【正文】 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。同時，該時鐘系統(tǒng)還具有功耗小、成本低的特點，具有很強的實用性。 關(guān)鍵詞 數(shù)字時鐘；單片機； 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 。 與傳統(tǒng)機械表相比，它具有走時精確 ,顯示直觀等特點。 圖 12 基于單片機實現(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。采用 LCD 作為顯示器，具有界面友好 、功耗低的優(yōu)點。 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 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)以 AT89C51 單片機為核心，由單片機、 時鐘電路 、 復(fù)位電路 等組成如圖 21所示。 時鐘電路是由 XTAL1 和 XTAL2 之間跨接的晶體振蕩器和微調(diào)電容構(gòu)成。 DS1307 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗 的時鐘芯片，它是一款 I2C 總線接口的時鐘芯片，采用兩線與 CPU進行通信，片內(nèi)含有 8個特殊功 能寄存器和 56bit 的 SRAM。當(dāng) VbatVcc+ 時，由 Vcc 向 DS1307 供電，當(dāng) VbatVcc時，由 Vcc 向 DS1307 供電； GND： 邏輯地； SCL： I2C 總線時鐘線； SDA： I2C 總線數(shù)據(jù)線； SQW/OUT： 方波 /輸出驅(qū)動器。當(dāng)為高電平時，選擇 12小時模式。當(dāng)該位置為 1時，時鐘振蕩器停止， DS1307 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為 0時，時鐘開始運行。 DS1307 的讀寫操作 DS1307 是基于 I2C 總線接口的時鐘芯片，軟件上與 I2C 總線完全兼容。 (2)停止信號：當(dāng)時鐘總線 SCL 為高電平時，數(shù)據(jù)線 SDA 由低電平跳變?yōu)楦唠娖蕉x為“結(jié)束”信號。 S 1101000 0 A XXXX XXXX A XXXX XXXX A XXXX XXXX A XXXX XXXX A P 圖 25 CPU寫數(shù)據(jù)模式 的讀控制 圖 26是 DS1307 的讀控制格式，首先 發(fā)送啟動信號，然后發(fā)送的第一個字節(jié)是用來控制芯片的地址以及讀寫控制為（ D0： 1– 讀），之后是應(yīng)答位，然后發(fā)送其它字節(jié)數(shù)據(jù)，在最后發(fā)送一個結(jié)束標(biāo)志的應(yīng)答位，緊跟著是停止信號。 V B A T3X11X22S C L6S D A5S O UT7U2DS 1 3 0 7X2R3 R4+5VP 2 .6P 2 .7 圖 28 DS1307 的電路連接 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 9頁 共 31頁 鬧鈴模塊 系統(tǒng)采用蜂鳴器作為鬧鈴輸出，電路連接如圖 29 所示。其中 KEY1 為模式切換鍵， KEY2 為設(shè)定值上升鍵，用 KEY3 為設(shè)定值減小鍵， KEY4 是返回鍵。其中字段顯示與 LED 顯示相似，只要送對應(yīng)的 信號到相應(yīng)的管腳就能顯示。與傳統(tǒng)的 LED 數(shù)碼管顯示器件相比， 液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富 、不需要外加驅(qū)動電路 等 優(yōu) 點 ， 是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的顯示器件。 表 22 LCD 與單片機之間有四種基本操作 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 11頁 共 31頁 RS R/W 操作 0 0 寫命令操作 (初始化，光標(biāo)定位等 ) 0 1 讀狀態(tài)操作 (讀忙標(biāo)志位 ) 1 0 寫數(shù)據(jù)操作 (要顯示內(nèi)容 ) 1 1 讀數(shù)據(jù)操作 (可以把顯示存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)反讀出來 ) (1)讀狀態(tài)操作 執(zhí)行讀狀態(tài)字操作，如表 22 所示須滿足 RS=0、 R/W=1。 圖 212 讀入狀態(tài)字流程圖 (2)寫命令操作 由表 22可知當(dāng) RS=0， R/W=0 時，才可以通過單片機或用戶指令把數(shù)據(jù)即命令，寫到 LCD 模塊，此時就對 LCD 進行調(diào)制。 ； home 位：將光標(biāo)送到初始位；其中的 *號為任意，高低電平均可； ：設(shè)光標(biāo)移動方向并指定整體顯示，是否移動。 Set DDRAM address 命令如表 23 所示。 表 25 DDRAM 地址 row 1 2 3 4 5 ? 14 15 16 line1 80H 81H 82H 83H 84H ? 8dH 8eH 8fH line2 0c0H 0c1H 0c2H 0c3H 0c4H ? 0cdH 0ceH 0cfH 4)LCD 初始化 從通電開始通過延時，先經(jīng)過判忙后再進行功能設(shè)置，過一段時間后可以設(shè)制顯示狀態(tài)（如設(shè)置行、位或陣列）再經(jīng)過延時后清屏后再可以設(shè)置輸入方式，具體如圖214 所示。圖中，濾波電容 C6 和 C8的值為1000uF， C7和 C9 為 。 系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)的軟件主流程圖如圖 31所示。因此這些器件的底層程序均可以移植到其它系統(tǒng)中，這就是采用 C語言開發(fā)的最大的優(yōu)點。 表 41 仿真元件表 序號 名稱 屬性 1 AT89C51 單片機 2 BUTTON 按鍵 3 CAP 電容 4 DS1307 時鐘芯片 5 LM016L 液晶顯示器 6 PNP 晶體三極管 7 RES 電阻 8 SPEAKER 蜂鳴器 9 SWSPST 開關(guān) 10 CRYSTAL 晶體振蕩器 仿真結(jié)果如圖 41 所示。