電子時鐘設(shè)計DS1302基于51單片機

1、安 康 學 院單片機課程設(shè)計報告書 課題名稱：電子時鐘的設(shè)計（DS1302）姓 名：學 號：院 系：電子與信息工程系專 業(yè)：電子信息工程指導教師：時 間：2012年6月一、設(shè)計任務及要求：1、設(shè)計任務：設(shè)計一個能夠顯示年月日及時分秒的電子時鐘。2、要 求：利用單片機芯片AT89C52，和DS1302芯片，使得數(shù)碼管7SEG-MPX8-A-BLUE顯示年月日和時間，時間和年月日分開顯示，屏幕顯示時間。指導教師簽名： 年 月 日 二、指導教師評語：此次課程設(shè)計，該學生積極參與，積極思考，有問題及時提問，和同學配合良好，充分發(fā)揮了自由創(chuàng)新的設(shè)計思想，并且學會使用芯片AT89C52和Protues軟件

2、實現(xiàn)了具有顯示年月日和時間功能的電子時鐘。此設(shè)計滿足設(shè)計要求，希望該學生繼續(xù)保持。指導教師簽名： 年 月 日 三、成績評定：指導教師簽名： 年 月 日四、系部意見：系部蓋章： 年 月 日設(shè)計項目成績評定表設(shè)計報告書目錄一、設(shè)計目的1二、設(shè)計思路1三、設(shè)計過程13.1系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖13.2 MCU微控制器電路23.3 LCD液晶顯示電路43.4 實時時鐘電路53.5 復位電路53.6 晶振電路6四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果6五、主要元器件與設(shè)備7六、課程設(shè)計體會7七、參考文獻8一、設(shè)計目的1、掌握電子時鐘的基本工作方式。2、進一步熟悉DS1302芯片的特性。3、通過使用各基本指令，進一步熟練掌握單片機的編

3、程和程序調(diào)試。二、設(shè)計思路利用AT89C52的特點及DS1302的特點，設(shè)計一種基于DS1302單片機控制，再利用數(shù)碼管顯示的數(shù)字鐘。本系統(tǒng)硬件利用AT89S52作為CPU進行總體控制，通過DS1302時鐘芯片獲取準確詳細的時間（年、月、日、周、日、時、分、秒準確時間），對時鐘信號進行控制，同時利用液晶顯示芯片LCD1602對時間進行準確顯示年、月、日、周、日、時、分、秒。三、設(shè)計過程3.1系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖圖1系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖圖2 系統(tǒng)軟件流程圖根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求和設(shè)計思路，確定該系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示。硬件電路主要由MCU微處理控制器單元、DS1302時鐘電路、儲存器、復位電路、晶振電

4、路、數(shù)碼管顯示模塊構(gòu)成。3.2 MCU微控制器電路AT89S52作為系統(tǒng)的核心控制元件，只有它能正常工作后才能使其它的元件進入正常工作狀態(tài)。因此，下面對AT89S52進行必要的說明，AT89S52的管腳如圖3所示。圖3 AT89S52的管腳1）VCC：40腳，供電電壓，一般接+5V電壓。2）GND：20腳，接工作地。3）P0口：18腳，P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上電阻。但是P0口在程序校驗作為輸出指令字節(jié)時

5、，需要外部加上拉電阻，一般上拉電阻選4.7K10K為宜。本設(shè)計中用5.1K的排阻對P0口進行上拉電平。4）P1口：3239腳，P1口是一個內(nèi)部具有上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。P1端口寫入“1”后，被內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為作輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。5）P2口：2027腳，P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。6）P3口：1017腳，P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電

6、阻的8 位雙向I/O 口，P3 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。7）RESET：9腳，復位輸入端。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。8）ALE/P非：30腳，當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于系統(tǒng)校驗。9）PSEN：29腳，外部程序存儲器的選通信號。10）RST非/VP：31腳，訪問外部程序存儲器控制信號

