【正文】 單片機(jī)原理及應(yīng)用 —— 基于 Proteus 和 Keil C 實(shí) 習(xí) 報(bào) 告 課程名： 利用單片機(jī)及 DS1302 制作電子時(shí)鐘 摘 要 為了進(jìn)一步熟悉 51單片機(jī)的編程以及學(xué)習(xí)電子時(shí)鐘的相關(guān)設(shè)計(jì)方法，在老師的指導(dǎo)下我們進(jìn)行了本次電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)。 我們?cè)趯?shí)習(xí)期間基于 51單片機(jī) —— AT89C51和時(shí)鐘芯片 DS1302設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了電子時(shí)鐘顯示。在 PCB板制作完成并且調(diào)試成功之際，為了進(jìn)一步提高自己的動(dòng)手能力和編程能力，對(duì)這次電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)和制作的過程中遇到的問題及設(shè)計(jì)思路做一次總結(jié)。 本電子時(shí)鐘是一種利用 時(shí)鐘芯片 DS1302及 51單片機(jī)來顯示時(shí)、分、秒和年、月的裝置。默認(rèn)顯示為時(shí)間，由四個(gè)按鍵分別控制定時(shí)設(shè)置、時(shí)間調(diào)整、分鐘調(diào)整、日期顯示；設(shè)計(jì)電路工作電源為 5V；由 4位 LED數(shù)碼管顯示時(shí)間，格式為時(shí)時(shí)分分，中間點(diǎn)每隔 1S亮暗；有備用電池，掉電后再上電能正常顯示時(shí)間。 電子時(shí)鐘大體可以分為三大模塊，數(shù)碼管的顯示模塊、 DS1302 時(shí)鐘芯片與單片機(jī)的時(shí)鐘模塊和按鍵與單片機(jī)的模塊。 單片機(jī)在 5V 電壓下，各個(gè)模塊正常工作。單片機(jī)從 DS1302 芯片中讀出一組時(shí)間日期數(shù)據(jù)，同時(shí)單片機(jī)通過按鍵設(shè)置當(dāng)前要求顯示的信息給單片機(jī) 。單片機(jī)接收到各個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，把各個(gè)數(shù)據(jù)顯示出來。 目錄 一、總體設(shè)計(jì) ................................................... 4 設(shè)計(jì)目的 ................................................ 4 硬件功能描述 ............................................ 4 設(shè)計(jì)方案選擇 ............................................ 4 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 .......................................... 4 二、電子時(shí)鐘軟件和硬件設(shè)計(jì) ..................................... 5 硬件電路設(shè)計(jì) ............................................ 5 工作原理 ........................................... 5 單元模塊電路 ....................................... 5 元器件清單 ......................................... 6 軟件設(shè)計(jì) ................................................ 7 程序設(shè)計(jì)流程 ....................................... 7 三、電路調(diào)試 ................................................... 7 四、心得體會(huì) ................................................... 8 五、參考文獻(xiàn) ................................................... 9 附錄Ⅰ： ...................................................... 10 附錄Ⅱ：程序清單 .............................................. 11 附錄Ⅲ： ...................................................... 19 一、總體設(shè)計(jì) 此電子時(shí)鐘利用 AT89C51 單片機(jī)和時(shí)鐘芯片 DS1302 設(shè)計(jì)完成。 設(shè)計(jì)目的 通過對(duì)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步熟練掌握單片機(jī)編程方法及思想。 通過對(duì)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，掌握實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302 的使用方法。 通過對(duì)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步掌握獨(dú)立式 鍵盤的編程控制并認(rèn)識(shí)獨(dú)立式鍵盤在實(shí)際中的運(yùn)用。 通過對(duì)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)對(duì)單片機(jī)的興趣及動(dòng)手能力。并在此過程中學(xué)會(huì)對(duì)程序的逐步調(diào)試。 硬件功能描述 數(shù)字鐘能夠完成 24 小時(shí)制計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)初始化值為 00:00:00，用戶可以通過按鍵調(diào)整時(shí)鐘的初值實(shí)現(xiàn)校時(shí)功能，并且可以通過按鍵設(shè)定一個(gè) 24 小時(shí)以內(nèi)任意時(shí)刻的鬧鈴，用戶可以手動(dòng)選擇鬧鈴的開或者關(guān)兩種狀態(tài)。 