目录
绪论 (3)
一、单片机概述 (4)
1.1 单片机的发展历史 (4)
1.2 单片机的发展趋势 (4)
1.3 单片机的特点 (5)
1.4 单片机的应用 (5)
1.5 单片机的串行接口 (6)
1.6 基本概念 (7)
二、硬件设计 (8)
2.1 STC89C52单片机简介 (8)
2.1.1 STC89C52功能特性描述 (9)
2.1.2 MCS-51的串行和控制寄存器 (13)
2.2 显示模块 (15)
2.3 DS1302的结构及工作原理 (18)
三、软件设计 (20)
3.1 设计方法 (20)
3.2 设计实例 (20)
3.3 原理图和程序 (23)
3.3.1原理图 (23)
3.3.2程序 (24)
结论 (35)
致谢 (36)
参考文献 (37)
基于89C52的单片机实时时钟设计
摘要：本设计是以89C52为控制核心，通过外围的不同模块可以让用户进行单片机的各种实验或者项目的开发。本开发板主要设计实时时钟电路，开发板主要由以下几个部分组成：MCU控制器、显示、DS1302。其中MCU采用的是STC89C52芯片；显示模块为1602液晶显示；用DALLAS公司的DS1302向单片机提供包括秒、分、时、日、月、年等在内的实时时间信息。通过所学的应用软件进行绘图及编程，使其仿真演示出来。
关键字：89C52 单片机 DS1302 LCD1602
The design of real-time clock based on 89C52
microcontroller
Abstract: The design is a system used 89C52 for the control of the control of the core, allows users to conduct various experiments or the SCM project development through the external different modules. The development board design and real-time clock circuit, The development board mainly contain the following modules: MCU controller, display, DS1302. STC89C52 is used as MCU; the display module is LCD1602; Provides including the second, divides, Japan, the month, the year with DALLAS Corporation's DS1302 to the monolithic integrated circuit and so on real-time time information. Through the application software which studies carries on the cartography and the programming, causes its simulation to demonstrate.
Keyboard : 89C52 MCU DS1302 LCD1602
绪论
随着单片机在各个领域的广泛应用，越来越多的单片机爱好者开始动手开发自己的产品。而单片机产品都是由单片机最小系统通过外围的不同扩展电路来实现对某一输出的控制。翻阅了很多单片机应用的书，大体的结构一般都是先介绍单片机的结构，而后就是单片机的外围电路，综合看来，单片机的外围电路正常就是那几个部分：显示、输入、D/A、A/D、控制等，所以一般设计者都需要搭建最基础的电路，包括单片机最小系统、基本的显示模块等。如果每次做电路的时候都要重复的做着这些事情，无疑会浪费设计者的时间，介于这方面的考虑，本设计做的就是一些基本的单片机外围模块，从而减少开发用户DIY的时间。另一方面，本开发板可以为单片机初学者提供一个很好的学习平台。单片机的初学者肯定要从最基础的做起，一步一步了解单片机，熟悉去各个方面的应用，如果仅是从理论上学习是远远不够的，必须联系实践，即实验来达到消化和巩固的目的。
本设计中主要就是用了以下几个简单模块：单片机最小系统、液晶显示、DS1302等。
本设计只是简易的开发板设计，对STC89C52芯片进行程序的烧写，使实时时钟显示。设计的时候也考虑了用户很有可能不用上面的模块，需要自己扩展模块，所以在单片机的各个引脚边加了相应的插针，用于用户自己调配扩展模块。
下面对本设计的各个方面做深入的介绍，可以作为简易开发板的说明书使用。
一、单片机概述
单片机也被称作“单片微型计算机”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。单片机一词最初是源于“Single Chip Microcomputer”,简称SCM。随着SCM在技术上、体系结构上不断扩展其控制功能，单片机已不能用“单片微型计算机”来表达其内涵。国际上逐渐采用“MCU”(Micro Controller Unit)来代替，形成了单片机界公认的、最终统一的名词。为了与国际接轨，以后应将中文“单片机”一词和“MCU”唯一对应解释。在国内因为“单片机”一词已约定俗成，故而可继续沿用。
1.1 单片机的发展历史
如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可以分为以下几个阶段：
第一阶段（1976—1978）：单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。MCS-48的推出是在工控领域的探索，参与这一探索的公司还有Motorola、Zilog等。都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单片机”一词即由此而来。
第二阶段（1978—1982）：单片机的完善阶段。Intel公司在MCS-48基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS-51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。
1.完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。
2.CPU外围功能单元的集中管理模式。
3.体现工控特性的地址空间及位操作方式。
4.指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。
第三阶段（1982—1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS-96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。
第四阶段（1990—）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面、深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。
1.2 单片机的发展趋势
进一步向着CMOS化、低功耗化、低电压化、低噪声与高可靠性、大容量化、高性能化、小容量、低价格化、外围电路内装化和串行扩展技术。随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小和功能将更强。
1.3 单片机的特点
单片机主要有如下特点：
1.有优异的性能价格比。
2.集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。
3.制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。
4.低功耗、低电压，便于生产便携式产品。
5.外部总线增加了I2C（Inter-Integrated Circuit）及SPI(Serial Peripheral Interface)等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。
6.单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。
1.4 单片机的应用
由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：
1.单片机在智能仪表中的应用
2.单片机在机电一体化中的应用
3.单片机在实时控制中的应用
4.单片机在分布式多机系统中的应用
5.单片机在人类生活中的应用
单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面，另一方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能通过单片机来实现了。这种用软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是对传统控制技术的一次革命。
A：由单片机组成控制器的结构和特点：
