電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)DS1302基于51單片機(jī)

1、安 康 學(xué) 院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 課題名稱：電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)（DS1302）姓 名：學(xué) 號(hào)：院 系：電子與信息工程系專 業(yè)：電子信息工程指導(dǎo)教師：時(shí) 間：2012年6月一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1、設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能夠顯示年月日及時(shí)分秒的電子時(shí)鐘。2、要 求：利用單片機(jī)芯片AT89C52，和DS1302芯片，使得數(shù)碼管7SEG-MPX8-A-BLUE顯示年月日和時(shí)間，時(shí)間和年月日分開顯示，屏幕顯示時(shí)間。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 二、指導(dǎo)教師評(píng)語：此次課程設(shè)計(jì)，該學(xué)生積極參與，積極思考，有問題及時(shí)提問，和同學(xué)配合良好，充分發(fā)揮了自由創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思想，并且學(xué)會(huì)使用芯片AT89C52和Protues軟件

2、實(shí)現(xiàn)了具有顯示年月日和時(shí)間功能的電子時(shí)鐘。此設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求，希望該學(xué)生繼續(xù)保持。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 三、成績(jī)?cè)u(píng)定：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日四、系部意見：系部蓋章： 年 月 日設(shè)計(jì)項(xiàng)目成績(jī)?cè)u(píng)定表設(shè)計(jì)報(bào)告書目錄一、設(shè)計(jì)目的1二、設(shè)計(jì)思路1三、設(shè)計(jì)過程13.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖13.2 MCU微控制器電路23.3 LCD液晶顯示電路43.4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路53.5 復(fù)位電路53.6 晶振電路6四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果6五、主要元器件與設(shè)備7六、課程設(shè)計(jì)體會(huì)7七、參考文獻(xiàn)8一、設(shè)計(jì)目的1、掌握電子時(shí)鐘的基本工作方式。2、進(jìn)一步熟悉DS1302芯片的特性。3、通過使用各基本指令，進(jìn)一步熟練掌握單片機(jī)的編

3、程和程序調(diào)試。二、設(shè)計(jì)思路利用AT89C52的特點(diǎn)及DS1302的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種基于DS1302單片機(jī)控制，再利用數(shù)碼管顯示的數(shù)字鐘。本系統(tǒng)硬件利用AT89S52作為CPU進(jìn)行總體控制，通過DS1302時(shí)鐘芯片獲取準(zhǔn)確詳細(xì)的時(shí)間（年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒準(zhǔn)確時(shí)間），對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行控制，同時(shí)利用液晶顯示芯片LCD1602對(duì)時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確顯示年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒。三、設(shè)計(jì)過程3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖圖2 系統(tǒng)軟件流程圖根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求和設(shè)計(jì)思路，確定該系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示。硬件電路主要由MCU微處理控制器單元、DS1302時(shí)鐘電路、儲(chǔ)存器、復(fù)位電路、晶振電

4、路、數(shù)碼管顯示模塊構(gòu)成。3.2 MCU微控制器電路AT89S52作為系統(tǒng)的核心控制元件，只有它能正常工作后才能使其它的元件進(jìn)入正常工作狀態(tài)。因此，下面對(duì)AT89S52進(jìn)行必要的說明，AT89S52的管腳如圖3所示。圖3 AT89S52的管腳1）VCC：40腳，供電電壓，一般接+5V電壓。2）GND：20腳，接工作地。3）P0口：18腳，P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上電阻。但是P0口在程序校驗(yàn)作為輸出指令字節(jié)時(shí)

5、，需要外部加上拉電阻，一般上拉電阻選4.7K10K為宜。本設(shè)計(jì)中用5.1K的排阻對(duì)P0口進(jìn)行上拉電平。4）P1口：3239腳，P1口是一個(gè)內(nèi)部具有上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門電流。P1端口寫入“1”后，被內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為作輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。5）P2口：2027腳，P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。6）P3口：1017腳，P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電

6、阻的8 位雙向I/O 口，P3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。7）RESET：9腳，復(fù)位輸入端。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。8）ALE/P非：30腳，當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于系統(tǒng)校驗(yàn)。9）PSEN：29腳，外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。10）RST非/VP：31腳，訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)

