電子時鐘設(shè)計(jì)報告

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CHANGCHUNINSTITUTEOFTECHNOLOGY

基于單片機(jī)的數(shù)字電子時鐘設(shè)計(jì)

DigitalElectronicClockandItsRealization

BasedonSingleChipComputer

實(shí)習(xí)名稱單片機(jī)實(shí)習(xí)報告實(shí)習(xí)題目基于單片機(jī)的數(shù)字電子時鐘系統(tǒng)專業(yè)班級電子0842班姓名姜春喜、丁冬、呂強(qiáng)、林潤光學(xué)號19、13、26、24

成績評定

考核內(nèi)容成績實(shí)習(xí)表現(xiàn)實(shí)習(xí)報告

實(shí)習(xí)成果和辯論綜合評定成績電氣與信息學(xué)院

2023年10月24號

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基于單片機(jī)的數(shù)字電子時鐘設(shè)計(jì)

摘要:

本文設(shè)計(jì)了一個采用LCD液晶屏幕顯示系統(tǒng)，以AT89C52單片機(jī)為核心，可以分別設(shè)定小時、分鐘和秒；秒鐘復(fù)位功能，秒復(fù)位鍵按下時，秒回到00；日期、時間切換功能；實(shí)現(xiàn)鬧鐘功能、鬧鐘開啟和關(guān)閉、秒表功能的數(shù)字電子鐘。該數(shù)字電子鐘使用12MHZ晶振與AT89C52單片機(jī)相連接,通過軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)了以24小時為一個周期,同時顯示小時、分鐘和秒的要求。在定時時間到時有LCD顯示。該電子鐘設(shè)有6個按鍵按鈕S1、S2、S3、S4、S5和S6鍵,使之具備了時間設(shè)置、清零、定時和復(fù)位功能。

關(guān)鍵詞:數(shù)字電子鐘AT89C52單片機(jī)LCD液晶顯示DS1302時鐘芯片

DigitalElectronicClockandItsRealization

BasedonSingleChipComputer

Abstract:ThispaperdesignsadigitalelectronicclockadoptingLCDliquid

crystalscreendisplaysystem,basedonchipAT89C52asthecorecontroller,whichcandisplayandsethour,minute,secondandsecondresetfunction,whenthesecondresetkeyispushed,timeofsecondwouldreturntozero.Atthesametime,thechipAT89C52canachievethefunctionofswitchingdateandtime,andbringoutalarmsettingfunction.Thisdigitalelectronicclockuses12MHZXTLcombinedwithchipAT89C51achievetherequireof24-hourcircleanddisplayhour,minuteandsecondthroughsoftwareprogramming.LCDshowsthealarmwhentimeisup.Thisdigitalelectronicclockhassixkeys，suchasS1,S2,S3,S4,S5andS6,whichprovidetimesetting,zeroclearing,clockingandresetfunction.

Keywords:digitalelectronicclockchipAT89C52LCDliquid

crystalscreenDS1302chipontimealarm

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0引言：

數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)與制作可采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，也可以采用單片機(jī)來完成。若用數(shù)字電路完成，所設(shè)計(jì)的電路相當(dāng)繁雜，其功能也主要依靠于數(shù)字電路的各功能模塊的組合來實(shí)現(xiàn)，焊接的過程比較繁雜，成本也十分高。若用單片機(jī)來完成，由于其功能的實(shí)現(xiàn)主要是通過軟件編程來完成，那么就降低了硬件電路的繁雜性，而且成本也有所降低。所以在該設(shè)計(jì)與制作中采用單片機(jī)AT89C52，它是低功耗、高性能的CMOS型8位單片機(jī)，片內(nèi)帶有8KB的Flash存儲器，且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程，還采用了DS1302時鐘芯片、LCD1602顯示芯片，使得設(shè)計(jì)電路十分簡單。

1總電路設(shè)計(jì)：

1.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

1.1.1液晶顯示器原理及功能：

液晶顯示器以其體積小、功耗低、界面美觀大方等諸多優(yōu)點(diǎn)，在通信、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、家用電器等低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在本設(shè)計(jì)中應(yīng)用的是字符型LCD1602，引腳圖如圖1，表1為各引腳功能。