算机的主要部件如中央处理器(CPU)、存储器(RAM/ROM)和各种功能I/O接口集成在一块芯片上的单芯片微型计算机(Single Chip Micro Computer),简称单片机.由于它的结构与指令功能都是按工业控制要求设计的,且近年来单片机着力扩展了各种控制功能如A/D、PWM等,因此我们更多时候称其为一个单片形态的微控制器(Single Chip Micro Controller),或直接称其为微控制器(Micro Controller)。
B：用单片机组成的微机控制系统具有以下特点:
1.受集成度限制,片内存储器容量较小,一般片内ROM小于4—8K字节,片内RAM小于256字节;但可在外部进行扩展,如MCS—51系列单片机的片外可擦可编程只读存储器(EPROM)、静态随机存储器(SRAM)可分别扩展至64K字节。
2.可靠性高。单片机芯片本身是按工业控制环境要求设计的,其抗工业噪声的能力优于一般通用CPU;程序指令及其常数、表格固化在ROM中不易破坏;常用信号通道均在一个芯片内,故可靠性高。
3.易扩展。片内具有计算机正常运行所必须的部件,芯片外部有许多供扩展用的总线及并行、串行输入/输出端口,很容易构成各种规模的微机控制系统。
4.控制功能强。为了满足工业控制要求,单片机的指令系统中有极丰富的条件分支转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。一般来说,单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微处理器。
5.一般的单片机内无监控程序或系统管理软件,软件开发工作量大。但近年来已开始出现了片内固化有BASIC解释程序及FROTH操作系统的单片机,使单片机系统的开发提高了一个新水平。
此外,单片机成本低、集成度高、控制功能多,可灵活地组装成各种智能控制装置,并能有针对性设计成专用系统,解决从简单到复杂的各种需要,实现最佳的性价比。特别是单片机与传统机械产品相结合,使原有机械产品的结构简化、控制智能化。如数控机床就是典型实例。近年来,单片机发展极快,其产量占微机产量的70%以上。目前，至少有50个系列400余种机型，性能和结构各不相同,INTEL、MOTOROLA、ZILCG等公司都有系列单片微型计算机。国内普及的几乎都是INTEL公司的产品。
1.5 单片机的串行接口
MCS-51单片机内部有一个全双工的串行接收和发射缓冲器（SBUFF），这两个在物理上独立的接收发射器，即可以接收也可以发射数据，但接收缓冲器只可以读出不能写入，而发送缓冲器只能写入不能读出，它们的地址是99H。这个通信口即可以用于网络通信，亦可以实现串行异步通信，还可以构成同步移位寄存器使用。如果在串行口的输入输出引脚上加上电平转换器，就可以方便的构成
标准的RS-232接口。下面我们分别介绍。
1.6 基本概念
数据通信的传输方式：常用于数据通信的传输方式有单工、半双工、全双工和多工方式。
A．单工方式：数据仅按一个固定的方向传送。因为这种传输方式的用途有限，常用于串行口的打印数据传输与简单系统间的数据采集。
B．双工方式：数据可以实现双向传送，但不能同时进行，实际的应用采用某种协议实现收发开关转换。
C．全双工方式：允许双方同时进行数据双向传送，但一般全双工电路的线路和设备比较复杂。
D．多工方式：以上三种传输方式都是同一线路传输一种频率信号，为了充分的利用线路资源，可通过使用多路复用器或多路集线器，采用频分、时分、或码分复用技术，即可实现在同一线路上资源共享功能，我们称之为多工传输方式。
串行通信的两种通信形式
A. 异步通信
在这种通信方式中，接收器和发射器有各自的时钟，他们的工作是非同步的，异步通信用一帧来表示一个字符，其内容如下：一个起始位，紧接着是若干个数据位，图是传输45H的数据格式。
B.同步通信
同步通信格式中，发送器和接收器由同一个时钟源控制，为了克服在异步传输中，每传输一帧字符都必须加上起始位和停止位，占用了传输时间，在要求传送的数据量较大的
C. 串行数据通信的传输速率：
串行数据传输率有两个概念，既美秒传送的位数bps(Bit per second)和美秒符号数-波特率（Band rate）,在具有调治解调器的通信中，波特率与调治速率有关。
二、硬件设计
总硬件方框图
2.1 STC89C52单片机简介
STC89C52是台湾宏晶公司生产的低电压，高性能的CMOS8位单片机片内4Kbytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM ）和128bytes 的随机存储器（RAM ），器件采用STC 公司的高密度、非易失存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU ）和Flash 存储单元，功能强大。STC89C52单片机可为你提供许多高性价的应用场合，可灵活的应用于各种控制领域。
图1.1 单片机STC89C52
主要性能参数：
·与MCS-51产品指令系统的全兼容 ·4k 字节可重擦写Flash 闪速存储器 ·1000次可擦写周期
89C52
单片机
DS1302电路
1602液晶 显示电路
晶振电路
·三级加密程序存储器
·128×8字节内部RAM
·32个可编程I/O口线
·2个16位定时/计数器
·6个中断源
·可编程串行UART通道
·低功耗空闲和掉电模式
2.1.1 STC89C52功能特性描述
STC89C52提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路。同时，STC89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件的可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，窜行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但震荡器停止工作并禁止所有部件工作直到下一个硬件复位。
（1）STC89C52引脚功能说明：
·Vcc：电源电压
·GND：地
·P0口：PO口是一组8位漏极开路行双向I/O口，也既地址/数据总线复用口。可作为输出口使用时，每位可吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入输入端用。在访问外部数据存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，PO口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求接上拉电阻。
·P1口：P1口是一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输入缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输出口。作输入口时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流（I）。Flash编程和程序校验期间，P1口接收8位地址。
·P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输入缓冲极可以驱动（输入或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时和作为输出口，作输出口时，因为存在内部上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部存储器或1位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@RI指令）时，P2
口线的内容（也既特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高地址和其他控制信号。
·P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，，P1的输入缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输出端口。作输出端口时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除可作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能。
P3口还接收一些用于Flas 闪速存储器编程和程序校验的控制信号
图1.2 STC89C52方框图
·RST：复位输出。当震荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平使机器复位。
·ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节，即使不访问外部字节，ALE仍时钟震荡频
要注意的是：每次访问外部存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还要输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令可激活。此外，此引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应该置ALE无效。
