【正文】 信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 設(shè)計 (論文 )題目 : 基于單片機(jī)的 _ 數(shù)字時鐘的設(shè)計 專 業(yè) : 通信技術(shù) 班 級 : 學(xué) 號 : 姓 名 : 指導(dǎo)教師 : 二 ΟΟ 八年十二月三十日 信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學(xué) 生 姓 名 學(xué)號 班級 通技062 專業(yè) 通信技術(shù) 設(shè)計（或論文）題目 基于單片機(jī)的數(shù)字時鐘的設(shè)計 指導(dǎo)教師姓名 職 稱 工作單位及所從事專業(yè) 聯(lián)系方式 備 注 助教 高級工 程師 設(shè)計（論文）內(nèi)容： 本 設(shè)計要求以 單片機(jī) (AT89C51)為核心，設(shè)計一款簡易的數(shù)字時鐘，功能如下： （ 1）時間（年、月、日、星期、時、分、秒） LCD 顯示功能；（ 2）時間設(shè)置功能；（ 3）鬧鐘功能；（ 4）環(huán)境溫度顯示功能（可選項）。 學(xué)生需完成系統(tǒng)方案制定與工作原理分析、 硬件 設(shè)計、軟件設(shè)計、系統(tǒng)仿真或 實物制作、設(shè)計報告撰寫 等 工作 。 設(shè)計可按如下步驟進(jìn)行： 1. 收集有關(guān)資料并消化吸收； 2. 制定設(shè)計方案； 3. 完成硬件設(shè)計、軟件設(shè)計，仿真測試成功后可完成實物制作； 4. 撰寫設(shè)計報告（不少于 4000 字）。 進(jìn)度安排： [1] 收集有關(guān)資料并消化吸收 第 6~7 周； [2]制定設(shè)計方案 第 7 周； [3] 硬件設(shè)計 第 7~8 周； [4]軟件設(shè)計 第 9~11 周； [5] 系統(tǒng)仿真測試與硬件制作 第 12 周； [6]撰寫設(shè)計報 告 第 13~14 周； [7] 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯 第 15 周。 主要參考文獻(xiàn)、資料 (寫清楚參考文獻(xiàn)名稱、作者、出版單位 )： [1] DS1307 datasheet ： //[2] 李建忠 .單片機(jī) 原理及應(yīng)用 .西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 20xx [3] 朱宇光 .單片機(jī) 應(yīng)用新技術(shù)教程 .北京：電子工業(yè)出版社， 20xx [4] 劉守義 .單片機(jī) 應(yīng)用技術(shù) .西安：西安電子科技大學(xué)出 版社， 20xx [5] 房小翠 .單片機(jī) 實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) .北京：國防工業(yè)出版社， 20xx [6] 李華 .MCS51 系列單片機(jī)實用接口技術(shù) .北京：電子工業(yè)出版社， 20xx 審 批 意 見 教研室負(fù)責(zé)人： 年 月 日 備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 I 目 錄 摘 要 ................................................................ 1 第 1 章 設(shè)計方案 ...................................................... 2 方案論證與比較 ................................................ 2 方案確定 ...................................................... 3 第 2 章 硬件設(shè)計 ...................................................... 4 單片機(jī)主控模塊 ................................................ 4 時鐘模塊 ...................................................... 5 DS1307 的引腳功能 ....................................... 5 DS1307 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ....................................... 5 DS1307 的讀寫操作 ....................................... 7 DS1307 硬件電路設(shè)計 ..................................... 8 鬧鈴模塊 ...................................................... 9 鍵盤模塊 ...................................................... 9 LCD 顯示模塊 ................................................. 10 LCD1602 的引腳功能 ..................................... 10 LCD1602 的顯示操作 ..................................... 10 電源模塊 ..................................................... 14 第 3 章 軟件設(shè)計 ..................................................... 15 系統(tǒng)流程圖 ................................................... 15 液晶顯示模塊流程圖 ........................................... 15 鍵盤處理模塊流程圖 ........................................... 16 第 4 章 系統(tǒng)測試 ..................................................... 21 總 結(jié) ............................................................... 23 致 謝 ............................................................... 24 參考文獻(xiàn) ............................................................. 