基于单片机的时钟设计和实现 电气自动化专业.doc

摘要 随着时间的推移，事物的发展越来越趋向于高科技，单片机的出现，受到了社会各界的广泛关注，这是由于单片机具备丰富的功能。单片机的特点为：尺寸小，价格低，抗干扰强，开发容易等。运用的范围也很广，如检测，仪表，电子，机电等设备的各方面都有不可或缺的作用。多功能电子钟是我们最常见的计时工具之一，用STC89C52单片机研究的多功能电子钟系统，加上必要电路，构成了一个能调整误差的多功能数字电子钟。本文论述了其工作原理，对各个功能模块进行了详细的分析和研究，此外还对系统的工作流程以及具备的各项功能进行详细的介绍，从而判断设计方案正确与否。使用C语言对系统的软件部分进行编程,再用keil进行调试分析，通过PROTEL99SE进行电路模拟，可以让单片机显示年、月、日、时、分、秒、周并具有校准功能和和闹钟提醒功能，除此之外还具有测量环境的温湿度功能。 关键词 : 电子钟；STC89C52； 单片机 I Abstract With the passage of time, the development of things tends to be more and more high-tech. The emergence of single-chip computers has attracted widespread attention from all walks of life, which is due to the rich functions of single-chip computers. The characteristics of MCU are: small size, low price, strong anti-interference, easy development and so on. The scope of application is also wide, such as detection, instrumentation, electronics, mechanical and electrical equipment in all aspects have an indispensable role. Multifunctional electronic clock is one of the most common timing tools. The multi-functional electronic clock system studied by STC89C52 microcontroller and the necessary circuit constitute a multi-functional digital clock that can adjust errors. In this paper, the working principle of the system is discussed, and the function modules are analyzed and studied in detail. In addition, the working flow and functions of the system are introduced in detail, so as to judge whether the design scheme is correct or not. The software part of the system is programmed by C language, then debugged and analyzed by keil, and simulated by PROTEL99SE. The microcontroller can display the year, month, day, hour, minute, second, week, and has the function of calibration and alarm clock reminder. Besides, it also has the function of measuring the temperature and humidity of the environment. Key words : electronic clock; STC89C52; Single chip microcomputer III 目录 摘要 I Abstract II 目录 IV 第一章 绪论 7 1.1课题研究的意义 7 1.2设计要求 7 1.3系统的关键技术 7 1.4设计思路 8 第二章 电子钟简介 11 2.1 电子时钟简介 11 2.2电子时钟的基本特点 11 2.3电子时钟的原理 11 第三章 方案论证与设计 13 3.1单片机芯片的选择方案和论证 13 3.1.1单片机的选择 14 3.1.2显示器的选择 15 3.1.3电源的选择 15 3.2总体框图设计 15 第四章 主要元件介绍 17 4.1 STC89C52单片机的介绍 17 4.1.1 STC89C52单片机主要功能及PDIP封装 17 4.1.2 STC89C52引脚介绍 17 4.1.3 STC89C52最小系统介绍 19 3.2 DS1302时钟芯片介绍 20 4.2.1 DS1302引脚介绍 21 4.2.2 DS1302使用方法 21 4.3 1602字符液晶介绍 23 4.3.1 1602液晶概述 23 4.3.2 1602引脚介绍 23 4.3.3 1602字符液晶使用方法 24 第五章 系统的硬件设计 25 5.1单片机简介 25 5.2Protel99SE简介 26 5.2时钟电路模块设计 27 5.3误差校正模块设计 29 5.4显示模块的设计 31 5.5 DHT11温湿度采集模块 33 第六章 系统的软件设计 37 6.1程序开发软件简介 38 6.2程序流程图 41 6.3 DS1302时钟程序流程图 43 6.4 LCD显示程序流程图 44 第七章 系统的调试与分析 47 7.1系统制作 47 7.2硬件调试 48 7.3软件调试 51 第八章 总结 55 致 谢 57 参考文献 59 附录 61 附录A：中文译文 61 附录B：英文原文 61 V 第一章 绪论 1.1课题研究的意义 时间就是金钱，说明时间对我们来说很珍贵，怎么去掌控时间，分配时间是从古至今都不能忽视的问题。