西華大學單片機課程設計之基于單片機與DS1302的數字鬧鐘

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上課程設計說明書 課 程 名 稱: 單片機應用課程設計 課 程 代 碼: 題 目: 數字鬧鐘的設計 學 生 姓 名: 學 號: 7 年級/專業(yè)/班: 2011級機電2班 學院(直屬系) : 機械工程與自動化學院 指 導 教 師: 張恕遠 數字鬧鐘的設計摘要電子時鐘主要是利用電子技術將時鐘電子化、數字化，擁有時鐘精確、體積小、界面友好、可擴展性能強等特點，被廣泛應用于生活和工作當中。另外，在生活和工農業(yè)生產中，也常常需要溫度，這就需要電子時鐘具有多功能性。本設計主要為實現一款可正常顯示時鐘/日歷、帶有定時鬧鈴的多功能電子時鐘。本文對當前電子鐘開發(fā)手段進行了比較和分析，最終

2、確定了采用單片機技術實現多功能電子時鐘。本設計應用AT89C52芯片作為核心，LCD1062進行顯示，使用DS1302實時時鐘日歷芯片完成時鐘/日歷的基本功能。這種實現方法的優(yōu)點是電路簡單，性能可靠，實時性好，時間精確，操作簡單，編程容易。該電子時鐘可以應用于一般的生活和工作中，也可通過改裝，提高性能，增加新功能，從而給人們的生活和工作帶來更多的方便。關鍵詞：電子時鐘；多功能；AT89C52；時鐘日歷專心-專注-專業(yè)目 錄摘要I1、設計任務、目的、思路12、總體設計方案23、電路原理的設計33.1        &

3、#160;  DS1302原理及電路33.2           晶振電路33.3           復位電路原理及電路43.4        LCD1602原理及電路43.5         &#

4、160; DS18B20電路53.6           按鍵電路及功能53.7           蜂鳴器電路64、軟件系統設計74.1          系統工作流程圖74.2           軟件系統

5、構成85、系統調試與結果96、課程設計體會107、參考文獻11附錄： 程序代碼121、設計任務、目的、思路（1）任務用LCD顯示出月、日、分、星期和溫度，三四個按鍵可對時間進行校正，并能實現鬧鐘功能。（2）目的1、掌握電子時鐘的基本工作方式。2、進一步熟悉DS1302及DS18B20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程和程序調試。（3）思路利用AT89C52的特點及DS1302的特點，設計一種基于DS1302單片機控制，再利用LCD顯示的數字鐘。本系統硬件利用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、

6、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。2、總體設計方案LCD1602液晶顯示模塊DS1302時鐘模塊AT89C52單片機按鍵模塊蜂鳴器模塊晶振電路18B20溫度模塊復位電路根據系統設計的要求和設計思路，確定該系統的系統設計結構圖。如圖所示。硬件電路主要由AT89C52單片機控制器單元、DS1302時鐘電路、復位電路、DS18B20溫度模塊、按鍵模塊、晶振電路、蜂鳴器模塊、LCD1602液晶顯示模塊等構成。3、電路原理的設計3.1 DS1302原理及電路如下所示本設計使用的實時時鐘電路芯片是美國DALLAS公司生產的

7、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 入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。圖3.1-1圖3.1-23.2 晶振電路如下AT89S52在工作時需要外部提供時鐘信號，因此，本設計選擇在其18腳19腳之間接上12MHz的晶振，為單片機提供1

8、s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3.23.3 復位電路原理及電路如下在AT89C52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。根據此原理，本設計采用上電復位和按鍵復位嵌套在系統中，增強了系統的實用性。圖3.33.4 LCD1602原理及電路如下LCD1602液晶顯示是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符

9、間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數字）。以其微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在各種小系統中得到了更廣泛的應用。本設計中使用的液晶顯示模塊是LCD1602。圖3.43.5 DS18B20電路如下DS18B20，常用的溫度傳感器，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強，精度高的特點。圖3.53.6 按鍵電路如下圖3.6按鍵功能說明：KEY0為時鐘調節(jié)功能鍵，第一次按KEY0時，時間停止且光標在年處閃爍。第二次按KEY0時，光標在月處

