【正文】 第 1 頁 共 50 頁 1 湖南 信息科學(xué) 職業(yè) 學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目： 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì) 作者姓名： 周向陽 學(xué) 號： 1001010206 專 業(yè)： 10 應(yīng)用電子技術(shù) 指導(dǎo)教師： 李仲春 2022 年 3 月 第 2 頁 共 50 頁 2 目 錄 湖南信息科學(xué)職業(yè) 學(xué)院 ..................................................... 43 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 ................................................... 43 湖南信息科學(xué)職業(yè)學(xué)院 ..................................................... 44 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 ................................................. 44 湖南信息科學(xué)職業(yè)學(xué)院 ..................................................... 45 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)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(jì)是數(shù)字化技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，而單 片機(jī)在數(shù)字化高速發(fā)展的時(shí)代扮演 著極為重要的角色。 .................................................. 4 課題解決的主要內(nèi)容 .................................................... 4 2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) ............................................................ 5 系統(tǒng)方案的構(gòu)想與確 定 .................................................. 5 器件的選用 ............................................................ 5 單片機(jī)的選擇 .......................................................... 5 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ...................................................... 7 系統(tǒng)硬件框圖 .......................................................... 7 AT89S51 單片機(jī) ........................................................ 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(shí)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(shè)計(jì) ............................ 20 用 PROTEUS ISIS 進(jìn)行電子萬年歷的仿真測試 .............................. 24 結(jié)論 ....................................................................... 27 致謝 ....................................................................... 28 參考文獻(xiàn) ................................................................... 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(jī)的多功能電子萬年歷的硬件結(jié)構(gòu)和軟硬件設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)以 AT89C51 單片機(jī)為控制器，以串行時(shí)鐘日歷芯片 DS1302 記錄日歷和時(shí)間， 它可以對年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以 在 LED上 同時(shí)顯示年、月、 日、周日、時(shí)、分、秒，還具有時(shí)間校準(zhǔn)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(diǎn)，具有廣闊的市場前景。 關(guān)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(shí)間的流逝 ,從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。它可以對年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且 DS1302 的使用壽命長，誤差小。對于數(shù)字電子萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時(shí)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒和溫度等信息，還具有時(shí) 間校準(zhǔn)等功能。該電路采用 AT89C51 單片機(jī)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(diǎn)，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(jì)是數(shù)字化技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，而單片機(jī)在數(shù)字化高速發(fā)展的時(shí)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(shí)代的今天亦是當(dāng)務(wù)之急，因?yàn)樗鼞?yīng)用在學(xué)校、機(jī)關(guān)、企業(yè)、部隊(duì)等單位禮堂、訓(xùn)練場地、教學(xué)室、公共場地等場合，可以說遍及人們生活的 每一個(gè)角落。所以說電子萬年歷的開發(fā)是國家之所需，社會(huì)之所需，人民之所需 。 由于社會(huì)對信息交換不斷提高的要求及高新技術(shù)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(yīng)用。 課題解決的主要內(nèi)容 本課題所研究的 電子萬年歷 是單片機(jī)控制技術(shù)的一個(gè)具體應(yīng)用，主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： （ 1）選用 電子萬年歷 芯片時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮 功能實(shí)在、使用方便、單片存儲(chǔ)、低功耗、抗斷電的器件。 （ 2）根據(jù)選用的電子萬年歷芯片設(shè)計(jì)外圍電路和單片機(jī)的接口電路。 （ 3）在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)要盡量簡單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)電路盡量簡單 。 （ 4）根據(jù)硬件電路圖，在開發(fā)板上完成器件的焊接。 （ 5）根據(jù)設(shè)計(jì)的硬件電路，編寫控制 AT89C51 芯片的單片機(jī)程序。 （ 6）通過編程、編譯、調(diào)試，把程序下載到單片機(jī)上運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)。 （ 7）在硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮提高人機(jī)界面的友好性，方便用戶操作等因素。 （ 8）軟件設(shè)計(jì)時(shí)必須要有完善的思路，要做到程序簡單，調(diào)試方便。 第 5 頁 共 50 頁 5 2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 單片機(jī)電子萬年歷的制作有多種方法，可供選擇的器件和運(yùn)用的技術(shù)也有很多種。所以，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案應(yīng)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(jié)構(gòu)要簡單使用、易于實(shí)現(xiàn)，器件的選用著眼于合適的參數(shù)、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(gòu)想與確定 系統(tǒng)的功能往往決定了系統(tǒng)采用的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過成本，性能，功耗等多方面的考慮決定用三個(gè) 8 位 74LS164 串行接口外接 LED 顯示器， RESPACK8 對單片機(jī)AT89C51進(jìn)行供電，時(shí)間芯片 DS1302連接單片機(jī) AT89C51。從而實(shí)現(xiàn)電子萬年歷的功能。 器件的選用 單片機(jī) AT89C51 電容 RESPACK8 三個(gè) 74LS164串行接口 傳感器 DS1302 單片機(jī)的選擇 單 片機(jī)自 70年代問世以來以微處理器（ MPU）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，用廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)得到蓬勃發(fā)展，單片機(jī)功能正日漸完善。單片機(jī)的應(yīng)用，使許多領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度大大提高，可以說當(dāng)今世界正在經(jīng)受一場以單片機(jī)技術(shù)為標(biāo)志的新技術(shù)革命浪潮的沖擊。主要單片機(jī)類型如下： (1)MCS51系列單片機(jī) MCS51系列單片機(jī)主要是指 Intel公司生產(chǎn)的以 51位內(nèi)核的單片機(jī)芯片，具有 8 位 CPU、 4K 字節(jié) ROM、 128 字節(jié) RAM、可擴(kuò)展外部 64K 字節(jié) RAM 和 ROM、 2個(gè) 16位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、 4個(gè) 8位 并行 I/O 口、 1個(gè)全雙工串行 I/O 口、 21字節(jié)的專用寄存器、 5 個(gè)中斷源、片內(nèi)自帶振蕩器、片內(nèi)單總線等功能部件。 （ 2） AT89C51 單片機(jī) AT89C51單片機(jī)的主要特性如下： ? 與 MCS51產(chǎn)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(chǔ)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(chǔ)器鎖 ? 128 8字節(jié)內(nèi)部 RAM ? 32個(gè)可編程 I/O口線 ? 2個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ? 6個(gè)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(shù)據(jù)指針 ? 掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性 ? 具有掉電狀態(tài)下的中斷恢復(fù)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(jī)片內(nèi)有 4K字節(jié)的在線編程 Flash存儲(chǔ)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(fù)功能，對設(shè)計(jì)開發(fā)非常實(shí)用。所以選用 AT89C51單片機(jī)作為電子萬年歷芯片的控制單片機(jī)。 第 7 頁 共 50 頁 7 3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 根據(jù)上述所確定的系統(tǒng)方案構(gòu)想，下面進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路的具體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 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(jī) 本系統(tǒng)采用的是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的 AT89C51單片機(jī)，首先我們來熟悉一下 AT89C51單片機(jī)的外部引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 AT89C51單片機(jī)有 40個(gè)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(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 時(shí)鐘芯片 DS1302 串口 AT89C51 P2口 LED 顯示器 驅(qū)動(dòng)電路 第 8 頁 共 50 頁 8 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線服用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)要求外接上拉電阻。 ? P1口： P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O， P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL邏輯門電路。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1接收低 8位地址。 ? P2口： P2口是一個(gè)帶內(nèi)部