PSEN：程序存入允许（PSEN）输出的是外部程序存储器的读选通信号，当
表1.3 STC89C52端口
STC89C52由外部程序取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，既输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。
·EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H--FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。要注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V的编程电压Vpp。
·XTAL1：震荡器反向放大器及内部时钟的输入端。
·XAAL2：震荡器反向放大器的输出端。
·时钟震荡器：STC89C52中有一个构成内部震荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英或陶瓷震荡器一起构成自激震荡器震荡电路如图。外接石英晶体（或陶瓷震荡器）及电容C1、C2接在放大器的震荡回路中构成并联震荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有非常严格的要求，但电容的大小会轻微影响震荡频率的高低、震荡工作的稳定性、起震的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，推荐使用30pF±10pF，而如果使用陶瓷谐振器建议选择40pF±10pF。用户还可以采用外部时钟，采用外部时钟如图所示。在这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，既内部时钟发生器的输入端，XTAL2悬空。
图1.4 内部震荡电路图1.5 外部震荡电路
表1.6 STC89C52寄存器
寄存器内容寄存器内容
PC 0000H TMOD 00H
ACC 00H TCOM 00H
B 00H TH0 00H
PSW 00H TLO 00H
SP 07H TH1 00H0
DPTR 0000H TH1 00H
P1—P3 0FFH SCON 00H IP xxx00000 SBUF 不定
IE 0xxx00000 PCON 0xxx00000
由于外部时钟信号是通过一个2分频的触发器后作为内部时钟信号的所以外部时钟的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续的时间和最大低电平持续的时间应符合产品技术条件的要求。
·Flash闪速存储器的编程：
STC89C52单片机内部有4K字节的Flash PEROM，这个Flash存储存储阵列出厂时已处于擦除状态（既所有存储单元的内容均为FFH），用户随时可对其进行编程。程序接收高电压（+12V）或低电压（Vcc）的允许编程信号。低电压编程模式，适用与用户在线编程系统。而高电平模式可与通用EPROM编程程序兼容。
·编程方法：
编程前需设置好地址、数据及控制信号，编程单元的地址就、加在P1口和P2口的P2.0—P2.3（11位地址范围为0000H—0FFFH），数据从P0口输入，引脚P2.6、P2.7和P3.6、P3.7的电平设置见表。PSEN为低电平，RST保持高电平，EA/Vp 引脚是编程电源的输入端，按要求加上编程电压，ALE/PROG引脚输入编程脉冲（负脉冲）编程时可采用4—20MHz的时钟震荡器STC89C52的编程
方法如下：1.0 在地址线上加上要编程单元的地址信号。
1.在数据线上加上要写入的数据字节。
2.激活相应的控制信号。
3.在高电压编程时，将EA/Vpp端加上+1V编程电压。
4.每对Flash存储阵列写入一个字节，加上一个ALE/PROG编程脉冲。（2）STC89C52控制信号
RST/VPD（9脚）复位信号时钟电路工作后，在引脚上出现两个机器周期的高电平，芯片内部进行初始复位，复位后片内存储器的状态如表所示，P1—P3口输出高电平，初始值07H写入堆栈指针SP、清0程序计数器PC和其余特殊功能寄存器，但始终不影响片内RAM状态，只要该引脚保持高电平，89C52将循环复位，，RAT/VPD从高电平到低电平单片机将从0号单元开始执行程序，另外该引脚还具有复用功能，只要将VPD接+5V备用电源，一旦Vcc电位突然降低或断电，能保护片内RAM中的信息不丢失，恢复电后能正常工作。
STC89C52通常采用上电自动复位和开关手动复位，我们采用的是手动复位开关如图所示：
图1.7 手动开关
手动开关未按下之前，电容正极处于加电状态，当按键按下去后，VCC与GND 导通，电容放电，从而实现放电。
2.1.2 MCS-51的串行和控制寄存器
串行口和控制寄存器
MCS-51单片机串行口专用寄存器结构如图所示。SBUF为串行口的收发缓冲器，它是一个可寻址的专用寄存器，其中包含了接收器和发射器寄存器，可以实现全双工通信。但这两个寄存器具有同一地址（99H）。MCS-51的串行数据传输很简单，只要向缓冲器写入数据就可发送数据。而从接收缓冲器读出数据既可接收数据。
此外，接收缓冲器前还加上一级输入移位寄存器，MCS-51这种结构的目的在于接收数据时避免发生重叠现象，文献称这种结构为双缓冲结构。而发送数据就不需要这样设计，因为发送时，CPU是主动的，不可能出现这种情况。
A：串行通信寄存器
在上一节我们已经分析了SCON控制寄存器，它是一个可寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制，单元地址是98H，其结构格式如下：
表1.8 SCON寄存器结构
表1 寄存器SCON结构
SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位地址9FH 9EH 8DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H
下面我们对个控制位功能介绍如下：
（1）SM0、SM1：串行口工作方式控制位
SMO SM1 工作方式功能说明
0 0 方式0 移位寄存器方式（用于I/O扩展）
0 1 方式1 8位UART，波特率可变（T1溢出率/ n）
1 0 方式
2 9 位UART，波特率为fosc/64或fosc/32
1 1 方式3 9位UART，波特率可变（T1溢出率/ n）
（2）SM2：多机通信控制位
多机通信是工作方式2和方式3，SM2位主要用于方式2和方式3。接收
状态，当串行口工作方式2或3，以及SM2=1时，只有当接收到第9位数据（RB8）为1时，才把接收的前8位数据送入SBUF，且置位RI发出中断申请，否则会将收到的数据放弃。当SM2=0时，只有在接收到有效停止位时才启动RI，若没接收到有效停止位，则RI清“0”。在方式0中SM2应该为“0”。
REN：允许接收控制位。由软件置“1”时，允许接收；软件置“0”时，不许接收。
TB8：在方式3和方式3中要发送的第9位数据，需要时用软件置位和清零。
TB8：在方式2和方式3中是接收到的第9位数据。在方式1时，如SM2=0，RB8接收到的停止位。在方式0中，不使用RB8。
TI：发送中断标志。由硬件在方式0发送完第8位时置“1”，或在其它方式中串行发送停止位的开始时置“1”。必须由软件清“0”。
RI：接收中断标志。由硬件在方式0串行发射第8位结束时置“1”
PCON：主要是是CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器，单元地址为87H其机构格式如下表：
表1.9 特殊功能寄存器PCON
PCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
位符号SMOD GF1 GF0 PD IDL
在CHMOS型单片机中，除SMOD位外其它位均为虚设的，SMOD是串行波特率倍增位，当SMOD=1时串行口波特率加倍，系统复位默认为SMOD=0。C：中断允许寄存器IE
中断允许寄存器这里重述一下对串行口有影响的位ES。ES为串行中断允许控制位，ES=1允许串行中断，ES=0，禁止串行中断。
串行口工作方式
串行口具有4种工作方式，我从应用和毕业设计的角度，重点讨论方式1发送。
串行口定义为方式1时传送1帧数据为10位，其中1位起始地址、8位数据位（先低位后高位）、1位停止位方式1的波特率可变，波特率=
2SMOD(T
32
/
的溢出率)
表2.0 中断允许寄存器
符号EA ES ET1 EX1 ETO EX0 位地址AFH AEH ADH ACH ABH AAH A8H A8H
2.2 显示模块
显示模块分为数码管显示和液晶显示，设计中所用的是1602液晶。具体硬件连接图如下：
LCD1602介绍：
1602型LCD显示模块具有体积小，功耗低，显容丰富等特点。
1602型LCD可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0~D7和RS，R/W，EN三个控制端口，工作电压为5V，并且具有字符对比度调节和背光功能。
1. 外型尺寸：80X36X13（LXWXH）
2.接口信号说明
1602型LCD的接口信号说明如表1-11所示.
