【正文】 ... 13 電源轉(zhuǎn)換模塊 .................................................... 16 本章小結(jié) ........................................................ 17 3 電路仿真與制作 ..................................................... 17 電路仿真 ........................................................ 17 電路板制作 ...................................................... 18 本章小結(jié) ........................................................ 18 4 軟件設(shè)計(jì)部分 ....................................................... 18 時(shí)鐘程序的設(shè)計(jì) .................................................. 18 本章小結(jié) ........................................................ 20 5 總結(jié) ............................................................... 20 參考文獻(xiàn) .............................................................. 20 致 謝 ............................................................... 21 附錄 .................................................................. 21 1 緒論 人類的生活和工作均離不開時(shí)鐘。能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間（顯示格式為時(shí)時(shí)：分分：秒秒， 24小時(shí)制），可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，具有鬧鐘時(shí)間設(shè)置、鬧鐘開 /關(guān)、止鬧功能，設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。 摘 要 本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)原理，以單片機(jī)芯片 AT89C52 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(jì) 了 多功能數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)。同時(shí) ，該時(shí)鐘系統(tǒng)還具有功耗小、成本低的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。從古代的滴漏更鼓到近代的機(jī)械鐘，從電子表到目前的數(shù)字時(shí)鐘，為了準(zhǔn)確的測量和記錄時(shí)間，人們一直在努力改進(jìn)著計(jì)時(shí)工具。 數(shù)字鐘成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?,由于數(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)超過老式鐘表 , 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便 。它功能強(qiáng)大，體積小，質(zhì)量輕，靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒梢詷?gòu)造各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品 ]2[ 。這種具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人的勞動(dòng)，擴(kuò)大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。但目前市場上各式各樣的 LCD 數(shù)字電子鐘大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率損耗大等缺點(diǎn) ， 因此有必要對(duì)數(shù)字電子鐘進(jìn)行改進(jìn) 。高精度、多功能、小體積、低功耗，是現(xiàn)代時(shí)鐘發(fā)展的趨勢。 8253 定時(shí)時(shí)間到了之后產(chǎn)生中斷信號(hào)， 8253 在中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的累加。 報(bào)警聲響用蜂鳴器產(chǎn)生，將蜂鳴器接到 8255 的一個(gè)端口，通過輸出電平的高低來控制蜂鳴器的發(fā)聲。 用 CN6 無進(jìn)位六進(jìn)制計(jì)數(shù)器選擇數(shù)碼管的亮滅以及對(duì)應(yīng)的數(shù)，循環(huán)掃描顯示，用SEL61 六選一選擇器選擇給定的信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)送到七段碼譯碼器。 基于 MCS51 單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)具有顯示準(zhǔn)確、直觀、易于調(diào)整等特點(diǎn)。 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。 單片機(jī)在多功能數(shù)字鐘中的應(yīng)用已是非常普遍的，人們對(duì)數(shù)字鐘的功能及工作順序都非常熟悉。輸出設(shè)備顯示器可以用液晶顯示技術(shù)和數(shù)碼管顯示技術(shù)。 課題研究內(nèi)容 采用模塊設(shè)計(jì)法完成多功能數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)。 2 多功能數(shù)字時(shí)鐘硬件設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的多功能數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)， 單片機(jī)芯片作為控制系統(tǒng)的核心部件，它除了具備 微機(jī) CPU 的數(shù)值計(jì)算功能外，還具有靈活強(qiáng)大的控制功能，以便實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)的輸入量、控制系統(tǒng)的輸出量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。顯示電路的設(shè)計(jì)，隨著科技的發(fā)展，液晶顯示的使用越來越方便，已被普遍的使用。方案的設(shè)計(jì)可以從 以下幾個(gè)方面來確定。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。 AT89C52單片機(jī)的特性概述 主要特性： AT89S52 為 ATMEL 所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flsah 存儲(chǔ)器。 XTAL2： 系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì) 上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí) ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1/6，因此可以用來驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。 PORT0（ ～ ）： 端口 0 是一個(gè) 8 位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個(gè)位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。 