10、閃爍。第三次按KEY0時，光標在日處閃爍。第四次按KEY0時，光標在星期處閃爍。第五次按KEY0時，光標在時處閃爍。第六次按KEY0時，光標在日處閃爍。第七次按KEY0時，光標在秒處閃爍。光標閃爍時可用KEY1增加相應的值或KEY2減少相應的值。第八次按KEY0時，保存了修改的時間值并返回顯示時間。KEY3為鬧鐘功能鍵。第一次按KEY3時，進入鬧鐘設置頁面，光標在鬧鐘開關處閃爍。第二次按KEY3時，光標在分處閃爍。第三次按KEY3時，光標在時處閃爍。光標閃爍時，同樣可以用KEY1與KEY2修改相應的值。當鬧鐘響起時，1分鐘后自動關閉。3.7 蜂鳴器電路如下圖3.74、軟件系統設計4.1、系統工

11、作流程圖開始時間及LCD初始化鍵盤是否按下 y 設置時間（向DS1302寫入）讀取DS1302時間 NLCD顯示時間蜂鳴器響鬧鐘是否開起及鬧鐘時間是否到 Y 圖4.1系統工作流程圖4.2軟件系統構成 軟件系統包含引腳定義及變量申明、LCD顯示部分、DS1302部分、鍵盤掃描部分、DS18B20溫度部分、主函數等等。 LCD部分對不變的顯示部分進行LCD初始化，將需要變化的部分分開顯示，如將年、月、日、星期顯示在第一行，將時、分、秒、溫度、鬧鐘設置顯示在第二行。 DS1302對將要顯示的時間送入LCD進行顯示，以及對調整后的時間進行接收存儲計算及送入LCD重新顯示。 鍵盤掃描部分對鍵盤進行掃描，

12、修改時間時按鍵使數據的改變而送入DS1302進行時間的修改，以及鬧鐘時間的修改。 DS18B20部分對硬件采集到的環(huán)境溫度進行數據轉換并送入LCD顯示。5、系統調試與結果系統調試過程利用Proteus繪制出相應硬件電路后進行仿真，出現液晶顯示無法正常顯示的問題。經過思考和查閱的資料發(fā)現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仿真能夠正確的現實時間，但燒入學習板出現亂碼現實不能正常工作。經過反復檢查及思考發(fā)現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

13、對應起來。最后根據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，最終現實了功能。系統調試結果：圖5.16、課程設計體會本設計利用單片機AT89C512控制串行實時時鐘芯DS1302構成數字時鐘電路，實現計時功能。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，時鐘芯片帶有后備電池。該時鐘功能強大，性能優(yōu)越，能為很多領域，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計的設計與制作，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計理念，要設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論。通過這次學習，讓我對該軟件有了更熟悉的了解，我們應

14、該自己動手，實際操作，才會有更深刻的理解。7、參考文獻1 黃惟公單片機原理與應用技術：西安電子科大出版社20072 張毅剛MC-51單片機應用設計（二版）：哈工大出版社 20053 宋戈. 黃鶴松. 51單片機應用開發(fā)范例大全：人民郵電出版社 20104 劉建清. 51單片機新穎實例非常入門與視頻演練：電子工業(yè)出版社20125 郭天祥. 新概念51單片機C語言教程：電子工業(yè)出版社 2009附錄：程序代碼：#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*-引腳定義-*/sbit RST=P3

15、5; /DS1302片選sbit DIO=P34; /DS1302數據信號sbit SCLK=P36; /DS1302時鐘信號sbit ACC7=ACC7;sbit ACC0=ACC0;sbit LCD_E=P27; /液晶使能端sbit LCD_RS=P26; /液晶數據命令選擇端sbit LCD_RW=P25; /液晶讀寫選擇端sbit key0=P10; /功能鍵sbit key1=P11; /增大鍵sbit key2=P12; /減小鍵sbit key3=P13;/鬧鐘調節(jié)按鍵sbit beep=P33;/蜂鳴器sbit DQ=P37; /18b20溫度輸入輸出端 void INITI

16、AL_1302(); /初始化1302uchar READ_1302(uchar addr); /讀1302 void WRITE_1302(uchar addr,uchar date);/寫1302uint temp;/定義整型的溫度數據float f_temp; /定義浮點型的溫度數據char hour,minute,second,week,day,month,year,tem;unsigned char num,num1,flag;bit alarmon,alarmoff;uchar xx,yy;unsigned char clkhh=0,clkmm=0,clkflag,clkvalue