7、。當EA非為低電平時，讀取外部程序存儲器；當EA非端為高電平時，則讀取內(nèi)部程序存儲器，設(shè)計中一般接高電平。11）XTAL1：19腳，振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。如采用外部時鐘源時，XTAL1為輸入端。12）XTAL2：18腳，振蕩器反相放大器的輸出端。如采用外部時鐘源時，XTAL2應懸空不接。3.3 LCD液晶顯示電路液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在各種小系統(tǒng)中得到了更廣泛的應用。本設(shè)計中使用的液晶顯示模塊是LCD1602。圖4所示為本設(shè)計LCD1602的連接圖。圖4 LCD1602的連接圖3.4實時時鐘電路本設(shè)計使用的實時時鐘電路芯片是美國D

8、ALLAS公司生產(chǎn)的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路芯片DS1302。VCC1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由VCC1或VCC2兩者中的較大 者供電；當VCC2大于VCC10.2V時，VCC2給DS1302供電；當VCC2小于VCC1時，DS1302由VCC1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST非是復位/片選線，通過把RST非輸 入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。圖5 時鐘電路3.5復位電路在AT89S52單片機中的振蕩器運行時，RST非引腳上保持到少2個機器周期的高電平輸入信號，復位過程即可完成。根

9、據(jù)此原理，本設(shè)計采用上電復位和按鍵復位嵌套在系統(tǒng)中，增強了系統(tǒng)的實用性。本設(shè)計的具體復位圖如下。圖6 復位電路3.6 晶振電路AT89S52在工作時需要外部提供時鐘信號，因此，本設(shè)計選擇在其18腳19腳之間接上12MHz的晶振，為單片機提供1s的機器振蕩周期。其電路連接圖如圖所示。在圖中，電容器C3、C4起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在2050pF。圖7 晶振電路四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果系統(tǒng)調(diào)試過程利用Proteus繪制出相應硬件電路后進行仿真，出現(xiàn)液晶顯示無法正常顯示的問題。經(jīng)過思考和查閱的資料發(fā)現(xiàn)AT89C52的P0在進高電平時沒有接上拉電阻導致LCD1602無法正常顯示時間。修改

10、電路后（P0口接上拉電阻）燒入程序后，程序正常運行，LCD1602準確的顯示。用Proteus仿真能夠正確的現(xiàn)實時間，但燒入學習板出現(xiàn)亂碼現(xiàn)實不能正常工作。經(jīng)過反復檢查及思考發(fā)現(xiàn)仿真軟件上的硬件電路與學習板上的硬件電路不一致無法對應起來。最后根據(jù)學習板的硬件電路修改相應程序及仿真軟件上的硬件電路，最終現(xiàn)實了功能。系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果圖8 調(diào)試結(jié)果五、主要元器件與設(shè)備Protues軟件、AT89C512芯片、DS1302芯片及各電路模塊六、課程設(shè)計體會本設(shè)計利用單片機AT89C512控制串行實時時鐘芯DS1302構(gòu)成數(shù)字時鐘電路，實現(xiàn)計時功能。該電路使用簡單的三線接口，為單片機節(jié)省大量的接口資源，時鐘芯

11、片帶有后備電池。該時鐘功能強大，性能優(yōu)越，能為很多領(lǐng)域，特別是對時鐘工作的準確性和可靠性有較高要求。通過對電子時鐘的設(shè)計的設(shè)計與制作，讓我了解了電子時鐘模塊的編程思想，也讓我明白了電子時鐘的基本原理與設(shè)計理念，要設(shè)計一個電路必須先編好程序，用仿真軟件測試成功后再得出結(jié)論。通過這次學習，讓我對該軟件有了更熟悉的了解，我們應該自己動手，實際操作，才會有更深刻的理解。經(jīng)過這次設(shè)計我學到很多很多的的東西，不僅鞏固了以前所學過的知識，而且通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合的重要性，同時也提高了自己的實際動手能力和獨立思考的能力。最后感謝老師的授課和教導！七、參考文獻1張義和.例說51單片機M.北

