【正文】 .........29 嵌入式綜合課程設(shè)計(jì) III基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘加鬧鐘的設(shè)計(jì)與制作（基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘加鬧鐘的設(shè)計(jì)與制作） 任務(wù)提出：隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代的電子產(chǎn)品幾乎滲透到了社會(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。時(shí)間就是金錢(qián)、時(shí)間就是生命、時(shí)間就是勝利……，準(zhǔn)確的掌握時(shí)間和分配時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，時(shí)鐘是我們生活中必不可少的工具。利用 STC89C52 單片機(jī)對(duì) DS1302 時(shí)鐘芯片進(jìn)行讀寫(xiě)操作并通過(guò) LCD1602 字符液晶顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息，這樣便構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)電子時(shí)鐘。要求其具有如下功能：① 具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒顯示功能；② 具備年、月、日、星期、時(shí)、分、秒校準(zhǔn)功能；③ 具有鬧鐘顯示、調(diào)節(jié)設(shè)定、鳴叫功能；④ 計(jì)時(shí)器模塊能夠準(zhǔn)確計(jì)時(shí)；⑤ 顯示模塊能夠清晰、穩(wěn)定顯示，不出現(xiàn)亂碼；⑥ 輸入模塊能夠正確輸入指令；⑦ 控制模塊能夠正確控制輸入、輸出顯示；⑧ 整個(gè)系統(tǒng)能夠正常、穩(wěn)定工作。時(shí)間就是金錢(qián)、時(shí)間就是生命、時(shí)間就是勝利……，準(zhǔn)確的掌握時(shí)間和分配時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，時(shí)鐘是我們生活中必不可少的工具。利用 STC89C52 單片機(jī)對(duì) DS1302 時(shí)鐘芯片進(jìn)行讀寫(xiě)操作并通過(guò) LCD1602 字符液晶顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息，這樣便構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)電子時(shí)鐘。因此自從時(shí)鐘發(fā)明的那刻起，就成為人類的好朋友。怎樣讓時(shí)鐘更好、更方便、更精確的顯示時(shí)間，這就要求人們不斷設(shè)計(jì)研發(fā)出新型的時(shí)鐘。數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用 LED 顯示器代替指針進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)，分，秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)和分的校對(duì)，片選的靈活性好。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩個(gè)方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí)器計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)；二是用專門(mén)的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘通過(guò)液晶顯示器顯示，并能通過(guò)按鍵對(duì)時(shí)間以及鬧鐘進(jìn)行置。STC89C52 內(nèi)部具有 8KB ROM 存儲(chǔ)空間,512 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，帶有 2K 字節(jié)的 EEPROM存儲(chǔ)空間，與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容,STC89C52 可以通過(guò)串口下載。AT89S52 片內(nèi)具有 8K 字節(jié)程序存儲(chǔ)空間，256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間沒(méi)有 EEPROM 存儲(chǔ)空間，也與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容，具有在線編程可擦除技術(shù)?？紤]到成本因素，因此選STC89C52。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,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi),且也相對(duì)較高,所以不用此種作為顯示。LED 數(shù)碼管價(jià)格便宜,對(duì)于顯示數(shù)字最合適,但功耗較大，且顯示容量不夠，所以也不用此種方案。液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,可顯示大量文字，顯示多樣,清晰可見(jiàn),且價(jià)格適中，所以采用 LCD數(shù)碼管作為顯示。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。陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文第 3 頁(yè) 共 29 頁(yè)方案二：采用 DS1302 時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS1302 芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高,工作電壓 ～ 范圍內(nèi)，時(shí)耗電小于 300nA. 電路設(shè)計(jì)最終方案確定綜上各方案所述,對(duì)此次作品的方案選定:采用 STC89C52 單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)。采用 LCD1602 液晶作為顯示器件。單片機(jī)DS1302 計(jì)時(shí)模塊鍵盤(pán)輸入模塊LCD1602 顯示模塊蜂鳴器陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文第 4 頁(yè) 共 29 頁(yè)2 主要元件介紹 STC89C52 以及最小系統(tǒng)介紹 ST89C52 單片機(jī)：1. 主要性能參數(shù)：①與 MCS51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。2. 