【正文】 第 1 頁 共 50 頁 1 湖南 信息科學 職業(yè) 學院 畢業(yè)論文（設計） 題 目： 基于單片機的電子時鐘設計 作者姓名： 周向陽 學 號： 1001010206 專 業(yè)： 10 應用電子技術 指導教師： 李仲春 2022 年 3 月 第 2 頁 共 50 頁 2 目 錄 湖南信息科學職業(yè) 學院 ..................................................... 43 畢業(yè)設計（論文）任務書 ................................................... 43 湖南信息科學職業(yè)學院 ..................................................... 44 畢業(yè)設計（論文）開題報告 ................................................. 44 湖南信息科學職業(yè)學院 ..................................................... 45 畢業(yè)設計（論文）開題報告 ................................................. 45 摘要 ........................................................................ 3 1 緒論 ...................................................................... 4 課題研究的背景 ........................................................ 4 課題的研究目的與意義 .................................................. 4 二十一世紀是數字化技術高速發(fā)展的時代，而單 片機在數字化高速發(fā)展的時代扮演 著極為重要的角色。 .................................................. 4 課題解決的主要內容 .................................................... 4 2 系統(tǒng)的總體設計 ............................................................ 5 系統(tǒng)方案的構想與確 定 .................................................. 5 器件的選用 ............................................................ 5 單片機的選擇 .......................................................... 5 系統(tǒng)硬件電路設計 ...................................................... 7 系統(tǒng)硬件框圖 .......................................................... 7 AT89S51 單片機 ........................................................ 7 8 位移位寄存器 74LS164（串行輸入，并行輸出） .......................... 11 ds1302............................................................... 15 主程序 ............................................................... 18 從 1302 讀取日期和時間程序 ............................................ 19 編程環(huán)境 PROTEUS ...................................................... 20 用 PROTEUS ISIS 對電子萬年歷的硬件電路設計 ............................ 20 用 PROTEUS ISIS 進行電子萬年歷的仿真測試 .............................. 24 結論 ....................................................................... 27 致謝 ....................................................................... 28 參考文獻 ................................................................... 29 附錄 ....................................................................... 30 附錄 1 ................................................................... 30 第 3 頁 共 50 頁 3 摘 要 本文介紹了基于 AT89C51 單片機的多功能電子萬年歷的硬件結構和軟硬件設計方法。系統(tǒng)以 AT89C51 單片機為控制器，以串行時鐘日歷芯片 DS1302 記錄日歷和時間， 它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償等多種功能。萬年歷采用直觀的數字顯示，可以 在 LED上 同時顯示年、月、 日、周日、時、分、秒，還具有時間校準等功能。此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點，具有廣闊的市場前景。 關鍵字 AT89C51； 電子萬年歷 ； DS1302 第 4 頁 共 50 頁 4 1 緒論 課題研究的背景 隨著科技的快速發(fā)展，時間的流逝 ,從觀太陽、擺鐘到現在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀錄。它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償等多種功能，而且 DS1302 的使用壽命長，誤差小。對于數字電子萬年歷采用直觀的數字顯示，可以同時顯示年、月、日、時、分、秒和溫度等信息，還具有時 間校準等功能。