17、;unsigned char str1="20 - - "unsigned char str2=" : : . C "unsigned char str3="alarm : "void delay(uchar z);/延時函數void LCD_WRITE_COM(uchar com);/LCD寫函數void LCD_WRITE_DATA(uchar date);/LCD寫數據void LCD_WRITE_SFM(uchar addr,uchar date);/LCD寫時分秒void LCD_WRITE_NYR(uchar addr,u

18、char date);/LCD寫年月日void LCD_WRITE_WEEK(uchar week);/LCD寫星期void LCD_INITIAL();/LCD初始化void LCD_WRITE_TEMP(uchar addr,uchar temp);/LCD寫溫度void keyscan();/鍵盤掃描void dis_temp(uint t);void tempchange(void);void tempwritebyte(uchar dat);uchar tempread(void);bit tempreadbit(void);void dsreset(void);uint get_t

19、emp();/獲取溫度/*主函數*/ void main() LCD_INITIAL(); /液晶初始化 INITIAL_1302(); /DS1302初始化 dsreset(); while(1) keyscan(); /按鍵掃描if(flag=0) /當標志位為0，允許讀取DS1302數據，將數據送入液晶顯示 second=READ_1302(0x81); LCD_WRITE_SFM(6,second); minute=READ_1302(0x83); LCD_WRITE_SFM(3,minute); hour=READ_1302(0x85); LCD_WRITE_SFM(0,hour);

20、 week=READ_1302(0x8b); LCD_WRITE_WEEK(week); day=READ_1302(0x87); LCD_WRITE_NYR(8,day); month=READ_1302(0x89); LCD_WRITE_NYR(5,month); year=READ_1302(0x8d); LCD_WRITE_NYR(2,year); tempchange(); dis_temp(get_temp(); /*LCD1602*/void delay(uchar z) /1602de延時函數 unsigned char x,y; for(x=z;x>0;x-) for(

21、y=110;y>0;y-);void LCD_WRITE_COM(uchar com) /1602寫函數 LCD_RS=0; LCD_RW=0; LCD_E=1; P0=com; delay(5); LCD_E=0;void LCD_WRITE_DATA(uchar date) /1602寫數據 LCD_RS=1; LCD_RW=0; LCD_E=1; P0=date; delay(5); LCD_E=0;void LCD_WRITE_SFM(uchar addr,uchar date) /LCD寫時分秒 unsigned char shi,ge; shi=date/10; ge=dat

22、e%10; LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+addr); LCD_WRITE_DATA(0x30+shi); LCD_WRITE_DATA(0x30+ge); void LCD_WRITE_NYR(unsigned char addr,unsigned char date)/LCD寫年月日 char shi,ge; shi=date/10; ge=date%10; LCD_WRITE_COM(0x80+addr); LCD_WRITE_DATA(0x30+shi); LCD_WRITE_DATA(0x30+ge);void LCD_WRITE_CLK(unsigned char

23、 addr,unsigned char date)/LCD寫鬧鐘 char shi,ge; shi=date/10; ge=date%10; LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+addr); LCD_WRITE_DATA(0x30+shi); LCD_WRITE_DATA(0x30+ge);void LCD_WRITE_WEEK(uchar week)/LCD寫星期 LCD_WRITE_COM(0x80+11); switch(week) case 1: LCD_WRITE_DATA('S');delay(5); LCD_WRITE_DATA('U'

24、);delay(5); LCD_WRITE_DATA('N');break; case 2: LCD_WRITE_DATA('M');delay(5); LCD_WRITE_DATA('O');delay(5); LCD_WRITE_DATA('N');break; case 3: LCD_WRITE_DATA('T');delay(5); LCD_WRITE_DATA('U');delay(5); LCD_WRITE_DATA('E');break; case 4: LCD_WRI

25、TE_DATA('W');delay(5); LCD_WRITE_DATA('E');delay(5); LCD_WRITE_DATA('D');break; case 5: LCD_WRITE_DATA('T');delay(5); LCD_WRITE_DATA('H');delay(5); LCD_WRITE_DATA('U');break; case 6: LCD_WRITE_DATA('F');delay(5); LCD_WRITE_DATA('R');del

26、ay(5); LCD_WRITE_DATA('I');break; case 7: LCD_WRITE_DATA('S');delay(5); LCD_WRITE_DATA('A');delay(5); LCD_WRITE_DATA('T');break; void LCD_WRITE_TEMP(uchar addr,uchar temp)/LCD寫溫度 LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+addr); LCD_WRITE_DATA(0x30+temp);void CLK_INITIAL(uchar addr,ucha