随着时代的不断进步，电子技术水平也在不断的提升，时间作为我们最宝贵的财富，对于时钟的准确度要求也在不断提高。从而导致人们对时间更方便，更精确，更灵活的追求，传统的时钟已经不能完全满足人们日益增长的需求了。电子产品的更新换代速度是很快的，所以需要设计出更适合人们使用的多功能数字电子钟。许多电子钟都已经有了闹钟功能，计时功能，温度检测功能等，同时单片机在电子钟领域的运用范围是非常广的。 以单片机为载体设计一个的多功能数字电子钟，不仅需要熟悉单片机的设计原理而且也需要研究单片机的扩展的应用。另外越来越流行的液晶显示的多功能电子钟，被大范围应用在个人住宅以及各种公共场所中，还有定时功能，自动打铃，自动报警，定时开关等功能都是钟表数字化的普及拓展的功能。电子钟的数字化极大的方便了人们的需求，精确度也超过传统的时钟，还对传统时钟的功能进行了完善和创新，其计时功能更加精确使用方便。可以进行掌握分配时间，并且还可以研发出温度检测功能等。所以，多功能数字电子钟作为设计课题值得研究。 1.2设计要求 论文是以单片机为载体做一个多功能数字电子钟。电子钟开启后，LCD屏幕显示年、月、日、时、分、秒、周，还有温湿度，倒计时等，设置4个操作键：分别是时间设置按键，误差调整，闹钟设置按键，时间设置按键。主要研究内容如下： 1、具有年、月、日、时、分、秒、周等功能； 2、具备年、月、日、时、分、秒、周校准功能； 3、具有温湿度测量功能； 4、具有阴历时间查询功能； 5、具有闹钟设置功能； 1.3系统的关键技术 本次设计系统采用单片机作为主控制系统，单片机是整个系统最为主要的部分。通过单片机的IO引脚来实现不同的功能不同的数据处理。那么什么是单片机呢？简要的介绍一下单片机的系统，单片机如下图1.1所示。 图1.1 可以看到单片机就是一个黑色的芯片，这里面的集成度非常的高，是将各种的资源进行缩小，优化然后集成到一个芯片上。白色的引脚是单片机的IO管脚。对系统来说可以作为控制进行输出，也可以作为输入进行数据的采集。 单片机的封装是不同的上图1.1中都是单片机，他们的厂家不同，封装不同，一个是贴片的FQTP封装，这种优点就是体积小，做出的产品小型化。另一个STC的是DIP直插封装。优点就是配合上插座可以随意插拔，更换方便。对这两种单片机的使用是不同的，使用的时候具体的需要根据相关的手册来使用。单片机的发展也是在不断的进步，不断的更新。 本次系统就是采用这种芯片来实现整体的系统协调。整体的系统运转来实现系统的整体功能。需要掌握的关键技术是控制单片机的IO口。单片机IO如果作为输出，首先需要将引脚的方向设置，设置为输入或者输出。单片机的IO引脚输出的是数字量，这个我们必须要知道。也可以说是输出TTL电平，再次直达表意就是输出“0”或者“1”所有的功能都是在“0”与“1”的组合中来实现的。数据的采集是单片机的IO口作为输入，单片机对传感器件，芯片进行数据的采集。采集到的数据根据编写的程序在单片机中就有了数据。通过运算，处理数据实现其具体的功能状态。完成系统的预期目标。 单片机系统中的关键实现点，掌握单片机的应用单片机的数据输入采集，单片机的信号输出，就是掌握了一半的系统关键技术，也为本次的课题设计打下了坚实的基础。 1.4设计思路 电子时钟能够将时间用数字的形式表现出来，它与老式的钟表相比，显示更加清晰、计时更加精准、取消了内部的机械结构，所以随处可见：小到大家手中的手表，大到各种公共场所以及办公场所使用的大型数字时钟等。这种电子时钟的内部由计时模块、晶振模块；；温湿度测量；校时电路；时分秒计数器。 此次利用STC89S52单片机来完成对系统的控制工作，系统的显示电路包括闹钟模块，温度测量模块，日期显示器，键盘模块等，此次设计的数字时钟系统能够实现对时间的实时显示，并且能够显示到具体秒数，报警模式和温度控制模块设计用于使用四个键SB0，SB1，SB2，SB3执行正常时钟显示，定时和报警时间设置。 数字电子钟由第二信号发生器，计数器，计数器，解码显示器和定时电路。第二个信号发生器通常是通过分频晶体振荡器或555振荡器得到的，秒和分钟都由一个十六进制数和一个十六进制计数器组成，时间由24位数字组成，由24位数字组成。显示部分包括解码和数字显示，定时电路包括门电路和开关。 利用74160N来对输出模式进行选择，可以选择十进制数也可以选择十六进制数，在通过数字显示屏将输出信号进行显示，利用各种内部运算，，使用函数信号发生器输出脉冲信号使用。 由于必须校准时钟，因此电路可以选择串行进位模式，每个位可以快速访问脉冲以执行校准。 15 第二章 电子钟简介 2.1 电子时钟简介 在此次设计的过程中选择AT89C51单片机作为系统的核心控制单元，通过汇编语言对系统的软件进行编程，显示模块需要显示出六位数字分别对应小时，，分钟和秒。最新的电子时钟是基于微控制器的计时工具，使用延迟程序生成1秒钟的特定时间中断，利用60进一的方法实现时钟计时。实现24小时实现计时功能，是我们日常生活中必不可少的东西。