【正文】 帶日歷電子鐘的設(shè)計(jì)摘 要隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，確實(shí)給人類(lèi)生活帶來(lái)了根本性的改變，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品也已經(jīng)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶。時(shí)間的流逝，至從觀太陽(yáng)、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類(lèi)不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。本文首先描述系統(tǒng)硬件工作原理，并附以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖加以說(shuō)明，著重介紹了本系統(tǒng)所應(yīng)用的各硬件接口技術(shù)和各個(gè)接口模塊的功能及工作過(guò)程；其次，詳細(xì)闡述了程序的各個(gè)模塊和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。本設(shè)計(jì)以數(shù)字集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)，單片機(jī)技術(shù)為核心。本文編寫(xiě)的主導(dǎo)思想是軟硬件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，軟件為主導(dǎo)，來(lái)進(jìn)行各功能模塊的編寫(xiě)。本系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為控制核心，以DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí),，同時(shí)用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)通過(guò)LCD液晶顯示芯片顯示數(shù)據(jù)，所以具有人性化的操作和美觀的效果。關(guān)鍵詞：AT89S52；DS1302；LCD1602液晶顯示；With the design of electric clock calendarABSTRACTWith the rapid development of electronic technology, especially with the emergence of largescale integrated circuits, to human life brought about fundamental changes. Its singlechip technology is the product has entered the tens of thousands of households. The emergence of the electronic calendar to people’s lives is brought about by a lot of convenience.This article will first describe the working principle of the system hardware with the system block diagram to illustrate the structure , highlighted by the application of the system interface technology of the hardware and the interface module functions and work processes, and secondly, the procedures described in detail the various module and the realization of processes. The design of digital integrated circuits technology takes singlechip technology as the core. This article is the guiding philosophy of the preparation of a bination of hardware and software to hardwarebased, to the preparation of various functional modules .AT89S52 in the system for the control of singlechip core to realtime clock circuitry on the DS1302 year, month, day, weekdays, hours, minutes, seconds for time, also has multiple functions, such as a leap year pensation, at the same time with assembly language software design, increase the readability and procedures. LCD display data through the system and therefore have a userfriendly operation and aesthetic results.Key words：AT89S52；DS1302；；LCD1602；39目 錄第一章 緒論 1 選題意義 1 當(dāng)今應(yīng)用領(lǐng)域電子鐘的發(fā)展趨勢(shì) 1 本課題主要研究的內(nèi)容 2第二章 系統(tǒng)方案論證 3 系統(tǒng)具體要求 3 系統(tǒng)基本方案的選擇和論證 3 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證 4 顯示器件的選擇方案和論證 4 時(shí)鐘電路的選擇方案和論證 4 電路設(shè)計(jì)最終方案決定 5第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 5 系統(tǒng)硬件描述 5 芯片介紹 6 AT89S52芯片 6 DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 8 LCD1602液晶顯示芯片 9 系統(tǒng)硬件模塊的設(shè)計(jì) 12 AT89S52主控模塊的設(shè)計(jì) 12 DS1302時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì) 