【正文】 《電 子 技 術(shù) 課 程》 畢 業(yè) 設(shè) 計 報 告 2 第一章 課程設(shè)計的目的與要求（含設(shè)計指標） .................................................. 4 數(shù)字鐘設(shè)計的目的 ...........................................4 數(shù)字鐘設(shè)計的要求 ...........................................4 第二章 方案論證選擇 ................................. 4 方案一 .....................................................4 單元電路設(shè)計 .............................................4 總體電路 ................................ 錯誤 !未定義書簽。 實時時鐘電路的方案對比選擇 ............... 錯誤 !未定義書簽。 方案二 .................................... 錯誤 !未定義書簽。 第三章 原理設(shè)計 ......................錯誤 !未定義書簽。 基本原理 ................................ 錯誤 !未定義書簽。 電路仿真 ..................................................9 系統(tǒng)組成框圖 .............................................10 單元電路設(shè)計 .............................................10 總體電路圖 ................................................45 原件列表 ..................................................18 第四章 方案實現(xiàn)與測試 。 ...............錯誤 !未定義書簽。 主程序 ....................................................17 proteus 仿真 ..............................................19 利用焊好的板子進行調(diào)試 ....................................19 調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題 ......................................19 第五章 課程設(shè)計小結(jié) ...................錯誤 !未定義書簽。 3 基于 DS1302 的數(shù)字鐘設(shè)計報告 摘要 根據(jù) AT89S52 的特點和數(shù)字鐘的特點，本文提出一種用單片控制 DS1302 利用LCD1602 顯示的數(shù)字鐘的設(shè)計方法，同時給出軟硬件電路的設(shè)計方法。設(shè)計報告硬件電路設(shè)計和軟件編程兩個方面。本系統(tǒng)通過 AT89S52 做為 CPU 進行總控制，利用 AT89C52 對 DS1302 進行控制， DS1302 可以 對年、月、日、周、日、時、分、秒進行計 時 ， 設(shè)有 4 4 按鍵按鈕 ,使之具備了校時、 秒表計時、 24 小時12 小時轉(zhuǎn)換、省電狀態(tài)和復(fù)位功能。 最后利用 LCD1602 液晶顯示進行顯示。該設(shè)計實用簡便能夠?qū)?年、月、日、周、日、時、分、秒 進行有效準確的計時及顯示。 關(guān)鍵詞： 單片機 DS1302 LCD1602 數(shù)字鐘 4 第一章 課程設(shè)計的目的與要求（含設(shè)計指標） 數(shù)字鐘設(shè)計的目的 自古就有：“一寸光陰，一寸金”的說法。而隨著人類的進步科學(xué)技術(shù)的發(fā)展時間觀也越來越被人們重視，而能夠準確的知道時間能夠提 高人們的工作效率，能更好的在規(guī)定的時間內(nèi)完成所規(guī)定的工作 。因此能有隨時隨地的知道當前時間是非常重要的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單片機技術(shù)的不斷完善，使得數(shù)字鐘的設(shè)計變得更加的靈便 、 更加簡單 、 功能更加的完善 、 計時也更加的準確。 本設(shè)計實用簡單，設(shè)計方便 ，計時準確， 能夠?qū)?年、月、日、周、日、時、分、秒 進行準確的計時，可以讓人們隨時知道時間 數(shù)字鐘設(shè)計的要求 文中設(shè)計了一個顯時、調(diào)時、 定時以及具有整點報時功能的電子鐘。