12、京：人民郵電出版社，2010年2 閻石編著 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) (第五版) 北京高等教育出版社 2006.15503 蔡明文 馮先成主編 單片機課程設(shè)計 華中科技大學出版社 2007.34陳明螢 編著 8051單片機課程設(shè)計實訓教材 清華大學出版社 20045 康華光 編著 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版） 高等教育出版社 20066 黃智偉 編著 全國大學生電子設(shè)計競賽電路（第一版）航空航天大學出版社 2006.36附錄源程序代碼：#include<reg52.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned charsbit SCK=

13、P36; sbit SDA=P34;sbit RST = P35; bit ReadRTC_Flag;uchar l_tmpdate7=0,0,12,15,5,3,8;uchar l_tmpdisplay8;uchar bianma=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; code uchar read_rtc_address7=0x81,0x83,0x85,0x87,0x89,0x8b,0x8d; code uchar table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40;void

14、Write_Ds1302_Byte(uchar temp); void Write_Ds1302(uchar address,uchar dat );uchar Read_Ds1302 ( uchar address );void Read_RTC(void);/read RTC void Set_RTC(void); /set RTC void InitTIMER0(void);/inital timer0void main(void) InitTIMER0(); /初始化定時器0 Set_RTC(); while(1) if(ReadRTC_Flag) ReadRTC_Flag=0;Rea

15、d_RTC(); l_tmpdisplay0=l_tmpdate2/16;l_tmpdisplay1=l_tmpdate2&0x0f;l_tmpdisplay2=10; /加入"-"l_tmpdisplay3=l_tmpdate1/16;l_tmpdisplay4=l_tmpdate1&0x0f;l_tmpdisplay5=10;l_tmpdisplay6=l_tmpdate0/16;l_tmpdisplay7=l_tmpdate0&0x0f;void InitTIMER0(void) TMOD|=0x01; /定時器設(shè)置 16位 TH0=(6553

16、5-500)/256; TL0=(65535-500)%256; /初始化值 ET0=1; TR0=1; EA=1;void Set_RTC(void) /設(shè)定 日歷unsigned char i,*p,tmp;for(i=0;i<7;i+) /BCD處理DS1302存放的數(shù)據(jù)格式是BCD型tmp=l_tmpdatei/10;l_tmpdatei=l_tmpdatei%10;l_tmpdatei=l_tmpdatei+tmp*16; Write_Ds1302(0x8E,0X00);p=write_rtc_address; /傳地址 for(i=0;i<7;i+) / 7次寫入 秒分

17、時日月周年 Write_Ds1302(*p,l_tmpdatei); /在0x80-0x8c中寫入數(shù)據(jù) p+; Write_Ds1302(0x8E,0x80); void Write_Ds1302( uchar address,uchar dat ) RST=0;_nop_(); SCK=0;_nop_(); RST=1; _nop_(); /啟動 Write_Ds1302_Byte(address); /發(fā)送地址 Write_Ds1302_Byte(dat); /發(fā)送數(shù)據(jù) RST=0; /恢復void Write_Ds1302_Byte(uchar temp) uchar i; for (i

18、=0;i<8;i+) /循環(huán)8次 寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù) SCK=0; SDA=temp&0x01; /每次傳輸?shù)妥止?jié) temp>>=1; /右移一位 SCK=1; void Read_RTC(void) /讀取 日歷uchar i,*p; p=read_rtc_address; /地址傳遞 for(i=0;i<7;i+) /分7次讀取 秒分時日月周年 l_tmpdatei=Read_Ds1302(*p); p+; uchar Read_Ds1302 (uchar address ) uchar i,temp=0x00; RST=0;_nop_();_nop_(); SCK=0;_nop_();_nop_(); RST=1;_nop_();_nop_(); Write_Ds1302_Byte(address); for (i=0;i<8;i+) /循環(huán)8次 讀取數(shù)據(jù) if(SDA) temp|=0x80;/每次傳輸?shù)妥止?jié)SCK=0;temp>>=1;/右移一位_nop_(); _nop_(); _nop_(); SCK=1; RST=0;_nop_(); /以下為DS1302復位的穩(wěn)定時間 _nop_();RST=0;SCK=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SCK=1