7、。當(dāng)EA非為低電平時(shí)，讀取外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)EA非端為高電平時(shí)，則讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，設(shè)計(jì)中一般接高電平。11）XTAL1：19腳，振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。如采用外部時(shí)鐘源時(shí)，XTAL1為輸入端。12）XTAL2：18腳，振蕩器反相放大器的輸出端。如采用外部時(shí)鐘源時(shí)，XTAL2應(yīng)懸空不接。3.3 LCD液晶顯示電路液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在各種小系統(tǒng)中得到了更廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中使用的液晶顯示模塊是LCD1602。圖4所示為本設(shè)計(jì)LCD1602的連接圖。圖4 LCD1602的連接圖3.4實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路本設(shè)計(jì)使用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路芯片是美國(guó)D

8、ALLAS公司生產(chǎn)的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路芯片DS1302。VCC1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由VCC1或VCC2兩者中的較大 者供電；當(dāng)VCC2大于VCC10.2V時(shí)，VCC2給DS1302供電；當(dāng)VCC2小于VCC1時(shí)，DS1302由VCC1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST非是復(fù)位/片選線，通過把RST非輸 入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。圖5 時(shí)鐘電路3.5復(fù)位電路在AT89S52單片機(jī)中的振蕩器運(yùn)行時(shí)，RST非引腳上保持到少2個(gè)機(jī)器周期的高電平輸入信號(hào)，復(fù)位過程即可完成。根

9、據(jù)此原理，本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位嵌套在系統(tǒng)中，增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)用性。本設(shè)計(jì)的具體復(fù)位圖如下。圖6 復(fù)位電路3.6 晶振電路AT89S52在工作時(shí)需要外部提供時(shí)鐘信號(hào)，因此，本設(shè)計(jì)選擇在其18腳19腳之間接上12MHz的晶振，為單片機(jī)提供1s的機(jī)器振蕩周期。其電路連接圖如圖所示。在圖中，電容器C3、C4起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在2050pF。圖7 晶振電路四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果系統(tǒng)調(diào)試過程利用Proteus繪制出相應(yīng)硬件電路后進(jìn)行仿真，出現(xiàn)液晶顯示無法正常顯示的問題。經(jīng)過思考和查閱的資料發(fā)現(xiàn)AT89C52的P0在進(jìn)高電平時(shí)沒有接上拉電阻導(dǎo)致LCD1602無法正常顯示時(shí)間。修改

10、電路后（P0口接上拉電阻）燒入程序后，程序正常運(yùn)行，LCD1602準(zhǔn)確的顯示。用Proteus仿真能夠正確的現(xiàn)實(shí)時(shí)間，但燒入學(xué)習(xí)板出現(xiàn)亂碼現(xiàn)實(shí)不能正常工作。經(jīng)過反復(fù)檢查及思考發(fā)現(xiàn)仿真軟件上的硬件電路與學(xué)習(xí)板上的硬件電路不一致無法對(duì)應(yīng)起來。最后根據(jù)學(xué)習(xí)板的硬件電路修改相應(yīng)程序及仿真軟件上的硬件電路，最終現(xiàn)實(shí)了功能。系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果圖8 調(diào)試結(jié)果五、主要元器件與設(shè)備Protues軟件、AT89C512芯片、DS1302芯片及各電路模塊六、課程設(shè)計(jì)體會(huì)本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)AT89C512控制串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯DS1302構(gòu)成數(shù)字時(shí)鐘電路，實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。該電路使用簡(jiǎn)單的三線接口，為單片機(jī)節(jié)省大量的接口資源，時(shí)鐘芯

11、片帶有后備電池。該時(shí)鐘功能強(qiáng)大，性能優(yōu)越，能為很多領(lǐng)域，特別是對(duì)時(shí)鐘工作的準(zhǔn)確性和可靠性有較高要求。通過對(duì)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了電子時(shí)鐘模塊的編程思想，也讓我明白了電子時(shí)鐘的基本原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路必須先編好程序，用仿真軟件測(cè)試成功后再得出結(jié)論。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對(duì)該軟件有了更熟悉的了解，我們應(yīng)該自己動(dòng)手，實(shí)際操作，才會(huì)有更深刻的理解。經(jīng)過這次設(shè)計(jì)我學(xué)到很多很多的的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，同時(shí)也提高了自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。最后感謝老師的授課和教導(dǎo)！七、參考文獻(xiàn)1張義和.例說51單片機(jī)M.北