编号符号引脚说明编号符号引脚说明
1 VSS 电源地9 D
2 Data I/O
2 VDD 电源正极10 D
3 Data I/O
3 VL 液晶显示偏压信号11 D
4 Data I/O
4 RS 数据/命令选择端（H/L）12 D
5 Data I/O
5 R/W 读写选择端（H/L）13 D
6 Data I/O
6 E 使能信号14 D
7 Data I/O
7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正极
8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源负极
3.主要技术参数
1602型LCD的主要技术参数如下:
显示容量16X2个字符
芯片工作电压 4.5~5.5V
工作电流 2.0mA（5.0V）
模块最佳工作电压 5.0V
字符尺寸 2.95X4.35(WXH)mm
4．基本操作程序
读状态：输入：RS=L，RW=H，E=H输出：D0~D7=状态字
读数据：输入：RS=H，RW=H，E=H 输出：无
写指令：输入：RS=L，RW=L，D0~D7=指令码，E=高脉冲
输出：D0~D7=数据
写数据：输入：RS=H，RW=L，D0~D7=数据，E=高脉冲输出：无
5．RAM地址映射图
控制器内部带有80字节的RAM缓冲区，对应关系如图11-3所示
LCD
16字X2行
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 10 。。。2
7 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 50 。。。6
7 图11-3 对应关系
6．状态字说明
STA7 D7 STA6
D6
STA5
D5
STA4
D4
STA3
D3
STA2
D2
STA1
D1
STA0
D0
STA0~STA6 当前地址指针的数值
STA7 读写操作使能1：禁止；0：允许
☆注意每次对控制器进行读写操作之前，都必须进行读写检测，确保STA7为0。
7．数据指针设置
控制器内部设有一个数据地址指针，用户可以通过它们访问内部的全部80字的RAM。
指令码功能
80H+地址码（0~27H，40~67H）设置数据地址指针
8．其它设置
指令码功能
01H 显示清屏：1.数据指针清0
2.所有显示清0
02H 显示回车:数据指针清0
9.初始化设置
(1)显示模式设置
指令码功能
0 0 1 1 1 0 0 0 设置16X2显示,5X7点阵,8位数据接口显示开/关及光标设置
2.3 DS1302的结构及工作原理
DS1302 是美国DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V ～5.5V 。采用三线接口与CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM 数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM 寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进
行涓细电流充电的能力。
DS1302的引脚图
1. 引脚功能及结构
X1，X2——32768Hz 晶振引脚端； RST ——复位端； I/O ——数据输入/输出端； SCLK ——串行时钟端； GND ——地；
VCC2，VCC1——主电源与后备电源引脚端。
DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关
指令码 功能
0 0 0 0 1 D C B D=1开显示；D=0关显示 C=1显示光标；C=0不显示光标 B=1光标闪烁；B=0光标不显示 0
1
N
S
N=1当读或写一个字符后地址指针加1，且光标加1
N=0当读或写一个字符后的地址指针减1，且光标减1
S=1 当写一个字符，整屏显示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光标不移动而屏幕移动的效果
S=0当写一个字符，整屏显示不移动-
闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST 输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc≥2.5V 之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK始终是输入端。
2. DS1302的控制字节
控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。
3. 数据输入输出(I/O)
在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK 脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。
4 .DS1302的寄存器
DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字。
此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM 单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。
三、软件设计
3.1 设计方法
本设计主要是从硬件方面出发，扩展单片机的各种外围电路开发而成的，软件则一般是用户根据自己的需求来编写，本设计板上所用的芯片基本上都是数字芯片，所以只需要根据相应芯片datasheet中的操作时序来编写程序就可以了。
第一步：明确所设计的项目，以及所要实现的功能。
第二步：熟悉所要操作硬件的datasheet, 看懂其时序操作图。
第三步：选择自己编写语言的种类和适当的软件。
第四步：整理编写程序的思路并画出程序流程图。
第五步：根据程序流程图具体的编写程序，编译。
第六步：调试，结束。
3.2 设计实例
这里以本开发板中的实时时钟为例，让用户熟悉下软件设计的步骤。
第一步：明确这里要设计一个实时时钟的程序。
第二步：熟悉单片机的硬件结构，搞懂芯片datasheet的操作时序。
主要掌握以下几个方面：
1．主要技术参数
2．接口信号说明
3．控制器接口说明
4．典型电路连接
5．读写操作时序图以及时序参数（如1602的读写操作时序图：）
读写操作时序图
第三步：这里用C语言编写程序，用keil作为设计程序的软件平台。
目录 0 前言 (1) 1 总体方案设计 (2) 2 硬件电路设计 (2) 3 软件设计 (5) 4 调试分析及说明 (7) 5 结论 (9) 参考文献 (9) 课设体会 (10) 附录1 电路原理 (12) 附录2 程序清单 (13)
电子时钟的设计 许山沈阳航空航天大学自动化学院 摘要：传统的数字电子时钟采用了较多的分立元器件，不仅占用了很大的空间而且利用率也比很低，随着系统设计复杂度的不断提高，用传统时钟系统设计方法很难满足设计需求。 单片机是集CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种接口于一体的微控制器。它体积小、成本低、功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。而51系列的单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。，本次设计提出了系统总体设计方案，并设计了各部分硬件模块和软件流程，在用C语言设计了具体软件程序后，将各个模块完全编译通过过后,结果证明了该设计系统的可行性。该设计给出了以AT89C2051为核心，利用单片机的运算和控制功能，并采用系统化LED显示模块实时显示数字的设计方案，适当地解决了实际生产和日常生活中对计时高精确度的要求，因此该设计在现代社会中具有广泛的应用性。 关键字：AT89C2051,C语言程序，电子钟。 0前言 利用51单片机开发电子时钟，实现时间显示、调整和闹铃功能。具体要求如下： （1）按以上要求制定设计方案，并绘制出系统工作框图； （2）按要求设计部分外围电路，并与单片机仿真器、单片机实验箱、电源等正确可靠的连接，给出电路原理图； （3）用仿真器及单片机实验箱进行程序设计与调试；