設(shè)計采用串行器件具有線路簡單、體積小、價格低等優(yōu)點。系統(tǒng)采用液晶 LCD1602 作為顯示器，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。在做系統(tǒng)設(shè)計這一過程中，也給我提出了許多意見和建議，并交給我許多解決問題的技巧和方法。沒有他的幫助，我也不可能很好的完成這次畢業(yè)設(shè)計，我再次衷心地對曾老師表示感謝。 sbit LCD_BUSY=LCDIO^7。 //DS1307 串行時鐘信號輸入端口 pin 6 sbit SDA=P2^7 。 unsigned int Alarm_On_Flag=0。 //鬧鐘初始時間 /************************** *************************/ /***************************預(yù)定義變量結(jié)束 ***************************/ /****************************函數(shù)聲明開始 *****************************/ unsigned int Key_Scan(void)。 //設(shè)置時間時函數(shù) void Set_Time(void)。 //設(shè)置日期月函數(shù) void Set_Date_Year(unsigned int Key_On_Number_Flag)。 //設(shè)置鬧鐘秒函數(shù) void Set_Alarm_Minute(unsigned int Key_On_Number_Flag)。 //設(shè)置時間時的顯示時間函數(shù) void Alarm_Ring(void)。 //LCD 初始化 while(1) { delay_ms(20， 100)。 //液晶實時顯示 delay_ms(100， 100)。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3tnGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。 //鍵盤處理 Alarm_Ack()。 //讀時間信息 delay_ms(100， 100)。 //鬧鐘時間比較函數(shù) void Alarm_Ack(void)。 //設(shè)置鬧鐘時函數(shù) void Set_Alarm(void)。 //設(shè)置時間函數(shù) void Set_Week(unsigned int x)。 //設(shè)置日期 void Set_Date_Day(unsigned int Key_On_Number_Flag， unsigned int Month)。 //設(shè)置時間秒函數(shù) void Set_Time_Minute(unsigned int Key_On_Number_Flag)。 //unsigned char Time_Init[]={0， 0， 12， 2， 4， 12， 7}。 unsigned char read_rtc_code[7]={0， 0， 0， 0， 0， 0， 0}。 /******************* 顯示字符串編碼定義 **************************/ unsigned char code str[]={0x30， 0x31， 0x32， 0x33， 0x34， 0x35， 0x36， 0x37， 0x38， 0x39， 0x03a，0}。 sbit LCD_RW=P2^1。 通過短暫的畢業(yè)設(shè)計，從而 提高了我的理論水平，真正做到學(xué)有所用，雖然在其過程中我也遇到一些困難，但是從中我也得到了很多的幫助，沒有半途而廢，沒有灰心喪氣，在張老師的嚴格指導(dǎo)下，發(fā)現(xiàn)問題并加以改正，這些都是一種收獲。 首先我要衷心地感謝我的輔導(dǎo)老師曾寶國，在本次設(shè)計過程中他始終給予了我無私的熱情和幫助。同時可以對時間、日期、星期和鬧鐘進行設(shè)置。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 23頁 共 31頁 總 結(jié) 本 設(shè)計 以功能齊全適用于大眾為指導(dǎo)思想，選取 AT89C51 單片機為控制核心。 a）實時顯示 b）設(shè)置時間及相應(yīng)的增／減設(shè)置 c）設(shè)置日期及相應(yīng)的增／減設(shè)置 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 22頁 共 31頁 d）設(shè)置星期及相應(yīng)的增／減設(shè)置 e）設(shè)置鬧鐘 圖 41 仿真結(jié)果 系統(tǒng)通過仿真調(diào)試后，可以穩(wěn)定運行。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17頁 共 31頁 圖 32 時間設(shè)置模塊 設(shè)置日狀態(tài) :+、－不變 實時顯示 鍵掃描 KEY4ON 計數(shù)值減 1 計數(shù)完畢 計數(shù)完畢 KEY2ON KEY1ON KEY1ON KEY3ON 重裝初值 實時顯示 鍵掃描 KEY2ON KEY3ON KEY4ON 計數(shù)值減 1 重裝初值 調(diào)用設(shè)置小時函數(shù) Y Y Y N N N N N N N N N Y Y Y Y Y Y Y 返回 Y N Y Y 鍵掃描 KEY1ON KEY4ON KEY1ON KEY2ON KEY3ON 計數(shù)完畢 計數(shù)值減 1 返回 實時顯示 鍵掃描 KEY1ON KEY4ON KEY2ON KEY3ON 計數(shù)值減 1 計數(shù)完畢 重裝初值 返回 鍵掃描 顯示設(shè)置日期 返回 Y Y Y N N N N N N N N 顯示設(shè)置時間 鍵盤掃描 /處理開始 Y Y Y Y Y N 設(shè)置時狀態(tài) :+、－不變 設(shè)置分狀態(tài) :+、－不變 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 18頁 共 31頁 圖 33 日期設(shè)