13 LCD1602顯示模塊的設(shè)計(jì) 13第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 14 軟件整體設(shè)計(jì) 15 子模塊設(shè)計(jì) 15 DS1302時(shí)鐘子模塊的設(shè)計(jì) 15 LCD1602顯示子模塊的設(shè)計(jì) 19 軟件測(cè)試 23 測(cè)試結(jié)果及分析 23 測(cè)試結(jié)論 23第五章 系統(tǒng)調(diào)試 24 軟件調(diào)試 24 仿真軟件介紹 24 軟件調(diào)試過(guò)程及結(jié)果分析 25 硬件調(diào)試 26課程設(shè)計(jì)總結(jié) 27致 謝 28參考文獻(xiàn) 29附錄A 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)原理圖 37附錄B 系統(tǒng)源程序 37第一章 緒論 選題意義隨著進(jìn)入21世紀(jì)，現(xiàn)代科技的進(jìn)一步發(fā)展。新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮，電子技術(shù)的發(fā)展更是日新月異?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，電子技術(shù)的應(yīng)用無(wú)處不在，電子技術(shù)正在不斷的改變著我們的生活，改變著我們的世界。在這快速發(fā)展的時(shí)代，時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)是越來(lái)越寶貴，在快節(jié)奏的生活里，人們往往忘記了時(shí)間。一旦遇到重要的事情，忘記時(shí)間這將會(huì)帶來(lái)很大的損失。因此我們需要一個(gè)定時(shí)系統(tǒng)來(lái)提醒這些忙碌的人，而電子鐘可以給人們帶來(lái)了極大的方便，使人們掌握準(zhǔn)確的時(shí)間，從而挽回那些損失。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)可以將CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器以及輸入/輸出(I/O)接口電路等計(jì)算機(jī)的主要部件集成在一塊集成電路芯片上，這樣組成的芯片級(jí)的微型計(jì)算機(jī)就是“單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microputer)”。由于單片機(jī)從功能和形態(tài)來(lái)說(shuō)都是作為控制領(lǐng)域應(yīng)用的要求而誕生的，并且發(fā)展到新一代80C5M68HC11系列單片機(jī)時(shí)，在其中著力擴(kuò)展了各種控制功能，如模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換、脈寬調(diào)制(PWM)、計(jì)數(shù)器捕獲/比較邏輯(PCA)、高速I(mǎi)/O口和WDT等，已突破了微型計(jì)算機(jī)的傳統(tǒng)內(nèi)容。所以更準(zhǔn)確的叫法應(yīng)是微控制器(Micro Controller Unit—MCU)。由于單片機(jī)具有靈活性強(qiáng)、成本低、功耗低、保密性好等特點(diǎn)，所以電子鐘一般都以單片機(jī)為核心，外加一些外圍設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，他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(jiàn)的是電子鐘，電子鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，廣泛用于個(gè)人家庭，車(chē)站，辦公室等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?，隨著科技的發(fā)展，讓你們對(duì)電子產(chǎn)品的應(yīng)用要求越來(lái)越高，電子鐘不但可以顯示當(dāng)前的時(shí)間，而且可以顯示日期，給人們的生活帶來(lái)了方便。 當(dāng)今應(yīng)用領(lǐng)域電子鐘的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三代：第一代：以1976年推出的MCS48系列為代表，其主要的技術(shù)特征是將CPU和計(jì)算機(jī)外圍電路集成到了一個(gè)芯片上，成為與通用CPU分道揚(yáng)鑣的標(biāo)志。第二代：以MCS的8058052為代表。主要技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)微控制器化。代表產(chǎn)品為Intel公司MCS51，Motorola公司68HC05。第三代：以89C51系列單片機(jī)為代表，這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品以CMOS化為特色，以完善的單片機(jī)的控制功能為己任。89C51是80C51含EEPROM的產(chǎn)品。這兩種單片機(jī)有兩級(jí)或三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密系統(tǒng)，用以保護(hù)EPROM或EEPROM中的程序，以防止非法復(fù)制。近幾年，單片機(jī)競(jìng)相采用Flash存儲(chǔ)器，它可以取代PROM、EPROM、OTP和EEPROM。利用Flash存儲(chǔ)器可高速讀/寫(xiě)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程ISP和在應(yīng)用編程IAP。近些年，隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)電子鐘的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的時(shí)鐘已不能滿足人們的需求。新型的電子時(shí)鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化。傳統(tǒng)的電子鐘從硬件電路設(shè)計(jì)方面來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)起來(lái)很麻煩，費(fèi)工費(fèi)時(shí)?？垢蓴_的問(wèn)題也比較突出，由于體積相對(duì)大一些，使用起來(lái)也不是很方便。