25 附錄 1 系統(tǒng)仿真電路圖 ................................................ 26 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 II 附錄 2 PCB 板底圖 .................................................... 27 附錄 3 主要源程序 .................................................... 28 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 共 31 頁 摘 要 本 設(shè)計 以 AT89C51 單片機(jī)為核心，以實時時鐘芯片 DS1307 和液晶顯示 LCD1602為主體設(shè)計了一款簡易數(shù)字時鐘。 該時鐘系統(tǒng)主要由 單片機(jī)最小系統(tǒng)、 時鐘模塊、鬧鐘模塊、液晶顯示模塊、鍵盤控制模塊組成。系統(tǒng)具有簡單清晰的操作界面，能夠準(zhǔn)確顯示時間（顯示格式為時時：分分：秒秒， 24 小時制），可隨時進(jìn)行時間調(diào)整，具有鬧鐘時間設(shè)置、鬧鐘開 /關(guān)。設(shè)計以硬件軟件化為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮單片機(jī)功能，大部分功能通過軟件編程來實現(xiàn)，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。同時，該時鐘系統(tǒng)還具有功耗小、成本低的特點，具有很強(qiáng)的 實用性。由于系統(tǒng)所用元器件較少，單片機(jī)所被占用的 I/O 口不多，因此系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性 。軟件程序采用均采用C 語言編寫，便于移植與升級 。 報告詳細(xì)介紹了整個系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)、工作原理和系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計。 關(guān)鍵詞 數(shù)字時鐘；單片機(jī)； DS1307； LCD1602 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 2 頁 共 31 頁 第 1 章 設(shè)計方案 方案論證與比較 方案一： 基于 FPGA 的系統(tǒng)總體設(shè)計方法 。 為了實現(xiàn) :(1)顯示年、月、日、時、分、秒、星期，并且可以進(jìn)行調(diào)整時間 ； (2)可以設(shè)定鬧鐘和整點報時的功能，數(shù)字時鐘在總體上主要分為三大部分 ：輸入 人 機(jī) 界面部分、 FPGA 核心功能部分和輸出界面部分，其系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖 11所 示 。 圖 11 基于 FPGA 的系統(tǒng)設(shè)計方框圖 方案二：采用單片機(jī)技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。 系統(tǒng)以 AT89C51 單片機(jī)為核心控制器件， 它除了具備微機(jī) CPU 的數(shù)值計算功能外，還具有靈活強(qiáng)大的控制功能，以便實時檢測系統(tǒng)的輸入量、控制系統(tǒng)的輸出量，實現(xiàn)自動控制。 與傳統(tǒng)機(jī)械表相比，它具有走時精確 ,顯示直觀等特點。它的計時周期為 24 小時，顯滿刻度為 “23 時 59 分59 秒 ”，另外具有校時功能，斷電后有記憶功能，恢復(fù)供電時可實現(xiàn)計時同步等特點。外圍主要有串行通信器件 實時時鐘芯片 DS1307 等，使得系統(tǒng)線路簡單可靠性高。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 12 所示。 圖 12 基于單片機(jī)實現(xiàn)的數(shù)字時鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 3 頁 共 31 頁 單片機(jī)最小系統(tǒng)：其作用是和外圍的時鐘芯片通信，并控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，采集時間信息并予以處理。 鍵盤模塊：鍵盤模塊可以設(shè)置時間信息，通過單片機(jī)寫入時鐘芯片，以更新時間；也可以設(shè)置鬧鐘，由單片機(jī)存入其內(nèi)部 RAM 中。 時鐘模塊：此模塊由專用的實時時鐘芯片構(gòu)成，由它提供實時的日歷時鐘信息。 液晶顯示模塊：單片機(jī)讀取時鐘芯片 DS1307 中的信息，通過液晶顯示器實時顯示。采用 LCD 作為 顯示器，具有界面友好、功耗低的優(yōu)點。 鬧鐘模塊：單片機(jī)主控模塊讀取日歷芯片中的時間信息，與所設(shè)置的鬧鐘時間相比較，若相同時，鬧鐘模塊工作鬧鐘模塊。 電源模塊：用 220V 市電經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后，輸出穩(wěn)定的 +5V 的直流電為其供電。 方案確定 綜合考慮以上兩種方案的優(yōu)缺點以及題目的基本要求和發(fā)揮要求，在本設(shè)計中，我采用了第二種方案，即采用單片機(jī)來實現(xiàn)數(shù)字時鐘的功能為我此次設(shè)計的方案。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 4 頁 共 31 頁 第 2 章 硬件設(shè)計 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)以 AT89C51 單片機(jī)為核心，由單片機(jī)、 時鐘電路 、 復(fù)位電路 等組 成如圖 21 所示。主要負(fù)責(zé)各個模塊的初始化工作；讀取并處理時間；處理按鍵響應(yīng)；控制液晶實時顯示等。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1C1C2X1R2C3+ 5 VR1S W ?S W S P S TL CD _ D 0L CD _ D 1L CD _ D 2L CD _ D 3L CD _ D 4L CD _ D 5L CD _ D 6L CD _ D 7K E Y 1K E Y 2K E Y 3K E Y 4L CD _ R SL C D _ R WL CD _ E鬧鐘模塊DS 1 3 0 7 _ S C LDS 1 3 0 7 _ S D A 圖 21 單片機(jī)最小系統(tǒng) 主控制器 AT89C51 單片機(jī)與 MCS51 系列單片機(jī)產(chǎn)品兼容， 內(nèi)部自帶有 4KB 的Flash 存儲器及 25