PORT2（ ～ ）： 端口 2 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 4 個(gè) LS的 TTL 負(fù)載，若將端口 2 的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。 PORT3（ ～ ）： 端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng) 4 個(gè)TTL 負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通 信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? ： INT1，外部中斷 1 輸入。 ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信 號(hào)。注意加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 顯示模塊 隨著科技的發(fā)展，液晶顯示的使用越來越方便，已被普遍的使用 ，所以本次設(shè)計(jì)采用液晶顯示 。 數(shù)字鐘要顯示現(xiàn)在的日歷時(shí)間包括年、月、日、星期、時(shí)、分、秒， 在這里采用 1602LCD液晶顯示 。 RW 也是很多液晶上都有的引腳 是讀寫選擇端 該腳電平為高是表示要對(duì)液晶進(jìn)行讀操作；為低時(shí)表示要進(jìn)行寫操作。 1602LCD 數(shù)據(jù)原理 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0～ D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0～ D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0～ D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0～ D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無 圖 1602LCD 基本操作時(shí)序 1602LCD 的指令碼（命令碼） 此液晶上電的時(shí)候需要初始化典型的指令碼是 38H， 也就是上電的時(shí)候需要 調(diào)用 void write_cmd(unsigned char mand)這個(gè)函數(shù)寫指令碼，用法是 write_cmd(0x38)。 共有以下 8 種指令 0 0 0 0 1 0 0 0 08H 關(guān)液晶顯示 光標(biāo)不閃爍 不顯示光標(biāo)位置 0 0 0 0 1 0 0 1 09H 關(guān)液晶顯示 光標(biāo)不閃爍 顯示 光標(biāo)位置 0 0 0 0 1 0 1 0 0AH 關(guān)液晶顯示 光標(biāo)不閃爍 不顯示光標(biāo)位置 0 0 0 0 1 0 1 1 0BH 關(guān)液晶顯示 光標(biāo)不閃爍 顯示光標(biāo)位置 0 0 0 0 1 1 0 0 0CH 開液晶顯示 光標(biāo)不閃爍 不顯示光標(biāo)位置 0 0 0 0 1 1 0 1 0DH 開液晶顯示 光標(biāo)不閃爍 顯示光標(biāo)位置 0 0 0 0 1 1 1 0 0EH 開液晶顯示 光標(biāo)不閃爍 不顯示光標(biāo)位置 0 0 0 0 1 1 1 1 0FH 開液晶顯示 光標(biāo)不閃爍 顯示光標(biāo)位置 第二行指令主要 能完成的功能是寫完字符 光標(biāo)或屏幕移動(dòng)方向 指令碼 功能 80H+地址碼（ 027H， 40H67H） 設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針 顯示模塊的數(shù)據(jù)連接 1602LCD 的 D0— D7 的八位數(shù)據(jù)線分別接單片機(jī) 89C51 的 — 。 DS1302 與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需三根 I/O 線：復(fù)位（ RST）、 I/O 數(shù)據(jù)線、串行時(shí)鐘（ SCLK）。雖然數(shù)據(jù)分成兩種，但是對(duì)單片機(jī)的程序而言，其實(shí)是一樣的，就是對(duì)特定的地址進(jìn)行讀寫操作。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8（ 8 位地址 +8 位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為 8 加最多可達(dá) 248 的數(shù)據(jù)。日歷、時(shí)間寄存器及控制字如表 1 所示： 寄存器名稱 7 6 5 4 3 2 1 0 1 RAM/CK A4 A3 A2 A1 A0 RD/W 秒寄存器 1 0 0 0 0 0 0 分寄存器 1 0 0 0 0 0 1 小時(shí)寄存器 1 0 0 0 0 1 0 日寄存器 1 0 0 0 0 1 1 月寄存器 1 0 0 0 1 0 0 星期寄存器 1 0 0 0 1 0 1 年寄存器 1 0 0 0 1 1 0 寫保護(hù)寄存器 1 0 0 0 1 1 1 慢充 電寄存器 1 0 0 1 0 0 0 時(shí)鐘突發(fā)寄存器 1 0 1 1 1 1 1 表 1：日歷、時(shí)鐘寄存器與控制字對(duì)照表 最后一位 RD/W 為 “0”時(shí)表示進(jìn)行寫操作，為 “1”時(shí)表示讀操作。 物理上， DS1302 的通訊接口由 3 個(gè)口線組成，即 RST， SCLK， I/O。復(fù)位端 RST 接 89C51的 ， 串行數(shù)據(jù)輸入端 SCLK 接 ，數(shù)據(jù)雙向輸入、輸出端 I\O 接 圖 時(shí)鐘模塊的數(shù)據(jù)連接 電源轉(zhuǎn)換模塊 日常用到的都是 220V 的交流電源，所以，需要用變壓器將其轉(zhuǎn)換為線路設(shè)計(jì)中所用到的直流電源。對(duì)各模塊所需的芯片、元器件進(jìn)行介紹。 ② 具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 根據(jù)本設(shè)計(jì)模塊化思想，繪制電路圖如圖 ： 圖 多功能數(shù)字時(shí)鐘電路圖 [圖錯(cuò) ] 電路板制作 Proteus組合了高級(jí)原理布圖、混合模式 SPICE仿真 ,PCB設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 本章小結(jié) 本章主要介紹本次設(shè)計(jì)中在 Proteus 軟件中進(jìn)行的電路圖的繪制，軟件的仿真， PCB 板的制作。 Keil支持匯編語言和 C 語言的程序設(shè)計(jì)， 易學(xué)易用。 圖 時(shí)鐘 程序流程圖 液晶程序模塊 時(shí)鐘需顯示時(shí)間、溫度。 delay()。 en=0。 電子時(shí)代已經(jīng)到來。所以，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該從多方面、多角度去考慮問題，而且應(yīng)該進(jìn)一步提高時(shí)鐘的質(zhì)量。 sbit rw=P2^1。 sbit io=P1^7。//溫度正負(fù)標(biāo)志 // unsigned int disdata[4]。 uchar init[]={0x00,0x10,0x16,0x05,0x08,0x03,0x09}。j)。 en=1。 } //注意必須加延時(shí)，否則會(huì)出問題的 void is_ready() { P0=0x00。 while(P0amp。 rs=0。 _nop_()。 P0=indata。 write_cmd(addr)。 i++。} else {p=0xc0+col1。 write_cmd(0x06)。i0。 else io=0。 } } void wr_(unsigned char )//寫指令 // { is_ready()。 delay()。 } void wr_dat(unsigned char dat)//寫數(shù)據(jù) // { delay()。 P0=dat。\039。 } } init_play()//初始化顯示 // { init_lcd()。 display(str2)。i0。0x7f。 } //往 ds1302的某個(gè)地址寫入數(shù)據(jù) void write_ds1302(uchar cmd,uchar indata) { reset=1。 sclk=0。 backdata=read_byte()。 } //設(shè)置初始時(shí)間 void set_ds1302(uchar addr,uchar *p,uchar n)//寫入 n個(gè)