電子鐘使用 12 MHZ晶振與 AT89S52 單片機相連接 ,通過軟件編程的方法實現(xiàn)了以 24 小時為一個周期 ,同時顯示小時、 分鐘和秒的要求 ,而且有三組定時計數(shù)功能。該電子鐘設(shè)有 4 4按鍵按鈕 ,使之具備了校時、 定時、 24 小時 12 小時轉(zhuǎn)換、省電狀態(tài)和復(fù)位功能。同時 , 電子鐘還設(shè)計了掉電保護電路 ,當電源斷電時能保存時鐘當前定時設(shè)計的全部數(shù)據(jù)。通過 AT89S52 電子時鐘的設(shè)計 ,對 51 單片機系列有了更加深刻的認識 , 對其各個引腳功能掌握的更為透徹。也再次認識到單片機的應(yīng)用具有使用范圍廣的特點 ,對各個行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品智能化的更新?lián)Q代起著重要的推動作用。 第二章 方案論證選擇 方案一： 數(shù)字鐘 是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。在數(shù)字鐘的發(fā)展上看，主要向小型化、多功能化發(fā)展。 數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。傳統(tǒng)的設(shè)計方法有兩種，一是利用組合邏輯電路和時序電路等中小規(guī)模集成電路來設(shè)計；一是利用單片機編程技術(shù)來設(shè)計。 數(shù)字鐘實際上是一個對標準頻率（ 1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校 時電路，同時標準的 1HZ 時間信號必須做到準確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘?？傮w方案設(shè)計如圖（ 1）所示。 圖（ 1） 單元電路設(shè)計 ： 5 各功能塊電路圖，各部分定性說明以及計算分析。 晶體振蕩器電路：給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的 32768Ｈ z 的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準確及穩(wěn)定。石英晶體振蕩器如圖（ 2）所示，采用反向器等元件構(gòu)成。利用一個與非門的自我反饋使它工作在線性狀態(tài)，然后利用石英晶體 JU 來控制震蕩頻率，電阻為反饋元件，電容 C 防止寄生振蕩。 圖 (2) 分頻器電路：由于石 英晶體產(chǎn)生較高的 32768HZ 的頻率，而電子鐘需要秒脈沖，可采用分頻電路實現(xiàn)，具體電路圖如（ 3）所示。先經(jīng)過 3 次十六分頻，在經(jīng)過一次八分頻最后得到脈沖信號。 圖（ 3） 時間計數(shù)單元：因為電子鐘有秒、分、時組成，分別 60、 60 和 24 進制。采用一片 4520 接成 60 進制， 4520 的第一組 4 位二進制接成秒的個位，另一組接成秒的十位，“分”也為 60 進制 ,“時”為 24 進制。這兩種進制的次序和二進制完全相同 , 只是模數(shù)不是 2 的整冪。采用反饋置零法清零 , 先按二進制計數(shù)器串聯(lián)起來構(gòu)成計數(shù)器 , 當計數(shù)狀態(tài)達到所需 的脈沖模值后 , 經(jīng)過電路譯碼、反饋、產(chǎn)生復(fù)位脈沖將計數(shù)器清零 , 然后重新開始進行下一個循環(huán)。 （ 1） 60 進制計數(shù)器。電路如圖（ 4）所示。 4520 的第一組 4 位二進制構(gòu)成 10 進制 , 第二組 4 位二進制構(gòu)成 6 進制 , 因為二組都為 16 進制 , 而 4520 具有異步清零的功能。在第一組的 4 位二進制加法計數(shù)器中 , 當?shù)谑畟€脈沖來到時 , 此時它的四級觸發(fā)器狀態(tài)“ 1010” , 這時 QDQB 均為高電平。因為 4520 的清零端為高電平清零 , 所以 QDQB 經(jīng)過 2 輸入的與非門連接后輸出給后一級反向器接到清零 CR 端 , 使第一組為 10 進制 , 第二組為 6 進制 , 當?shù)谝唤M清零的同時給第二組的加法計數(shù)器的 CP 端進行計數(shù) , 而第一組的第 6 個脈沖進位到來時 , 此時第二組的觸發(fā)器狀態(tài)為“ 0110” , 這時 QBQC 均為高電平“ 1” , 將它們經(jīng)過 6 二組輸入與非門后 , 再經(jīng)過一級反向器 , 送到計數(shù)器的清零端 , 在清零的同時 , 給上一級進位 , 從而利用了 4520 的異步清零的功能接成了 60 進制計數(shù)器。 圖（ 4） (2) 24 進制計數(shù)器。 24 進制計數(shù)器由 4520 和 4510 組成。當“時”個位計數(shù)器 4510 復(fù)零 , 進位 輸出端向“時”十位計數(shù)輸出進位信號 , 當?shù)?24 個脈沖來自“分”時計數(shù)器時位脈沖信號 , 到達時“時”個位計數(shù)器狀態(tài)為“ 0100” , “時”十位計數(shù)器狀態(tài)“ 0010”即時的個位 , 計數(shù)器的輸出 QC 和“時”十位計數(shù)的輸出端 QB 均為高電平“ 1”。