字符型液晶顯示模塊是一類專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶顯示模塊。每一個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符。點(diǎn)陣字符位之間空有一個點(diǎn)距的間隔起到了字符間距和行距的作用。LCD1602原理圖采用8位數(shù)據(jù)傳送、間接控制方式。所謂間接控制方式就是通過單片機(jī)的并行接口與液晶顯示模塊直接連接，單片機(jī)通過對這些接口的操作，實(shí)現(xiàn)對液晶顯示模塊的控制，完成相應(yīng)的顯示。使用LCD做數(shù)據(jù)顯示，一旦數(shù)據(jù)寫入LCD，數(shù)據(jù)就會一直顯示在液晶屏上，不必像數(shù)碼管顯示那樣要定時掃描才能將數(shù)據(jù)顯示，其顯示效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過數(shù)碼管顯示。

液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表2是DM-162內(nèi)部的顯示地址。

表2DM-162內(nèi)部的顯示地址

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表1LCD功能說明圖1LCD器件圖1.1.2時鐘芯片DS1302的性能特點(diǎn)和工作原理

DS1302是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時時鐘電路，它可以對年、月、周、日、時、分、秒進(jìn)行計(jì)時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.0-5.5V、它采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。其主要性能指標(biāo)如下：

（1）實(shí)時時鐘具有能計(jì)算2100年之前的年、月、日、時、分、秒的能力，還具有閏年補(bǔ)償?shù)墓δ埽?/p>

（2）31*8b暫存數(shù)據(jù)寄放器RAM；（3）串行I/O口方式使得引腳數(shù)量最少；（4）寬范圍的工作電壓：2.0-5.5；

（5）工作電壓為2.0V時，工作電流小于300mA；

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（6）讀寫時鐘或RAM數(shù)據(jù)時，有兩種傳送方式，即單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送（字符組方式）；（7）8腳DIP封裝或可選的8腳SOIC封裝；（8）簡單的三線接口；（9）與TTL兼容（Vcc=5V）；

（10）可選擇工業(yè)級溫度范圍：-40℃~+85℃；

（11）在DS1302基礎(chǔ)上增加的特性：對VCC1有可選擇的涓細(xì)電流充電能力，雙電源引腳用于主電源和備份電源供應(yīng)，備份電源引腳可由電池或大容量電容輸入，附加的7B暫存存儲器。

DS1302的引腳如圖2所示，其元件圖為圖3，其中VCC1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的狀況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由VCC1和VCC2兩者中的較大者供電。X1和X2是振蕩器，外接32.768KHz晶振。RST是復(fù)位、片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制規(guī)律，允許地址、命令序列送入以為寄放器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。

DS1302有12個寄放器，其中有7個寄放器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)為BCD碼形式。此外，DS1302還有年份寄放器、控制寄放器、充電寄放器、時鐘突發(fā)寄放器及與RAM相關(guān)的

寄放器等。時鐘突發(fā)寄放器可一次性順序讀寫除充電寄放器外所有寄放器的內(nèi)容。DS1302與RAM相關(guān)的寄放器分為兩類：一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8為的字節(jié)，其命令控制字為C0H~FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作，另一個為突發(fā)方式下的RAM寄放器，此方式下可一次性讀寫所有RAM的31個字節(jié)，命令控制字為FEH（寫）、

圖3DS1302元件圖圖2DS1302引腳圖

FFH（讀）。

1.1.3鍵盤：

在單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，按鍵主要有兩種方式：一種是直接按鍵，另一種是矩陣編

碼鍵盤。在本次試驗(yàn)中，為了減小電路板，所以減少了鍵盤的個數(shù)，采用直接按鍵方式。直

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接按鍵方式是通過判斷按鍵端口的電平來識別按鍵操作，當(dāng)按鍵被按下時，與其相連的引腳為低電平。鍵盤電路如圖4所示。