設(shè)計(jì)方案選擇 計(jì)時(shí)方案： 方案 1：采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 現(xiàn)在市場上有許多實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成電路，如 :DS128 DS288 DS1302等。 這些實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片具備年、月、日、時(shí)、分、 秒計(jì)時(shí)功能和多點(diǎn)定時(shí)功能，計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)的更新每秒自動(dòng)進(jìn)行一次，不 需要程序干預(yù)。因此，在工業(yè)實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)中多采用這這一類專用芯片來 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。 方案 2：是用單片機(jī)內(nèi)的可編程定時(shí)器。 利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行中斷定時(shí)， 配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒的計(jì)時(shí)。該方案節(jié)省硬件成本，但程序設(shè)計(jì) 較復(fù)雜。 顯示方案： 一個(gè)良好的顯示模塊對(duì)一個(gè)系統(tǒng)非常重要，所有操作結(jié)果和計(jì)時(shí)結(jié)果，都要通過顯示模塊來顯示出來。同時(shí)顯示模塊提供了良好的人機(jī)交互平臺(tái)。 常用的顯示模式有 LED 7段數(shù)碼管顯示 、點(diǎn)陣顯示和液晶顯示。 液晶顯示屏（ LCD）具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但由于液晶其成本偏高。在使用時(shí)，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶的顯示芯片。 鑒于 LED 7段數(shù)碼管成本低，也比較容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，最終確定使用共陽極數(shù)碼管來顯示。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 任務(wù)： 設(shè)計(jì)一個(gè)可調(diào)時(shí)及日期顯示的電子時(shí)鐘 要求： 用 DS1302來實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的計(jì)算 用 7 段 LED 來顯示時(shí)間 加獨(dú)立式鍵盤來進(jìn)行調(diào)時(shí) 二、電子時(shí)鐘 軟件和硬件設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì) 工作原理 此電子時(shí)鐘可顯示的時(shí)間范圍為： 2020 年 1 月 1 日 0 點(diǎn)至 2100 年 12 月31 日 23 時(shí) 59 分。此時(shí)鐘在正常計(jì)時(shí)模式下具有自動(dòng)調(diào)整每月的天數(shù)的變化，并用內(nèi)接電池對(duì)時(shí)間保持。時(shí)間為 24 小時(shí)至。 接通電源對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，按定時(shí)設(shè)置鍵確定被修改位的值。用時(shí)鐘芯片記憶當(dāng)前時(shí)間并保持，待下次接通電源無須調(diào)整能正確顯示當(dāng)前時(shí)間。 定時(shí)設(shè)置： 菜單按鍵，松開按鍵時(shí)有效 此按鍵實(shí)現(xiàn)鬧鈴功能，設(shè)定一個(gè)時(shí)間，此時(shí)四位數(shù)碼管第四位的小數(shù)點(diǎn)亮起，表示有鬧鈴設(shè)置；當(dāng)鬧鈴是可按此鍵結(jié) 束鬧鈴。 時(shí)、分調(diào)整 : 加一鍵，松開按鍵有效 當(dāng)定時(shí)設(shè)置鍵選中要修改的位時(shí)，如分（分閃爍時(shí)），按此鍵可以使分的值從當(dāng)前值開始加一，加至 60 時(shí)變?yōu)?00（ 59 過后即顯示 00，不顯示 60）；而時(shí)則在加至 24 時(shí)變?yōu)?00（ 23 過后即顯示 0，不顯示 24）；日在加至 32時(shí)變?yōu)?00（即 31 過后即顯示 0，不顯示 32） 。月在加至 13 時(shí)變?yōu)?00（即12 過后即顯示 0，不顯示 13）；年在至 2100 時(shí)變?yōu)?2020（即 2099 過后即顯示 2020，不顯示 2100） 日期顯示 : 年、月顯示鍵，松開按鍵有效 按下此鍵松開后，顯示為日期， 5 秒后 自動(dòng)返回時(shí)間顯示。 單元模塊電路 1 獨(dú)立按鍵模塊 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0. 0/ A D 0 39P 0. 1/ A D 1 38P 0. 2/ A D 2 37P 0. 3/ A D 3 36P 0. 4/ A D 4 35P 0. 5/ A D 5 34P 0. 6/ A D 6 33P 0. 7/ A D 7 32P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 3. 0/ R X D 10P 3. 1/ T X D 11P 3. 2/ INT 0 12P 3. 3/ INT 1 13P 3. 4/ T 0 14P 3. 7/ R D 17P 3. 6 /W R 16P 3. 5/ T 1 15P 2. 7/ A 1 5 28P 2. 0/ A 8 21P 2. 1/ A 9 22P 2. 2/ A 1 0 23P 2. 3/ A 1 1 24P 2. 4/ A 1 2 25P 2. 5/ A 1 3 26P 2. 6/ A 1 4 27U1A T 89 C5 1RS T 5S CL K 7I/O 6X12X23V CC 1 8V CC 2 1U2DS 13 0 2R910 kR 1 010 kR 1 110 kR 1 210 kB13. 6 V定時(shí)設(shè)置時(shí)調(diào)整分調(diào)整日期顯示 系統(tǒng)有四個(gè)獨(dú)立按鍵，分別接至單片機(jī) 、 、 、 。 2 顯示模塊 2 3 4 5 6 7 8 91R P 14 .7 KR42KR52kR62