而現(xiàn)在的電子時(shí)鐘硬件簡(jiǎn)單，靈活性強(qiáng)、成本低、功耗低、保密性好，使用方便。目前，國(guó)際上的電子鐘正從模擬式向數(shù)字式，由集成化向智能化的方向飛速發(fā)展。如今，隨著數(shù)字芯片的誕生，曾經(jīng)令人眼花繚亂的電路。密密麻麻焊接在一起的元器件，如今已經(jīng)被一個(gè)小小的、毫不起眼的芯片代替了。 本課題主要研究的內(nèi)容本課題研究的是基于單片機(jī)AT89S52的控制來(lái)設(shè)計(jì)帶日歷電子鐘。在查閱了大量資料后，決定采用基于AT89S52單片機(jī)的電子鐘設(shè)計(jì)方案。本方案以AT89S52單片機(jī)作為主控核心，與時(shí)鐘芯片DS130LCD1602液晶顯示屏組成硬件系統(tǒng)。此硬件系統(tǒng)能顯示豐富的信息。綜上所述此電子鐘具有讀取方便、顯示直觀、電路簡(jiǎn)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(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)背景。通過(guò)一系列的仿真，仿真結(jié)果證明，設(shè)計(jì)的帶日歷電子鐘完全達(dá)到了課題預(yù)期制定的各項(xiàng)功能指標(biāo)，成功的完成了課題的最終目標(biāo)。第二章 系統(tǒng)方案論證 系統(tǒng)具體要求(1) 設(shè)計(jì)內(nèi)容1) 設(shè)計(jì)一個(gè)帶日歷的電子鐘。 2) 完成5000漢字的與設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的英文資料的翻譯。(2) 設(shè)計(jì)的主要功能與設(shè)計(jì)要求 1) 滿足電子鐘的基本功能： 2) 帶日歷：正常顯示年月日 系統(tǒng)基本方案的選擇和論證該系統(tǒng)既可以通過(guò)純硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)。根據(jù)電子時(shí)鐘的核心部件——秒信號(hào)的產(chǎn)生原理，通常有三種形式：(1) 采用NE555時(shí)基電路的實(shí)現(xiàn)形式 采用NE555時(shí)基電路或其他振蕩電路產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)，作為秒加法電路的時(shí)鐘信號(hào)或微處理器的外部中斷輸入信號(hào)，可構(gòu)成電子鐘。由555構(gòu)成的妙脈沖輸發(fā)生器電路如圖21所示。輸出的脈沖信號(hào)Vo的頻率f=(RA+2RB)*C，可通過(guò)調(diào)節(jié)這三個(gè)參數(shù)，使輸出Vo的頻率為精確的1Hz。 (2) 采用石英鐘專(zhuān)用的實(shí)現(xiàn)形式圖21 基于555的妙脈沖發(fā)生器采用石英鐘專(zhuān)用計(jì)時(shí)芯片實(shí)現(xiàn)的電子鐘，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、計(jì)時(shí)精度高的特點(diǎn)。石英計(jì)時(shí)芯片（簡(jiǎn)稱“機(jī)心”）比較多，常見(jiàn)的型號(hào)有 STP5512F，SM5546A和D60400等?，F(xiàn)結(jié)合康巴絲石英匯鐘常用的STP5512F型為例做一簡(jiǎn)單介紹。利用5512F的2秒輸出信號(hào)作為秒加法電路的計(jì)數(shù)脈沖，可實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘。5512F的引腳圖如圖22所示：圖22 5512F的引腳圖其中，引腳8為外接晶振及振蕩電路，引腳1接電源正極，引腳4原為指針用步進(jìn)電機(jī)線圈的輸出驅(qū)動(dòng)，這里可用3腳作為脈沖輸出，頻率決定于外接晶振的頻率。(3) 采用基于單片機(jī)的實(shí)現(xiàn)形式利用單片機(jī)的智能性，可方便地實(shí)現(xiàn)具有智能電子鐘的設(shè)計(jì)。由于微處理器均具有時(shí)鐘振蕩系統(tǒng)，利用系統(tǒng)時(shí)鐘借助微處理器的定時(shí)/計(jì)數(shù)器可實(shí)現(xiàn)電子鐘功能。雖然，系統(tǒng)時(shí)鐘的誤差較大，電子鐘的累積誤差也可能較大，但可以通過(guò)誤差修正軟件加以修正。在總體設(shè)計(jì)思路中，我將其與過(guò)去學(xué)習(xí)過(guò)的數(shù)字電路進(jìn)行了比較，決定采用單片機(jī)的實(shí)現(xiàn)形式。 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證方案一：采用89C51芯片作為硬件核心，其為高性能CMOS 8位單片機(jī)，該芯片采用Flash ROM，內(nèi)部具有4KB的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器 （PEROM）、128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、32位可編程I/O口線、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、6個(gè)中斷源、可編程串行UART通道及低功耗空閑和掉電模式，能于3V的超低壓工作，而且與MCS51系列單片機(jī)完全兼容，但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備ISP在線編程技術(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)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。方案二：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。系統(tǒng)采用方案二。 顯示器件的選擇方案和論證方案一：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，LED數(shù)碼管是利用二極管發(fā)光顯示數(shù)字和字母，具有亮度大，通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流，會(huì)使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。LED數(shù)碼管價(jià)格適中，對(duì)于顯示數(shù)字合適。采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí)，雖然占用的單片機(jī)口線少，但是由于它