语言。软件系统设计时,要分配好系统的资源。一个单片机系统的资源主要是片内和片外资源,前者是指单片机内部的中央处理器、程序储存器、书数据储存器、定时/计数器、串行口、并行口等。所以,在设计的时候要分出各个独立的模块设计软件。本设计应该把单片机分为单片机AT89C52主程序、时钟芯片DS1302的软件设计、1602LCD的设计和其它外接电路模块。这样,对本次的设计又有一定程度的简化。 3 硬件电路设计本设计的硬件电路设计主要是围绕日历时钟芯片DS1302的使用进行的。3.1 系统
13、结构框图本设计的硬件电路包括单片机电路、日历时钟芯片电路和数码管显示输出电路,其结构框图如图1所示。图1系统硬件结构框图3.2单片机AT89C52的介绍单片机选用美国ATMEL公司生产的AT89C52单片机。AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机适合于许多较
14、为复杂控制应用场合。AT89C52单片机引脚分布如图2所示。图2 AT89C52单片机引脚分布图3.3 时钟芯片DS1302接口设计与性能分析DS1302是Dallas公司生产的一种实时时钟芯片。它与单片机连起来,向单片机传送年、月、日、时、分、秒的功能。它还拥有用于主电源和备份电源的双电源引脚,在没有主电源的情况下,也能保持时钟的连续运行。另外,它还能提供31字节的用于高速数据暂存的RAM。表1 DS1302引脚功能X1,X232.768kHz晶振引脚GND地线RST复位端I/O数据输入/输出端口SCLK串行时钟端口VCC1慢速充电引脚 VCC2电源引脚图3 内部链接DS1302时钟芯片内主
15、要包括移位寄存器、控制逻辑电路、振荡器。DS1302与单片机系统的数据传送依靠RST,I/O,SCLK三根端线即可完成。其工作过程可概括为:首先系统RST引脚驱动至高电平,然后在SCLK时钟脉冲的作用下,通过I/O引脚向DS1302输入地址/命令字节,随后再在SCLK时钟脉冲的配合下,从I/O引脚写入或读出相应的数据字节。DS1302的引脚排列如表1及内部结构图如图3所示。3.4 DS1302接口电路设计1、时钟芯片DS1302的接口电路及工作原理: 图4 DS1302的时钟模块图4为DS1302的接口电路,其中Vcc1为后备电源,Vcc2为主电源。VCC1为提供低功率的电池备份。VCC2在双
16、电源系统中提供主电源,在这种运用方式中VCC1连接到备份电源,以便在没有主电源的情况下能保存时间信息以及数据。此外,DS1302由VCC1或VCC2 两者中较大者供。DS1302在每次进行读、写程序前都必须初始化,先把SCLK端置 “0”,接着把RST端置“1”,最后才给予SCLK脉冲;读/写时序如下图5所示。表-1为DS1302的控制字,此控制字的位7必须置1,若为0则不能对DS1302进行读写数据。对于位6,若对时间进行读/写时,CK=0,对程序进行读/写时RAM=1。位1至位5指操作单元的地址。位0是读/写操作位,进行读操作时,该位为1;进行写操作时,该位为0。控制字节总是从最低位开始输
17、入/输出的。表-2为DS1302的日历、时间寄存器内容:“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,时钟开始运行。“WP”是写保护位,在任何的对时钟和RAM的写操作之前,“WP”必须为0。当“WP”为1时,写保护位防止对任一寄存器的写操作。2、DS1302的控制字DS1302的控制字如表2所示。控制字节的高有效位(位7)必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入DS1302中,位6如果0,则表示存取日历时钟数据,为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为1表示进行读操作,为0表示进行写操作。5控制字节总是从
18、最低位开始输出。表2 DS1302的控制字格式1RAM/CKA4A3A2A1A0RD/WR3、数据输入输出(I/O)在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时,数据被写入DS1302,数据输入从低位即位0开始。同样,在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据,读出数据时从低位0位到高位7。如图5所示:图5 DS1302读/写时序图4、DS1302的寄存器DS1302有12个寄存器,其中有7个寄存器与日历、时钟相关,存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表3。 表3 DS1302的日历、时间寄存器写寄存器读寄存器Bit7Bit6Bit5B
19、it4Bit3Bit2Bit1Bit080H81HCH10秒秒82H83H10分分84H85H12/24010时时AM/PM86H87H0010日日8A8B00000星期8C8D10年年8EH8FHWP0000000此外,DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类:一类是单个RAM单元,共31个,每个单元组态为一个8位的字节,其命令控制字为C0HFDH,其中奇数为读操作,偶数为写操作;另一类为突发方式下的RAM寄存器,此方式下可一次性读写所
20、有的RAM的31个字节,命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。3.5 按键模块设计本系统采用了5个按键,其中4个采用独立按键,因为这种方法查询方便,程序简单,可节省CPU资源,按键电路如图6所示,4个独立按键分别与AT89C52的P3.3、P3.4、P3.5、P3.6接口相图6 按键电路对图6中的各个按键做一下说明:set键:按下SET键进入时间校准状态,按一下显示时间的调整,按两下显示年月日的调整;up键:当按下set键后,up进行set选定项(如:分钟)的加操作;down键:当按下set键后,down进行set选定项(如:分钟)的减操作;chose键:当按下set键后,chose就会对年
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