27、r clknum)/鬧鐘初始化uchar i;char shi,ge; shi=clknum/10; ge=clknum%10;LCD_WRITE_COM(0x38); LCD_WRITE_COM(0x0c); LCD_WRITE_COM(0x06);LCD_WRITE_COM(0x80);LCD_WRITE_COM(0x80+0x40);/液晶第二行顯示for(i=0;i<16;i+) LCD_WRITE_DATA(str3i); delay(5);LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+addr);LCD_WRITE_DATA(shi/10+0x30);LCD_WRITE_D

28、ATA(ge%10+0x30);void LCD_INITIAL()/LCD初始化 unsigned char i;LCD_WRITE_COM(0x38); LCD_WRITE_COM(0x0c); LCD_WRITE_COM(0x06);LCD_WRITE_COM(0x80);for(i=0;i<16;i+)/液晶第一行顯示 LCD_WRITE_DATA(str1i); delay(5);LCD_WRITE_COM(0x80+0x40);/液晶第二行顯示for(i=0;i<16;i+) LCD_WRITE_DATA(str2i); delay(5);/*1302*/void WR

29、ITE_1302(uchar addr,uchar date)/向1302寫數據 unsigned char i; RST=0; SCLK=0; RST=1; for(i=8;i>0;i-) SCLK=0; ACC=addr; DIO=ACC0; addr>>=1; SCLK=1; for(i=8;i>0;i-) SCLK=0; ACC=date; DIO=ACC0; date>>=1; SCLK=1; RST=0;unsigned char READ_1302(unsigned char addr)/從1302讀數據 unsigned char i,dat

30、e1,date2; RST=0; SCLK=0; RST=1; for(i=8;i>0;i-) SCLK=0; ACC=addr; DIO=ACC0; addr>>=1; SCLK=1; for(i=8;i>0;i-) ACC7=DIO; SCLK=1; ACC>>=1; SCLK=0; RST=0; date1=ACC; date2=date1/16; date1=date1%16; date1=date1+date2*10; return(date1) ;void INITIAL_1302()/初始化1302 WRITE_1302(0x80,READ_1

31、302(0x81)&0x7f); /啟動DS1302 0x80寫秒地址/*鍵盤掃描部分*/void keyscan() if(key0=0)/確認功能鍵按下 delay(20); if(key0=0)/去抖 while(!key0);/釋放 num+; switch(num) case 1: flag=1; /修改時間，禁止從DS1302讀數據 LCD_WRITE_COM(0x0f); /光標開始閃爍 LCD_WRITE_COM(0x80+3);/第一次按下，光標定位到年位置 break; case 2: LCD_WRITE_COM(0x80+6);/第二次按下，光標定位到月位置 br

32、eak; case 3: LCD_WRITE_COM(0x80+9);/第三次按下，光標定位到日位置 break; case 4: LCD_WRITE_COM(0x80+13);/第四次按下，光標定位到星期位置 break; case 5: LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+1);/第五次按下，光標定位到時位置 break; case 6: LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+4);/第六次按下，光標定位到分位置 break; case 7:LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+7);/第七次按下，光標定位到秒位 break; case 8: num=0;/

33、第八次按下，記錄清零 LCD_WRITE_COM(0x0c);/不顯示光標 WRITE_1302(0x8E,0x00); /允許寫操作 0x8E寫保護 WRITE_1302(0x80,(second/10*16)+second%10);/將調節(jié)后的秒寫入DS1302 WRITE_1302(0x82,(minute/10*16)+minute%10);/將調節(jié)后的分寫入DS1302 WRITE_1302(0x84,(hour/10*16)+hour%10);/將調節(jié)后的時寫入DS1302 WRITE_1302(0x8a,(week/10*16)+week%10);/將調節(jié)后的星期寫入DS1302

34、 WRITE_1302(0x86,(day/10*16)+day%10);/將調節(jié)后的日寫入DS1302 WRITE_1302(0x88,(month/10*16)+month%10);/將調節(jié)后的月寫入DS1302 WRITE_1302(0x8c,(year/10*16)+year%10);/將調節(jié)后的年寫入DS1302 WRITE_1302(0x8E,0x80); /開寫保護 flag=0; /時間修改完畢，允許液晶從DS1302讀數據 break; if(num!=0) if(key1=0)/確認增大鍵按下 delay(20); if(key1=0)/增大鍵確實按下 while(!key