（4）利用键盘输入调整秒、分和小时时刻，数码管显示时间； （5）实现闹钟功能，在设定的时间给出声音提示。 1总体方案设计 该电子时钟由89C51，BUTTON，1602 LCD液晶屏等构成，采用晶振电路作为驱动电路，利用单片机内部定时计数器0通过软件扩展产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。闹钟和时钟的时分秒的调节是由一个按键控制，而另外一个按键控制时钟和闹钟的时间的调节。 图1 系统结构框图 该电子时钟由STC89C51，BUTTON，1602 LCD液晶屏等构成，采用晶振电路作为驱动电路，晶振电路的晶振频率为12MHZ,使用的定时器/计数器工作方式0，通过软件扩展产生的一秒定时，达到时分秒的计时，60秒为一分钟，60分钟为一小时，24小时为一天，又重00:00:00开始计时。没有按键按键按下时，时钟正常运行，当按下调节时钟按键K1，就会关闭时钟，当按下闹钟按键K3时时钟就会进入设置时间界面，但是时钟不会停止工作，按K2键，，就可以对时钟和闹钟要设置的时间进行调整。 2硬件电路设计
课程设计名称：单片机原理及接口技术 题目：基于单片机的秒表计时器设计 学期：2014-2015学年第一学期 专业：电气技术 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
辽宁工程技术大学 课程设计成绩评定表
课程设计任务书 一、设计题目 秒表计时器 二、设计任务 本课题以单片机为核心，设计和制作一个秒表计时器。 三、设计计划 课程设计一周 第1天：查找资料，方案论证。 第2天：各部分方案设计。 第3天：各部分方案设计。 第4天：撰写设计说明书。 第5天：校订修改，上交说明书。 四、设计要求 1、绘制软件流程图并利用汇编语言编写软件程序； 2、绘制系统硬件原理图； 3、形成设计报告。 指导教师： 教研室主任： 2014年5月26 日
本设计利用89C51单片机设计秒表计时器，通过LED显示秒十位和个位，在设计过程中用一个存储单元作为秒计数单元，当一秒到来时，就让秒计数单元加一，通过控制使单片机秒表计时，暂停，归零。设计任务包括控制系统硬件设计和应用程序设计。 关键词：51单片机；74HC573；LED数码管
综述 (1) 1 程序方案 (2) 1.1方案论证 (2) 1.2总体方案 (2) 2部分设计 (3) 2.1 89C51单片机 (3) 2.2晶体振荡电路 (4) 2.3硬件复位电路 (5) 2.4显示电路 (6) 2.5整体电路图 (7) 3程序设计 (8) 3.1程序流程框图 (8) 3.2显示程序流程图 (9) 3.3汇编源程序 (10) 4调试说明 (13) 4.1概述 (13) 4.2电路原理图 (13) 心得体会 (15) 参考文献 (16)
题目：简单51单片机数字时钟设计 院系: 物理与电气工程学院 专业：自动化专业 班级：10级自动化 姓名：苏吉振 学号：2 老师：李艾华
引言 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。 单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒数字显示的计时装置,广泛用于个 人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
课程设计(论文)任务书 信息工程学院信息工程专业（2）班 一、课程设计(论文)题目嵌入式课程设计 二、课程设计(论文)工作自 2014 年 6 月 9 日起至2014年 6月15日止。 三、课程设计(论文) 地点: 5-402 单片机实验室 四、课程设计(论文)内容要求： 1．本课程设计的目的 （1）使学生掌握单片机各功能模块的基本工作原理； （2）培养学生单片机应用系统的设计能力； （3）使学生能够较熟练地使用proteus工具完成单片机系统仿真。 （4）培养学生分析、解决问题的能力； （5）提高学生的科技论文写作能力。 2．课程设计的任务及要求 1）基本要求： （1）分析所设计系统中各功能模块的工作原理； （2）选用合适的器件（芯片）； （3）提出系统的设计方案（要有系统电路原理图）； （4）对所设计系统进行调试。 2）创新要求： 在基本要求达到后，可进行创新设计，如改善单片机应用系统的性能。 3）课程设计论文编写要求 （1）要按照书稿的规格打印撰写论文。 （2）论文包括目录（自动生成）、摘要、正文、小结、参考文献、附录等。 （3）论文装订按学校的统一要求完成。 4）答辩与评分标准： （1）完成原理分析：20分； （2）完成设计过程：30分； （3）完成调试：20分； （4）回答问题：20分； （5）格式规范性（10分）。
5）参考文献： （1）张齐.《单片机原理与嵌入式系统设计》电子工业出版社 （2）周润景.《PROTUES入门实用教程》机械工业出版社 （3）任向民.《微机接口技术实用教程》清华大学出版社 （4）https://www.doczj.com/doc/df3073218.html,/view/a5a9ceebf8c75fbfc77db2be.html 6）课程设计进度安排 内容天数地点 构思及收集资料1图书馆 系统设计与调试 4 实验室 撰写论文2图书馆、实验室 学生签名： 2014 年6 月9日 课程设计(论文)评审意见 （1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （2）设计分析（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （3）完成调试（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （4）回答问题（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （5）格式规范性（10分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； 评阅人：职称： 2014 年6 月15 日
实验报告
源代码： #pragma sfr //使用特殊功能寄存器 #pragma EI //开中断 #pragma DI //关中断 #pragma access //使用绝对地址指令 #pragma interrupt INTTM000 Time //定义时间中断函数为Time #pragma interrupt INTKR OnKeyPress //定义按键中断为OnKeyPress #pragma interrupt INTP5 OnKeyOver //定义INT中断为OnKeyOver void Init_Led(); void InitKey_INTKR(); void Init_Lcd(); void Init_Inter(); void LightOneLed(unsigned char ucNum); void LightOff(); int Count_Day(int month); char i=0; //定义变量i,是切换时间的标志 int key=0; //定义key=0 int temp=1; //用于存放当前月的天数 int temp1=1; int second=0; //默认的秒second=0 int minute=0; //默认的分minute=0 int hour=12; //默认的时hour=12 int day=1; //默认的天day=1 int month=5; //默认的月month=5 int year=2014; //默认的年year=2014 int c_hour=1; //默认的闹钟时=1 int c_minute=1; //默认的闹钟分=1 int buffs[2]; //秒的数码显示缓存区 int buffm[2]; //分的数码显示缓存区 int buffh[2]; //时的数码显示缓存区 int buffday[2]; //天的数码显示缓存区 int buffmonth[2]; //月的数码显示缓存区 int buffyear[4]; //年的数码显示缓存区 int buffmd[4]; //月，天的数码显示缓存区 int buffhm[4]; //时，分的数码显示缓存区 int buffms[4]; //分，秒的数码显示缓存区 int buffch[2]; //闹钟时的数码显示缓存区 int buffcm[2]; //闹钟分的数码显示缓存区 unsigned char Que = 0; //INT中断中间变量 int LCD_num[10]={0X070d,0x0600,0x030e,0x070a,0x0603,0x050b,0x050f,0x0700,0x070f,0x070b};// 数字0~~9的显示码 unsigned char Scond; //…………………………延时函数1……………………// void Delay(int k){ i nt i,j; f or(i=0;i 郑州科技学院 《单片机原理及应用》课程设计 目 录 0 引言3 1 设计方案4 2 系统设计7 2.1 硬件原理12 2.2 软件原理16 3 实验与仿真19 4 结论21 参考文献22 附录1 程序23 附录2 仿真电路图26 0 引言 近年来，随着电子产品的发展，随着社会竞争的激烈，人们对数字时钟的要求越来越高。