該電路采用 AT89C51 單片機作為核心，功耗小，能在 3V的低壓工作，電壓可選用 3~5V 電壓供電。 此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。 課題的研究目的與意義 二十一世紀是數字化技術高速發(fā)展的時代，而單片機在數字化高速發(fā)展的時代扮演著極為重要的角色。電子萬年歷的開發(fā)與研究在信息化時代的今天亦是當務之急，因為它應用在學校、機關、企業(yè)、部隊等單位禮堂、訓練場地、教學室、公共場地等場合，可以說遍及人們生活的 每一個角落。所以說電子萬年歷的開發(fā)是國家之所需，社會之所需，人民之所需 。 由于社會對信息交換不斷提高的要求及高新技術的逐步發(fā)展，促使電子萬年歷發(fā)展并且投入市場得到廣泛應用。 課題解決的主要內容 本課題所研究的 電子萬年歷 是單片機控制技術的一個具體應用，主要研究內容包括以下幾個方面： （ 1）選用 電子萬年歷 芯片時，應重點考慮 功能實在、使用方便、單片存儲、低功耗、抗斷電的器件。 （ 2）根據選用的電子萬年歷芯片設計外圍電路和單片機的接口電路。 （ 3）在硬件設計時，結構要盡量簡單實用、易于實現，使系統(tǒng)電路盡量簡單 。 （ 4）根據硬件電路圖，在開發(fā)板上完成器件的焊接。 （ 5）根據設計的硬件電路，編寫控制 AT89C51 芯片的單片機程序。 （ 6）通過編程、編譯、調試，把程序下載到單片機上運行，并實現本設計。 （ 7）在硬件電路和軟件程序設計時，主要考慮提高人機界面的友好性，方便用戶操作等因素。 （ 8）軟件設計時必須要有完善的思路，要做到程序簡單，調試方便。 第 5 頁 共 50 頁 5 2 系統(tǒng)的總體設計 單片機電子萬年歷的制作有多種方法，可供選擇的器件和運用的技術也有很多種。所以，系統(tǒng)的總體設計方案應在滿足系統(tǒng)功能的前提下，充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境，所選 的結構要簡單使用、易于實現，器件的選用著眼于合適的參數、穩(wěn)定的性能、較低的功耗以及低廉的成本。 系統(tǒng)方案的構想與確定 系統(tǒng)的功能往往決定了系統(tǒng)采用的結構，經過成本，性能，功耗等多方面的考慮決定用三個 8 位 74LS164 串行接口外接 LED 顯示器， RESPACK8 對單片機AT89C51進行供電，時間芯片 DS1302連接單片機 AT89C51。從而實現電子萬年歷的功能。 器件的選用 單片機 AT89C51 電容 RESPACK8 三個 74LS164串行接口 傳感器 DS1302 單片機的選擇 單 片機自 70年代問世以來以微處理器（ MPU）技術及超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展為先導，用廣泛的應用領域拉動得到蓬勃發(fā)展，單片機功能正日漸完善。單片機的應用，使許多領域的技術水平和自動化程度大大提高，可以說當今世界正在經受一場以單片機技術為標志的新技術革命浪潮的沖擊。主要單片機類型如下： (1)MCS51系列單片機 MCS51系列單片機主要是指 Intel公司生產的以 51位內核的單片機芯片，具有 8 位 CPU、 4K 字節(jié) ROM、 128 字節(jié) RAM、可擴展外部 64K 字節(jié) RAM 和 ROM、 2個 16位的定時器 /計數器、 4個 8位 并行 I/O 口、 1個全雙工串行 I/O 口、 21字節(jié)的專用寄存器、 5 個中斷源、片內自帶振蕩器、片內單總線等功能部件。 （ 2） AT89C51 單片機 AT89C51單片機的主要特性如下： ? 與 MCS51產品指令系統(tǒng)完全兼容 第 6 頁 共 50 頁 6 ? 4K字節(jié)的在線編程 Flash存儲器， 1000次擦寫周期 ? ～ 的工作電壓范圍 ? 全靜態(tài)工作模式： 0～ 33MHz ? 三級程序存儲器鎖 ? 128 8字節(jié)內部 RAM ? 32個可編程 I/O口線 ? 2個 16位定時 /計數器 ? 6個中斷源 ? 全雙工串行 UART通道 ? 低功耗空閑和掉電模式 ? 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng) ? 看門狗（ WDT）及雙數據指針 ? 掉電標識和快速編程特性 ? 具有掉電狀態(tài)下的中斷恢復功能 ? 靈活的在系統(tǒng)編程（ ISP字節(jié)或頁寫模式） 由于 AT89C51單片機片內有 4K字節(jié)的在線編程 Flash存儲器，可以擦寫 1000次，具有掉電模式，而且具有掉電狀態(tài)下的中斷恢復功能，對設計開發(fā)非常實用。所以選用 AT89C51單片機作為電子萬年歷芯片的控制單片機。 第 7 頁 共 50 頁 7 3 系統(tǒng)硬件的設計 根據上述所確定的系統(tǒng)方案構想，下面進行系統(tǒng)硬件電路的具體設計，系統(tǒng)的總體結構框圖如圖所示。 系統(tǒng)硬件電路設計 系統(tǒng)硬件框圖 系統(tǒng)硬件框圖如圖 31 圖 31 系統(tǒng)硬件框圖 AT89S51 單片機 本系統(tǒng)采用的是美國 ATMEL公司生產的 AT89C51單片機，首先我們來熟悉一下 AT89C51單片機的外部引腳和內部結構。 AT89C51單片機有 40個引腳。 ? Vcc：電源電壓 +5V ? GND：接地 ? P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數據總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 時鐘芯片 DS1302 串口 AT89C51 P2口 LED 顯示器 驅動電路 第 8 頁 共 50 頁 8 在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8位）和數據總線服用，在訪問期間激活內部上拉電阻。 在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時要求外接上拉電阻。 ? P1口： P1口是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O， P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4個 TTL邏輯門電路。對端口寫“ 1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 Flash 編程和程序校驗期間， P1接收低 8位地址。 ? P2口： P2口是一個帶內部