【正文】 消耗小壽命長抗干擾能力強(qiáng)。 顯示器的選擇 方案一：采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描 ,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，但連線還需要花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間，所以也不用此種作為顯示。如果選擇此方案，由于按鍵較少，在修改時(shí)間或設(shè)置鬧鈴時(shí)間時(shí)就不能直接輸入，只能通過加或減完成，稍為麻煩一些， 但其程序簡單。 方案二：獨(dú)立式按鍵。 按鍵的選擇 方案一： 44 矩陣式鍵盤。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。設(shè)置 4 個(gè)操作鍵： K1， 時(shí)間 調(diào)整鍵； K2，上調(diào)鍵； K3，下調(diào)鍵 ； K4， 鬧鐘設(shè)置鍵本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ： 了解單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，熟悉萬年歷各模塊的工作原理； 選擇適當(dāng)?shù)男酒驮骷?，確定系統(tǒng)電路，繪制電路原理圖，尤其是各接口電路； 熟悉單片機(jī)使用方法和 C 語言的編程規(guī)則，編寫出相應(yīng)模塊的應(yīng)用程序。 課題研究的內(nèi)容 本論文主要研究基于單片機(jī)的萬年歷設(shè)計(jì)。所有這些，都是以鐘表數(shù)字化 為基礎(chǔ)的。數(shù)字鐘是通過數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)時(shí) ,分 ,秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置 ,廣泛用于個(gè)人家庭、車站、碼頭辦公室等公共場所 ,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?。例如，許多火災(zāi)都是由于人們一時(shí)忘記了關(guān)閉煤氣或是忘記充電時(shí)間等 造成的。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時(shí)候，這種遺忘無傷大雅。武漢理工大學(xué)《單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)》 1 課程設(shè)計(jì) 基于 51單片機(jī)電子鬧鐘或萬年歷的設(shè)計(jì) 武漢理工大學(xué)《單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)》 2 目錄 目錄 ............................................................... 1 ......................................................... 4 項(xiàng)目研究的目的和意義 ....................................... 4 課題研究的內(nèi)容 .............................................. 4 ............................................... 5 單片機(jī)型號(hào)的選擇 ........................................... 5 按鍵的選擇 ................................................. 5 顯示器的選擇 ............................................... 5 計(jì)時(shí)部分的選擇 ............................................. 6 發(fā)音部分的設(shè)計(jì) ............................................. 6 電路設(shè)計(jì)最終方案 ............................................ 6 3. AT89C52 單片機(jī)簡介 .............................................. 7 單片機(jī)基本特性 .............................................. 7 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ............................................ 7 單片機(jī) I/O 引腳結(jié)構(gòu) ......................................... 7 P0 口 .................................................. 7 P1 口 .................................................. 8 P2 口 .................................................. 8 P3 口 .................................................. 8 單片機(jī)最小系統(tǒng)板 ............................................ 9 4. 數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)原理和方法 ..................................... 10 設(shè)計(jì)原理 .................................................. 10 硬件電路的設(shè)計(jì) ............................................ 10 DS1302 時(shí)鐘芯片 ...................................... 10 1602 液晶簡介 ........................................ 12 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路 ....................................... 13 武漢理工大學(xué)《單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)》 3 獨(dú)立鍵盤電路 ......................................... 14 .................................................. 15 程序流程圖 ................................................. 15 系統(tǒng)總流程圖 ......................................... 15 DS1302 時(shí)鐘程序流程圖 ................................ 16 LCD 顯示程序流程圖 ................................... 17 程序的設(shè)計(jì) ................................................. 18 DS1302 讀寫程序 ...................................... 18 液晶顯示程序 ......................................... 18 ........................................................ 21 參考文獻(xiàn) .......................................................... 