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间，忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 因此从人们的日常生活到工厂的自动控制，从民用时钟到科学发展所需的时钟，现代人对时间的精度和观察时间的方便有了越来越多的需求。人们要求随时随地都能快速准确的知道时间，并且要求时钟能够更直观、更可靠、价格更便宜。这种要求催生了新型时钟的产生。 除此之外，由于对社会责任的更多承担，人们要求所设计的产品能够产生尽量少的垃圾、能够消耗尽量少的能量。因此人们对时钟的又有 了体积小、功耗低的要求。 传统的机械表由于做工的高精细要求，造价的昂贵，材料的限制，时间指示精度的限制，使用寿命方面，以及其它方面的限制，已不能满足人们的需求。另外，近些年随着科技的发展和社会的进步，人们对时钟的要求也越来越高，而使得新型电子钟表成了大势所趋。 另外单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 1 设计方案 1.1 任务及要求 ①通过单片机内定时器控制走时，准确持续走时，调时不影响走时。 ②在八个数码管上显示时、分、秒及两个小数点。 ③含有闹钟功能，可以选择闹钟开关，可以设定闹铃时间。 ④到达闹钟时刻蜂鸣器警报，可以关掉警报。 1.2 系统功能说明 电子钟的格式为：XX.XX.XX ，由左向右分别为：时、分、秒。完成显示由秒01一直加1至59，再恢复为00；分加1，由00至01，一直加1至59，再恢复00；时加1，时由00加至23之后秒、分、时全部清清零。该钟使用T0作250us的定时中断。 走时调整：走时过程中直接调整且不影响走时准确性，按下时间选择键对“时、分、秒”显示进行调整，每按一下时间加，即加1，时间减，即减1。 单片机课程设计 多功能定时器 一、设计目的： 1、在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS-51单片机多种资源应用并具 有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用； 2、能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识， 在软件编程、排错调试、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高； 3、使学生增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。使学生掌 握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片内外存贮器、I/O口、串行口通信等； 4、使学生了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后 设计和实现单片机应用系统打下良好基础。 二、设计功能说明 数字钟是采用数字电路实现对时，分，秒，数字显示的计时装置，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品，本设计可实现如下功能： 1、使用实时时钟芯片写入及读取时间 2、用LCD显示，可显示年、月、日、时、分、秒、星期、农历日期、节日 3、选择蜂鸣器电路，实现两个闹钟设置和事件提示功能 4、实现时钟校正功能，12小时/24小时切换功能 5、显示当前时间为上午时间或下午时间 6、整点报时功能 按键功能如下： 1、对显示时间的设置 按键0：进入设置模式，实现秒（S）、分（M）、时（H）、年（Y）、月（m）、日（D）、星期（W）设置的切换，并在LCD右下角显示所设置的项目，当各项目设置完毕后，再按下按键0则返回主界面正常显示时间； 按键1：每按一次按键1，对所设置的时间加1，当设置的时间超过它的最大值时，该项自动为0，例如：当设置秒为59时，秒自动清零； 按键2：每按一次按键:2，对所设置的时间减1，当设置的时间小于0时，该项自动为它的最大值； 按键3：设置完成后的确认键并可按此键中途退出设置，时间按用户设置值正常计时； 基于单片机的数字时钟摘要 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 本课题主要研究的是基于单片机的数字钟设计，采用AT89C51单片机作为系统的主控芯片,外接LED显示电路,按键电路，晶振电路，复位电路模块构成一个简单的数字钟。通过按键电路能对时、分、秒分别进行设置和实时调整，并将结果显示在数码管上。 关键词：数字钟，单片机，数码管 Abstract Author：cheng dong Tutor：wang xin Electronic technology has been developed rapidly in the 20 century,with its modern electronic products, pushed by almost permeated every area of society has vigorously promoted social productive forces development and improvement of social informatization level, also make modern electronic product performance further improved, and the rhythm of upgrade its products is becoming more and more quickly. The most common SCM module is a digital clock, a digital clock is a kind of digital circuit technology implementation, minutes and seconds, the timing device with mechanical clock compared with higher accuracy and intuitive and no mechanical device, has more longer service life, so it has been widely used. This topic research is the digital clock design based on SCM, AT89C51 SCM as the main control chip system, external LED display circuit, key circuits, crystals circuit, reset circuit module constitute a simple digital clock. Through the key circuits can respectively the diffculties, minutes and seconds setting and real-time adjustment, and the result showed that in the digital tube. Key words:digital clock SCM ; digital 单片机实时时钟电路的原理及应用 1 引言现在流行的串行时钟电路很多，如DS1302、DS1307、PCF8485 等。