35、1);switch(num) case 1:year+;/調節(jié)年 if(year=100)year=0; LCD_WRITE_NYR(2,year);/將調節(jié)后的年送入液晶顯示 LCD_WRITE_COM(0x80+3);/光標回到指定處break; case 2: month+;/調節(jié)月 if(month=13)month=0; LCD_WRITE_NYR(5,month);/將調節(jié)后的月送入液晶顯示 LCD_WRITE_COM(0x80+6);/光標回到指定處break; case 3: day+;/調節(jié)日 if(day=32)day=0; LCD_WRITE_NYR(8,day);/將調

36、節(jié)后的日送入液晶顯示 LCD_WRITE_COM(0x80+9);/光標回到指定處 break; case 4: week+; if(week=8)week=0; LCD_WRITE_WEEK(week);/將調節(jié)后的星期送入液晶顯示 LCD_WRITE_COM(0x80+13);/光標回到指定處 break; case 5: hour+; if(hour=24)hour=0; LCD_WRITE_SFM(0,hour);/將調節(jié)后的小時送入液晶顯示 LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+1);/光標回到指定處 break; case 6: minute+; if(minute=60

37、)minute=0; LCD_WRITE_SFM(3,minute);/將調節(jié)后的分送入液晶顯示 LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+4);/光標回到指定處 break; case 7: second+; if(second=60)second=0; LCD_WRITE_SFM(6,second);/將調節(jié)后的秒送入液晶顯示 LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+7);/光標回到指定處 break;default:break; if(key2=0)/確認減小鍵按下 delay(20); if(key2=0)/減小鍵確實按下 while(!key2);switch(num)

38、 case 1: year-;/調節(jié)年 if(year=-1)year=99; LCD_WRITE_NYR(2,year); LCD_WRITE_COM(0x80+3); break; case 2: month-;/調節(jié)月 if(month=-1)month=12; LCD_WRITE_NYR(5,month); LCD_WRITE_COM(0x80+6); break; case 3: day-;/調節(jié)日 if(day=-1)day=31; LCD_WRITE_NYR(8,day); LCD_WRITE_COM(0x80+9); break; case 4: week-;/調節(jié)星期 if(

39、week=0)week=7; LCD_WRITE_WEEK(week); LCD_WRITE_COM(0x80+13); break; case 5: hour-;/調節(jié)時 if(hour=-1)hour=23; LCD_WRITE_SFM(0,hour); LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+1); break; case 6: minute-;/調節(jié)分 if(minute=-1)minute=59; LCD_WRITE_SFM(3,minute); LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+4); break; case 7: second-;/調節(jié)秒 if(second

40、=-1)second=59; LCD_WRITE_SFM(6,second); LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+7); break; default:break; /*鬧鐘部分*/ if(key3=0)/鬧鐘調節(jié)鍵delay(20);if(key3=0)while(!key3);num1+; switch(num1) case 1: CLK_INITIAL(6,clkhh); CLK_INITIAL(9,clkmm); flag=1; LCD_WRITE_COM(0x0f); /光標開始閃爍 LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+12);/第一次按/下，光標定位到鬧鐘

41、開關位置 break; case 2: LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+10);/第二次按下，/光標定位到鬧鐘分鐘位置 break; case 3: LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+7);/第二次按下，/光標定位到鬧鐘分鐘位置 break; case 4: num1=0; LCD_WRITE_COM(0x0c); LCD_INITIAL(); flag=0; break; if(num1!=0) if(key1=0)/確認增大鍵按下 delay(20); if(key1=0)/增大鍵確實按下 while(!key1);switch(num1)case 1: cl

42、kflag+; switch(clkflag) case 1:clkvalue=1; LCD_WRITE_DATA('O'); LCD_WRITE_DATA('N'); LCD_WRITE_DATA(' ');LCD_WRITE_COM(0X80+0X40+12);break; case 2:clkvalue=0; clkflag=0;LCD_WRITE_DATA('O');LCD_WRITE_DATA('F');LCD_WRITE_DATA('F');LCD_WRITE_COM(0X80+0X40+12);break; ;break;case 3: clkhh+;if(clkhh=24)clkhh=0;LCD_WRITE_CLK(6,clkhh);LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+7);/光標回到指定處break; case 2: clkmm+;if(clkmm=60)clkmm=0;LCD_WRITE_CLK(9,clkmm);LCD_WRITE_COM(0x80+0x40+10);/光標回到指定處break; defa