在正常顯示模式下，按S1進(jìn)入時間設(shè)置模式，按一下設(shè)置秒位，按兩下設(shè)置分鐘位，按三下設(shè)置小時位，按四下設(shè)置日期，按五下設(shè)置月份，按六下設(shè)置年份，再按一下返回設(shè)置秒位；S2為時間上調(diào)鍵，可向后調(diào)理時間；

圖4按鍵電路

S3為時間下調(diào)鍵，可向前調(diào)理時間；S4退出時間設(shè)置模式，可在設(shè)置時間后回到正常時鐘狀態(tài)。

在正常時鐘狀態(tài)下，按S4進(jìn)入鬧鐘設(shè)置模式，按一下設(shè)置秒位，按兩下設(shè)置分鐘位，按三下設(shè)置小時位，再按一下返回設(shè)置秒位，S2為時間上調(diào)鍵，可向后調(diào)理時間，S3為時間下調(diào)鍵，可向前調(diào)理時間，S1退出。在正常顯示模式下，按住S3顯示日歷。在按住S3的同時按下S2，開啟/關(guān)閉鬧鐘，松開S3退出日歷顯示。

在正常顯示模式下，按S2進(jìn)入秒表，S1開始計(jì)時（此時按S2可以返回時鐘顯示，秒表可以后臺運(yùn)行）。再按S1暫停（此時按S2可以返回時鐘顯示，暫停時間數(shù)據(jù)可以保存），此時按S1可以繼續(xù)計(jì)時，按S4清零。按S2退出秒表功能。

在正常顯示模式下，按下S2同時按S3開啟/關(guān)閉鬧鐘，并且不進(jìn)入秒表功能。在任何模式下，按下S5,時鐘秒位歸零。

1.1.4復(fù)位電路：

復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號。為可靠起見,電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號,以防電源開關(guān)通斷引起的抖動而影響復(fù)位。復(fù)位電路如圖5所示。復(fù)位電路可以使LCD顯示歸零。

圖5復(fù)位電路

1.1.5晶振電路：

系統(tǒng)采用頻率為12MHz的晶振,外接晶振及電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性及起振的快速性。晶振電路如圖6所示。

圖6晶振電路

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1.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2.1

主程序包括：單片機(jī)初始化、時鐘芯片初始化、LCD初始化、掃描各功能鍵、時間顯示、時間設(shè)置、鬧鐘設(shè)置、秒表、日歷顯示、鬧鐘開啟/關(guān)閉等子程序。

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1.2.2

時間調(diào)整子程序分為六部分，分別對時鐘的秒、分、時、日、月、年位進(jìn)行調(diào)整。使用+1及-1鍵修改數(shù)據(jù)，并對調(diào)整后的數(shù)據(jù)進(jìn)行溢出修正以確保時鐘能正常運(yùn)行。

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1.2.3

秒表子程序?qū)崿F(xiàn)秒表計(jì)時功能，在秒表的三種使用狀態(tài)—準(zhǔn)備、計(jì)時、暫停狀態(tài)—對三個功能鍵進(jìn)行掃描。在秒表計(jì)時和暫停狀態(tài)，時鐘可以卻換出秒表功能進(jìn)入正常顯示模式，描邊計(jì)時會進(jìn)入后臺運(yùn)行，暫停數(shù)據(jù)保存。秒表功能使用定時器T0為其控制提供標(biāo)準(zhǔn)時鐘?；诂F(xiàn)代電子秒表設(shè)計(jì)，取10ms為最低單位。

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1.2.4

秒鐘復(fù)位功能使用外部中斷INT0，當(dāng)外部中斷被觸發(fā)時，暫停時鐘運(yùn)行，對時鐘芯片秒位重新賦值為“00〞。為了避免在秒表功能運(yùn)行時，秒鐘復(fù)位功能影響其計(jì)時的確鑿度。外部中斷INT0優(yōu)先級低于定時器T0。

2終止語

該文以AT89C52為核心部件，設(shè)計(jì)了外圍時鐘電路、鍵盤電路及液晶顯示器