功能特性： STC89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8 字節(jié) FLASH 閃速存儲(chǔ)器， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM , 32 個(gè) I/O 口線，3 個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器．串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。P0 口（Pin39～Pin32 ）：8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1 口（Pin1～Pin8 ）：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口（Pin21～Pin28 ）：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口（Pin10～Pin17 ）：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文第 5 頁(yè) 共 29 頁(yè) 計(jì)時(shí)芯片 DS1302：：DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和 31 字節(jié)靜態(tài)RAM 通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整。DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線①RES 復(fù)位 ② I/O 數(shù)據(jù)線 ③ SCLK 串行時(shí)鐘。DS1302 工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW。3. 管腳描述：XX2—— 晶振管腳GND——地RST——復(fù)位腳I/O——數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳SCLK——串行時(shí)鐘VCCVCC2——電源供電管腳4. DS1302 的控制字如表所示。數(shù)據(jù)輸入輸出（I/O）在控制指令字輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開(kāi)始。其讀寫(xiě)時(shí)序如圖示:DS1302 控制字陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文第 6 頁(yè) 共 29 頁(yè) 字符液晶顯示屏 LCD1602 資料：1. 概述：工業(yè)字符型液晶，1602 是指顯示的內(nèi)容為 16*2，即能夠同時(shí)顯示兩行，每行 16 個(gè)符。本課題所用 1602 液晶模塊，顯示屏是藍(lán)色背光白色字體。第 2 腳：VCC 接 5V 正電源。第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。第 6 腳：E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第 15~16 腳：背光燈電源。3. 硬件電路連接圖：以 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心控制，時(shí)鐘電路由 DS1302 芯片提供，采用三線與單片機(jī)進(jìn)行通信，用四個(gè)獨(dú)立的按鍵進(jìn)行年、月、日、時(shí)間、星期等調(diào)整，最終的結(jié)果通過(guò) LCD1602 液晶顯示屏顯示出來(lái)。P1 口與DS1302 計(jì)時(shí)模塊連接，進(jìn)行通信與對(duì)其控制。P3 口與按鍵連接，通過(guò) P3 口輸入控制信號(hào)。 LCD1602 液晶顯示模塊其中 DB0~DB7 分別接單片機(jī)的 ~，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，VO 接電阻進(jìn)行背光亮度的調(diào)節(jié)，RS、RW 和 EN 分別接單片機(jī)的 ~，用于單片機(jī)的指令接收。陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文第 10 頁(yè) 共 29 頁(yè)4. 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)： 軟件設(shè)計(jì)流程圖：首先，編寫(xiě)主程序，對(duì)計(jì)時(shí)模塊 DS1302 和顯示模塊 LCD1602 進(jìn)行初始化，同時(shí)定義計(jì)時(shí)模塊、顯示模塊和按鍵模塊的控制程序，之后讀取 DS1302 計(jì)時(shí)模塊預(yù)先設(shè)定數(shù)據(jù)，顯示模塊LCD1602 進(jìn)行顯示。陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文第 11 頁(yè) 共 29 頁(yè)5. 系統(tǒng)的調(diào)試：將系統(tǒng)的電源、計(jì)時(shí)模塊、按鍵模塊、顯示模塊、控制模塊，按照附錄一的電路做成 PCB 電路板，把元器件焊接在板子上。搭建好硬件之后，將編譯好的軟件程序下載到STC89C52 中。在單個(gè)的模塊調(diào)試中，各個(gè)模塊均能夠正常穩(wěn)定的工作，但是在將它們裝配在一塊，進(jìn)行整體的調(diào)試時(shí)，就出現(xiàn)了其他一些問(wèn)題，不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能?，F(xiàn)在系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、正常的工作。③通過(guò)模式選擇鍵可以在時(shí)間顯示模式和鬧鐘模式之間切換，④通過(guò)移位鍵可以使液晶屏上的光標(biāo)依次移位，⑤將光標(biāo)移位在想要的調(diào)節(jié)的位置，按加、減鍵可以進(jìn)行該位置的數(shù)字的調(diào)整。⑦將模式切換到鬧鐘模式，依次調(diào)整時(shí)、分，當(dāng)時(shí)間到預(yù)設(shè)的時(shí)間，蜂鳴器發(fā)出”滴滴…” 聲。功能上基本達(dá)標(biāo)：時(shí)鐘與鬧鐘的顯示，調(diào)時(shí)間和鬧鐘功能以及鬧鐘鳴叫功能。硬件設(shè)施基本合乎要求，軟件設(shè)計(jì)可以配合硬件實(shí)現(xiàn)其功能。電子時(shí)鐘更具人性化，更能提高人們的生活質(zhì)量，更受人們歡迎。做為新時(shí)代的我們，更應(yīng)該提高自身能力，適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展。從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真正的體會(huì)到，知識(shí)的重要性，特別是要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活當(dāng)中，學(xué)以致用。[2] : 機(jī)械工業(yè)出版社,（1——100） 。[3]:高等教育出版社,2022（1——560） 。[5] 99 SE 原理圖與 PCB : 電子工業(yè)出版社,（48——100） 。[12],2022。