12、京：人民郵電出版社，2010年2 閻石編著 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) (第五版) 北京高等教育出版社 2006.15503 蔡明文 馮先成主編 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 華中科技大學(xué)出版社 2007.34陳明螢 編著 8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材 清華大學(xué)出版社 20045 康華光 編著 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版） 高等教育出版社 20066 黃智偉 編著 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽電路（第一版）航空航天大學(xué)出版社 2006.36附錄源程序代碼：#include<reg52.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned charsbit SCK=

13、P36; sbit SDA=P34;sbit RST = P35; bit ReadRTC_Flag;uchar l_tmpdate7=0,0,12,15,5,3,8;uchar l_tmpdisplay8;uchar bianma=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; code uchar read_rtc_address7=0x81,0x83,0x85,0x87,0x89,0x8b,0x8d; code uchar table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40;void

14、Write_Ds1302_Byte(uchar temp); void Write_Ds1302(uchar address,uchar dat );uchar Read_Ds1302 ( uchar address );void Read_RTC(void);/read RTC void Set_RTC(void); /set RTC void InitTIMER0(void);/inital timer0void main(void) InitTIMER0(); /初始化定時(shí)器0 Set_RTC(); while(1) if(ReadRTC_Flag) ReadRTC_Flag=0;Rea

15、d_RTC(); l_tmpdisplay0=l_tmpdate2/16;l_tmpdisplay1=l_tmpdate2&0x0f;l_tmpdisplay2=10; /加入"-"l_tmpdisplay3=l_tmpdate1/16;l_tmpdisplay4=l_tmpdate1&0x0f;l_tmpdisplay5=10;l_tmpdisplay6=l_tmpdate0/16;l_tmpdisplay7=l_tmpdate0&0x0f;void InitTIMER0(void) TMOD|=0x01; /定時(shí)器設(shè)置 16位 TH0=(6553

16、5-500)/256; TL0=(65535-500)%256; /初始化值 ET0=1; TR0=1; EA=1;void Set_RTC(void) /設(shè)定 日歷unsigned char i,*p,tmp;for(i=0;i<7;i+) /BCD處理DS1302存放的數(shù)據(jù)格式是BCD型tmp=l_tmpdatei/10;l_tmpdatei=l_tmpdatei%10;l_tmpdatei=l_tmpdatei+tmp*16; Write_Ds1302(0x8E,0X00);p=write_rtc_address; /傳地址 for(i=0;i<7;i+) / 7次寫入 秒分

17、時(shí)日月周年 Write_Ds1302(*p,l_tmpdatei); /在0x80-0x8c中寫入數(shù)據(jù) p+; Write_Ds1302(0x8E,0x80); void Write_Ds1302( uchar address,uchar dat ) RST=0;_nop_(); SCK=0;_nop_(); RST=1; _nop_(); /啟動(dòng) Write_Ds1302_Byte(address); /發(fā)送地址 Write_Ds1302_Byte(dat); /發(fā)送數(shù)據(jù) RST=0; /恢復(fù)void Write_Ds1302_Byte(uchar temp) uchar i; for (i

18、=0;i<8;i+) /循環(huán)8次 寫入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) SCK=0; SDA=temp&0x01; /每次傳輸?shù)妥止?jié) temp>>=1; /右移一位 SCK=1; void Read_RTC(void) /讀取 日歷uchar i,*p; p=read_rtc_address; /地址傳遞 for(i=0;i<7;i+) /分7次讀取 秒分時(shí)日月周年 l_tmpdatei=Read_Ds1302(*p); p+; uchar Read_Ds1302 (uchar address ) uchar i,temp=0x00; RST=0;_nop_();_nop_(); SCK=0;_nop_();_nop_(); RST=1;_nop_();_nop_(); Write_Ds1302_Byte(address); for (i=0;i<8;i+) /循環(huán)8次 讀取數(shù)據(jù) if(SDA) temp|=0x80;/每次傳輸?shù)妥止?jié)SCK=0;temp>>=1;/右移一位_nop_(); _nop_(); _nop_(); SCK=1; RST=0;_nop_(); /以下為DS1302復(fù)位的穩(wěn)定時(shí)間 _nop_();RST=0;SCK=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SCK=1