22 附錄一 系統(tǒng)原理圖 ................................................. 23 附錄二 系統(tǒng)程序 ................................................... 24 武漢理工大學(xué)《單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)》 4 項(xiàng)目研究的目的和意義 20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時(shí)間對(duì)人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間。但是，一旦重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。而鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便。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，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能，諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烤箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。當(dāng)程序執(zhí)行后， LCD 顯示即時(shí)時(shí)間、年月日、星期。 設(shè)計(jì)目標(biāo)：使基于 AT89C52 單片機(jī)的萬 年歷實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)功能： 、月、日、星期、時(shí)、分、秒等功能； 、月、日、星期、時(shí)、分、秒校準(zhǔn)功能； 武漢理工大學(xué)《單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)》 5 單片機(jī)型號(hào)的選擇 通過對(duì)多種單片機(jī)性能的分析，最終認(rèn)為 AT89C52 是最理想的電子時(shí)鐘開發(fā)芯片。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C52 是一種高效微控制器，而且它與 MCS51 兼容，且具有 4K 字節(jié)可編程序存儲(chǔ)器和 1000 次擦寫循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間為 10 年，是最好的選擇。如果選擇此方案，那么在修改時(shí)鐘或設(shè)置鬧鈴時(shí)間時(shí)就可以直接從鍵盤輸入，方便、快捷，但程序較為復(fù)雜。如果設(shè)置過多按鍵，將會(huì)占用較多 I/O 口，而且會(huì)給布線帶來不便，因此，此方案適用于按鍵較少的情況。 由于并不需要經(jīng)常修改時(shí)間和設(shè)置鬧鈴時(shí)間，而且方案二的程序簡單，按鍵少、成本低，因此，選擇方案二。 方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合 ,若采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi) ,且價(jià)格也相對(duì)較高 ,所以在此也不用此種作為顯示。所以在此設(shè)計(jì)中采用 1602 液晶顯示屏。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大 ,所以不采用此方案。所以本設(shè)計(jì)采用 DS1302 時(shí)鐘芯片。 電路設(shè)計(jì)最終方案 綜上各方案所述 ,對(duì)此次作品的方案選定 : 采用 AT89C52 作為主控制芯片，DS1302 時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)， LCD1602 作為顯示模塊。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL邏輯門電路，對(duì)端口 P0 寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 武漢理工大學(xué)《單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)》 8 在 Flash 編程 時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。對(duì)端口寫 “1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。 與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸（ ）和輸入（ ）， Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。對(duì)端口 P2 寫 “1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器 的內(nèi)容。 P3 口 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對(duì) P3 口寫入 “1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口還接收 一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器 編程 和程序校驗(yàn)的 控制信號(hào) 。電源電路給單片機(jī)提供電 源，復(fù)位電路使得單片機(jī)具備復(fù)位功能，晶振的作用產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率，這個(gè)頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng)板 武漢理工大學(xué)《單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)》 10 設(shè)計(jì)原理 根據(jù)上述方案設(shè)計(jì)出系統(tǒng)整體框圖如下所示 A T 8 9 C 5 2獨(dú) 立 按 鍵D S 1 3 0 2 時(shí) 鐘 芯 片1 6 0 2 液 晶 顯 示 器 圖 41 系統(tǒng)原理圖 為使時(shí)鐘走時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，校時(shí)電路是必不可少的，鍵盤模塊用來校正液晶上顯示 的時(shí)間； AT89C52 單片機(jī)通過輸出各種電脈沖信號(hào)來驅(qū)動(dòng)控制各部分正常工作；而系統(tǒng)的時(shí)間數(shù)據(jù)則最終通過液晶模塊顯示出來。圖 所示為 DS1302 的引腳排列，其中 VCC1 為后備電源， VCC2 為主電源。 DSX1 和 DSX2 是振蕩源，外接 晶振用來為芯片 提供計(jì)時(shí)脈沖。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平， I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。 圖 42 DS1302 時(shí)鐘芯片電路 時(shí)鐘芯片 DS1302 的工作原理： (1) DS1302 的控制字節(jié) DS1302 控制字節(jié)的高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中，位 6 如果 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取RAM 數(shù)據(jù)；位 5 至位 1 指示操作單元的地址；最低有效位（位 0）如為 0 表示要進(jìn)行寫操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出 (2) 數(shù)據(jù)輸入輸出（ I/O） 在控制指令