經(jīng)過與非門、再經(jīng)過一級反向器 , 送到 4510 和 4520 的清零 CR 端 , 計數(shù)器復(fù)位清零。電路如圖（ 5）所示。 圖（ 5） 譯碼與顯示電路：譯碼是把給定的代碼進行翻譯 , 將時、分、秒計數(shù)器輸出的四位二進制代碼翻譯為相應(yīng)的十進制數(shù) , 并通過 LED 顯示器顯示 , 通常 LED 顯示器與譯碼器是配套使用的。我們選用的七段譯碼驅(qū)動器 (74LS47) 和數(shù)碼管 (LED) 是共陽接法。 LED 顯示器的 8 管腳接一起 , 限流電阻為 200Ω 和 + 5V 聯(lián)接。實際使用時 a 、 b、 c 、 d、 e f 、 g 各段都應(yīng)該接一個限流電阻 , 在圖中略畫出來。譯碼顯示電路如圖（ 6） 所示。 7 圖（ 6） 校時電路：當電子鐘接通電源或者計時發(fā)現(xiàn)誤差時 , 均需要校正時間。校時電路分別實現(xiàn)對時、分的校準。由于每個機械開關(guān)具有抖動現(xiàn)象 , 因此用 RS 觸發(fā)器作為去抖電路。采用RS 基本觸發(fā)器及單刀雙擲開 關(guān) , 閘刀常閉于 2 點 , 每搬動一次產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖 , 實現(xiàn)校時功能。電路如圖 7 所示。 圖（ 7） 8 總體電路： 圖（８） 方案二： 由于單片機的這種結(jié)構(gòu)形式及它所采取的半導(dǎo)體工藝，使其具有很多顯著的特點，因而在各個領(lǐng)域都得到了迅猛的發(fā)展。單片機主要有如下特點： 1. 有優(yōu)異的性能價格比。 2. 集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。另外，其體 積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。 3. 控制功能強。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、 I/O 口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。 4. 低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。 5. 外部總線增加了 I C（ InterIntegrated Circuit）及 SPI（ Serial Peripheral Interface）等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。 6. 單片機的系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置 較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 本設(shè)計基于單片機技術(shù)原理，以單片機芯片 STC89S52 作為核心控制器，通過硬件電路的制作及軟件程序的編制，利用單片機的控制作用通過 LCD 來直接顯示日期、時、分、秒，并能對其分別進行設(shè)置、修改 。通過軟件的設(shè)計來實現(xiàn) 12 h /24 h 制顯示模式切換 。利用 9 單片機 STC89S52 的定時器［ 1］，實現(xiàn)秒表的準確運行、秒表功能和時鐘功能的切換，并且具有省電模式。 所以我們最后采用單片機，其次，顯示模塊一開始我們選用 LED 數(shù)顯管，但是因為再買件的時候沒有買到相應(yīng)的驅(qū)動三 極管和驅(qū)動芯片再加上電路焊接比較復(fù)雜，所以最后我們選擇 LCD 液晶顯示。并且選用 1302 時鐘芯片，使程序編程大為簡化，也是我們的時間更加精準。 具體原理我們會在下面具體詳述。 第三章 原理設(shè)計（或基本原理） 基本原理 本設(shè)計基于單片機技術(shù)原理，以單片機芯片 AT89S52 作為核心控制器，通過硬件電路的制作以及軟件程序的編制，設(shè)計制作出一個多功能數(shù)字時鐘系統(tǒng)。單片機擴展的 LCD 顯示器用來顯示秒、分、時計數(shù)單元中的值。整個設(shè)計包括兩大部分 : 硬件部分和軟件部分 ,以單片機為核心 , 配以一定的外圍電路和軟件 。硬件是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ) , 軟件部分則要合理、充分地支持和使用系統(tǒng)的硬件 , 從而完成系統(tǒng)所要完成的任務(wù)。 該時鐘系統(tǒng)主要由時鐘模塊、液晶顯示模塊、鍵盤控制模塊以及信號提示模塊組成。能夠準確顯示時間（顯示格式為日期 時時：分分：秒秒， 24 小時制），可隨時進行時間調(diào)整。設(shè)計以硬件軟件化為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮單