【正文】 1基于單片機(jī)實(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄一、引言 10二、系統(tǒng)原理與器件選擇 11 設(shè)計(jì)要求 ...........................................................................................................................................................11 設(shè)計(jì)背景條件 ...................................................................................................................................................11 系統(tǒng)基本方案的選擇 .......................................................................................................................................11 電路設(shè)計(jì)框圖 11 單片機(jī)芯片的選擇方案 12 顯示模塊的選擇方案 12 時(shí)鐘芯片的選擇方案 12 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn) .......................................................................................................................................12. 1 單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì) 13. 2 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì) 13. 3 顯示模塊的設(shè)計(jì) 14. 4 DS1302 電路原理及說(shuō)明 15. 5 動(dòng)態(tài)掃描芯片 ZLG7290 的工作原理 19三、軟件設(shè)計(jì) 22 程序流程框圖 ...................................................................................................................................................22 ZLG7290 如何與單片機(jī)進(jìn)行通信 ..................................................................................................................22 DS1302 如何與單片機(jī)進(jìn)行通信 ....................................................................................................................29四、系統(tǒng)調(diào)試 32 硬件測(cè)試 ..........................................................................................................................................................32 軟件測(cè)試 ..........................................................................................................................................................32 測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)論 ......................................................................................................................................322 測(cè)試結(jié)果分析 32 測(cè)試結(jié)論 33五、總結(jié) 35六、致謝詞 36七、參考文獻(xiàn) 37附錄一：系統(tǒng)電路圖附錄二：系統(tǒng)程序清單3一、引言20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時(shí)候，這種遺忘無(wú)傷大雅。但是，一旦重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。電子實(shí)時(shí)鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)，分，秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。廣泛用于個(gè)人家庭，車站，碼頭辦公室等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?。由于?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著 CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機(jī)模塊中最常見的是電子實(shí)時(shí)鐘，電子實(shí)時(shí)鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究電子實(shí)時(shí)鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。4二、系統(tǒng)原理與器件選擇 設(shè)計(jì)要求（1） 、畫出電路設(shè)計(jì)原理圖。（2） 、綜合運(yùn)用 AT89S52 開發(fā)設(shè)計(jì)具有一定功能的單片機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)行軟、硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試。（3） 、電子鐘的格式為：時(shí)：分：秒。具有一定的計(jì)時(shí)功能。（4） 、通過(guò)按鍵進(jìn)行控制，具有鬧鐘，整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。 設(shè)計(jì)背景條件（1） 、鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。（2） 、培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力。（3） 、熟悉單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)、研制的過(guò)程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟。（4） 、熟悉時(shí)鐘芯片 DS130動(dòng)態(tài)掃描芯片 ZLG7290 與七段碼顯示譯碼器的使用。 系統(tǒng)基本方案的選擇 電路設(shè)計(jì)框圖AT89S52單片機(jī)DS1302 時(shí)鐘模塊LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示模塊 按鍵控制模塊5 單片機(jī)芯片的選擇方案采用 AT89S52,片內(nèi) ROM 全都采用 Flash ROM；能以 3V 的超低壓工作；同時(shí)也與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容。該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為 8KB ROM 存儲(chǔ)空間，同樣具有 89C51 的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。所以選擇采用 AT89S52 作為主控制系統(tǒng). 顯示模塊的選擇方案采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描,LED 數(shù)碼管價(jià)格適中, 對(duì)于顯示數(shù)字最合適,而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí),占用的單片機(jī)口線少。所以采用了 LED 數(shù)碼管作為顯示。I 2C 串行接口，提供鍵盤中斷信號(hào)，方便與處理器接口?？沈?qū)動(dòng)8 位共陰數(shù)碼管或 64 只獨(dú)立 LED 和 64 個(gè)按鍵?？煽貟呙栉粩?shù)，可控任一數(shù)碼管閃爍。8 個(gè)功能鍵，可檢測(cè)任一鍵的連擊次數(shù)。無(wú)需外接元件即直接驅(qū) LED，可擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)電壓。 時(shí)鐘芯片的選擇方案采用 DS1302 時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS1302 芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高,位的 RAM 做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓 ～ 范圍內(nèi)， 時(shí)耗電小于 300nA。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)本電路是由AT89S52單片機(jī)為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作。時(shí)鐘電路由DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，～。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可6采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31*8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器?？僧a(chǎn)生年、月、日、周日、時(shí)、分、秒，具有使用壽命長(zhǎng)，精度高和低功耗等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能。在每個(gè)顯示刷新周，ZLG7290 按照掃描位數(shù)寄存器（ScanNum ）指定的顯示位數(shù)N，把顯示緩存DpRam0~DpRamN 的內(nèi)容按先后循序送入LED驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，減少N值可提高每位顯示掃描時(shí)間的占空比，以提高 LED亮度，顯示緩存中的內(nèi)容不受影響。. 1 單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì)AT89S52 單片機(jī)為 40 引腳雙列直插芯片,有四個(gè) I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS51 單片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（P0 、P PP3） ，每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如下圖所示,18 引腳和 19 引腳接時(shí)鐘電路,XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端, 9 引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路,20 引腳為接地端,40 引腳為電源端。如圖1 所示7VCCC120PFC220PFC310uFK0RESETVCCR11KVCCAT89S52R30200P10/T1 P11/T2P123 P134P145 P156P167 P178P33/INT113 P32/INT012P35/T115 P34/T014EA/VP31 X119X218 RESET9P37/RD17 P36/WR16P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28RXD(P30) 10TXD(P31) 11ALE/P 30PSEN 29VCC40GND20MOSIMISOSCKT1T0LS?圖1 最小系統(tǒng)原理. 2 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)圖2 示出 DS1302 的引腳排列，其中 Vcc1 為后備電源，Vcc2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1+ 時(shí)，Vcc2 給 DS1302 供電。當(dāng)Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)，DS1302 由 Vcc1 供電。X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。 RST 是復(fù)位/片選線，通過(guò)把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST 輸入有兩種功能：首先，RST 接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；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。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電動(dòng)行時(shí)，在 Vcc 大于等于 之前， RST 必須保持低電平。只有在SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平，I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向） 。SCLK 始終是輸入端。8R1310KR1410KR1510KVCCY2VCCAT89S521VCC2 2X13X2 4GND8 VCC17 SCLK6 I/O5 /RSTLS?SPEAKERP10/T1 P11/T2P123 P134P145 P156P167 P178P33/INT113 P32/INT012P35/T115 P34/T014EA/VP31 X119X218 RESET9P37/RD17 P36/WR16P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28RXD(P30) 10TXD(P31) 11