这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛地采用。本文介绍的 实时时钟电路DS1302 是DALLAS 公司的一种具有涓细电流充电能力的电路， 主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并 且可以关闭充电功能。采用普通32.768kHz 晶振。 2 DS1302 的结构及工作原理DS1302 是美国DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM 的实 时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补 偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU 进行同步通信，并可 采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM 数据。DS1302 内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM 寄存器。DS1302 是DS1202 的升级产品，与DS1202 兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电 源进行涓细电流充电的能力。 2.1 引脚功能及结构图1 示出DS1302 的引脚排列,其中Vcc1 为后备电源，VCC2 为主电源。在主电源关闭的情况下，也能 保持时钟的连续运行。DS1302 由Vcc1 或Vcc2 两者中的较大者供电。当Vcc2 大于Vcc1＋0.2V 时，Vcc2 给DS1302 供电。当Vcc2 小于Vcc1 时，DS1302 由Vcc1 供电。X1 和X2 是振荡源，外接32.768kHz 晶振。RST 是复位/片选线，通过把RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST 输入有两种功能：首先，RST 接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST 为高电平时，所有的数据传 送被初始化，允许对DS1302 进行操作。如果在传送过程中RST 置为低电平， 则会终止此次数据传送，I/O 引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST 必须保持低电平。只有在SCLK 为低电平时，才能将RST 置为高电平。 毕业综合实训概述 实训目的： 对单片机电子时钟的制作及设计原理的掌握，利用本次实训对所学的理论课程进行实际论证，更好的掌握理论知识。能够更好的运用在实践当中。 实训时间： 2015年9月21日-2015年11月8日 实训要求： 1.独立完成实物的制作及理解设计原理； 2.分析及制作程序流程图； 3. 绘制电路图； 4.了解个元器件在电路中的作用。 目录 1 引言 (1) 1.1选题背景 (1) 1.2设计原理 (1) 1.3单片机简介 (2) 1.4单片机的发展历史 (2) 1.5单片机的应用领域及发展趋势 (2) 2 方案议论 (5) 2.1 设计要求 (5) 2.2 系统描述 (5) 2.3 设计方案 (5) 2.3.1 集成电路 (5) 2.3.2 单片机的最小系统 (6) 2.3.3结论 (7) 3 硬件设计 (8) 3.1硬件结构 (8) 3.2中心控制模块 (8) 3.3电源模块 (11) 3.4控制电路 (12) 3.5复位电路 (12) 4软件设计 (15) 4.1电子时钟的设计原理 (15) 4.2 软件设计流程 (15) 5 总结 (17) 致谢 (18) 参考文献 (18) 附录电子时钟程序 (19) 1 引言 1.1选题背景 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 INTEL的8080是最早按照这种思想设计出的处理器，当时的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列单片机系统。因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。尽管2000年以后ARM 已经发展出了32位的主频超过300M的高端单片机，直到现在基于8051的单片机还在广泛的使用。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。汽车上一般配备40多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作！ 利用单片机实现电子时钟有很多优点，例如外部电路简单，控制方便等，因而备受广大单片机爱好者的喜爱。通过电子时钟的制作方案，掌握C语言的编程方法。并熟练的运用89S52单片机定时器准确的实现时间的递进，按下按键可以设置时间，最重要的是自己还可以通过程序设计输入自己需要的定点时间。 1.2设计原理 通过单片机对时间准确的控制，实现时间的递进。 定时器：时钟周期T是时序中最小的时间单位，具体计算的方法是1/时钟源频率，我们KST-52单片机开发板上用的晶振是11.0592M，那么我们对于这个单 目录 1设计目的 1.1设计目的 1、通过单片机课程设计，熟练掌握单片机C语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。 2、通过定时器控制两个LED显示器显示10秒秒表系统的设计，掌握定时/计数器和LED显示器的使用方法，同时掌握简单程序的编写，最终提高我们的逻辑抽象能力。 1.2设计内容和要求 内容：设计一个能够控制两个LED显示器显示10秒秒表的模拟系统。 要求：利用单片机的定时器定时，控制LED显示器显示。 1.3 设计思路 1.先熟悉实验原理，了解4只LED滚动闪烁系统灯的工作过程，组成滚动闪烁系统需要的组件。 2.了解各个硬件的工作原理， 3.绘制电路原理图，编写程序，并进行仿真，基本实现LED滚动闪烁系统灯的功能。 2设计原理分析 2.1十秒秒表的系统设计 通过编写程序，实现对发光二极管的控制，来4只LED 滚动闪烁灯的管理。每延时一段时间，灯的显示情况都会按LED 灯的显示规律进行状态转换。采用单片机内部的I/O 口上的P0口中的4个引脚即可来控制4个LED 灯。 2.2十秒秒表的功能要求 本设计能模拟基本的LED 滚动闪烁系统，是用中断的方式定时控制LED 定的闪烁及滚动。 2.2.1计时显示 定时/计数器工作方式寄存器，定时器采用T0定时器0工作于模式2 位数：8位计数范围：0-255 具有自动加载功能 2.2.2中断设置 每累计若干次定时器中断才执行一次闪烁。 2.3定时器控制4只LED 滚动闪烁制系统的基本构成及原理 单片机设LED 灯闪烁系统，可用单片机直接控制信号灯的状态变化可以广泛的应用到商业和工业的流程控制测电路当中。 图2.1 系统的总体框图 据此，本设计系统以单片机为控制核心，连接成最小系统。系统的总体框图如上所示。因为它能够准确地划分成时钟频率,与UART(通用异步接收器/发送器)量常见的波特率相关。特别是较高的波特率(19600,19200),不管多么古怪的值,这些晶振都是准确,常被使用的。当定时器1被用作波特率发生器时,波特率工作于方式1和方式3是由定时器1 的溢出率和SMOD 的值(PCON.7------双倍速波特率)决定： 1 PC机实时时钟的设计 利用PC机现有的硬件和软件资源设计程序，以实现在显示器上显示XX（时）：XX（分）：XX（秒）。 （1）设计思路 PC机系统板上使用一片8253，其地址为40H—43H，其通道0以方式3工作，每55ms 向中断控制器8259A IRQ0端发一次中断请求。本设计题要求借用原有电路，重新设置8253的计数器0每10ms产生一次中断，100次中断后加1秒，然后调整时、分、秒并显示在屏幕上。 （2）实时时钟的功能 按下任意键开始显示数据区中存放的时间值，并且每秒更新一次，运行中按下空格键则停止运行并返回DOS。程序中应保护原系统的08H中断矢量以便退出时恢复原系统的设置。 （3）题目的要求 ① PC机实时时钟的基本程序如附录一，请根据中断服务程序设计时钟时、分、秒调整的中断服务程序，然后调试实现时钟的基本功能 ②在原有程序基础上，增加键盘输入字符功能，可通过修改时、分、秒的数据，实现实时时钟可调整功能。 ③在原有程序基础上，设计美观的时钟显示方式及友好的操作方式。 附录一 STACK segment para stack 'stack' db 256 dup (0) stack ends data segment para public 'data' count db 100 tenh db '1' hour db '3',20h tenm db '1' minute db '0' db ':' tens db '5' second db '0',0dh,'$' data ends code segment para public 'code' start proc far 广西理工职业技术学院 毕业设计（论文）说明书题目：简易电子时钟设计 系别：电气工程系 专业班级：11机电2 姓名：黄武锦 学号：20112323 指导教师：黎有好 二〇一三年七月二十四日 目录 1.概论 (2) 2.整体设计思路 (3) 2.1硬件各部分所能完成的功能 (4) 2.2系统工作原理 (5) 2.3时钟各功能分析及图解 (5) 2.4.1电路各功能图解分析 (5) 2.4.2电路功能使用说明 (8) 3. 软件设计思路 (9) 3.1 主程序模块 (9) 3.2 数码管动态扫描模块 (10) 3.3 当前时间计时模块 (10) 3.4 闹钟输入输出模块 (11) 3.5 当前时间调整模块 (13) 3.6复位模块 (14) 4.系统的调试和性能分析 (15) 4.1系统的调试方法 (15) 4.1.1输入按键的调试 (15) 4.1.2复位电路的调试 (15) 4.1.3显示电路的调试 (15) 4.1.4整个系统的联调 (15) 4.2心得体会 (16) 参考文献 (16) 附录 (17) 附录A 系统原理图 (17) 附录B 程序源代码 (18) 电气信息学院课程设计评分表 (29) 1.概论 单片机系统作为一种典型的嵌入式系统，其系统设计包括硬件电路设计和软件编程设计两个方面，其调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试3个过程。如果采用单片机系统的虚拟仿真软件——Proteus，则不用制作具体的电路板也能够完成以上工作。数字钟是采用数字电路实现对时，分，秒，数字显示的计时装置，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所，给人们的生活、学习、工作带来极大的方便[4]。不仅如此，在现代化的进程中，也离不开电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控制、家务的自动化、定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。而且是控制的核心部分。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 电子钟在工业控制和日常生活中是很重要的，它不仅可以用于计时、提醒又可用于对机器的控制，在自动化的过程中必然有电子钟的参与，因此电子钟的应用会越来越广泛。而且向着精确、低功耗、多功能发展。基于单片机设计的数字钟精确度较高，因为在程序的执行过程中，任何指令都不影响定时器的正常计数，即便程序很长也不会影响中断的时间。从而，使数字钟的精度仅仅取决于单片机的产生机器周期电路和定时器硬件电路的精确度。另外，程序较为简洁，具有可靠性和较好的可读性。如果我们想将它应用于实时控制之中，只要对上述程序和硬件电路稍加修改，便可以得到实时控制的实用系统，从而应用到实际工作与生产中去。 数字电子钟的设计方法有多种，例如，可用中小规模集成电路组成电子钟，也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有特点，其中，利用单片机实现的电子钟具有编程灵活，便于功能扩充，精确度高等特点。 目录 一、篮球计时器作用 (1) 二、设计的具体实现 (1) 1.系统概述 (1) 1.1总体设计思路及方案 (1) 1.2流程图 (3) 1.3计数原理 (3) 1.4定时器工作方式 (4) 2.单元电路设计 (6) 2.1 8051单片机 (6) 2.2两个基本电路 (8) 2.3八段数码管的驱动方式.......................错误!未定义书签。 3.软件程序设计 (9) 单片机的定时器设计 一、篮球计时器的作用 在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就视为犯规。本课程设计的“篮球竞赛24秒定时器”，可用于篮球比赛中对球员持球时间作24秒时间限制。一旦球员的持球时间超过了24秒，它自动报警，从而判定此球员犯规。 二、设计的具体实现 1.系统概述 1.1总体设计思路及方案 图1.1.1 总设计图 流程图： 最小系统，就是最简单的输出/输入构成，并且能实现最基本的运行条件，如应有供电、时钟附属电路等。单片机的最小系统包括晶振电路复位电路和电源，这时最小系统基本组成当然还可以添加矩阵键盘数码管等。 此实验的原理是，利用单片机的最小系统，通过锁存器74HC573控制数码管，来实现30秒定时器的功能。 图1.1.2最小系统 1.2计数原理 80C51单片机部设有两个16位的可编程定时器/计数器。在定时器/计数器中除了有两个16位的计数器之外，还有两个特殊功能寄存器（控制寄存器和方式寄存器）。 1.2.1定时器/计数器的结构 16位的定时/计数器分别由两个8位专用寄存器组成，即：T0由TH0和TL0构成；T1由TH1和TL1构成。每个寄存器均可单独访问。这些寄存器是用于存放定时或计数初值的。此外，其部还有一个8位的定时器方式寄存器TMOD和一个8位的定时控制寄存器TCON。这些寄存器之间是通过部总线和控制逻辑电路 基于单片机的数字钟设计毕业设计 目录 1. 引言 (1) 2. 关于单片机 (3) 2.1单片机的发展 (3) 2.2 单片机的开发背景 (5) 2.2 单片机的开发背景 (6) 2.3 AT89S52单片机 (7) 2.3.1 AT89S52单片机引脚功能 (8) 2.3.2 AT89S52单片机硬件结构的特点 (9) 2.3.3 AT89S52单片机的硬件原理 (11) 3. 方案设计与论证 (13) 4. 系统总体结构框图 (14) 5. 系统的硬件设计 (14) 5.1 显示部分电路的设计 (14) 5.1.1 LED数码显示管的基本原理 (14) 5.1.2 数码管显示模块分析 (15) 5.1.3 LED显示电路 (16) 5.2 控制部分电路的设计 (16) 5.2.1 时钟模块 (16) 5.2.2 温度模块 (16) 5.2.3 音乐模块 (17) 5.2.4 复位模块 (17) 5.2.5 光识模块 (18) 6. 系统的软件设计 (19) .参考资料. 6.1 各模块的程序设计 (19) 6.1.1 计时程序 (19) 6.1.2 定时闹钟程序 (19) 6.1.3 温度程序 (19) 6.2 系统程序设计的总体框图 (20) 7. 系统电路的制作与调试 (21) 7.1 电路硬件焊接制作 (21) 7.2 调试的主要方法 (21) 7.3 系统调试 (21) 7.3.1 硬件调试 (21) 7.3.2 软件调试 (21) 7.3.3 联机调试 (22) 7.3.4调试中遇到的问题及解决方法 (22) 结论 (24) 参考文献 (25) 附录1 数字钟电路图 (27) 附录2 程序清单 (27) 附录3 英文资料 (65) 附录4 英文资料翻译 (76) 致谢 (84) .参考资料. 实验二实时时钟实验 一、实验目的 1）数码管动态显示技术 2）定时器的应用 3）按键功能定义 二、实验实现的功能 实时时钟，可以设定当前时间，完成钟表功能（四位数码管分别显示分钟和秒）。 三、系统硬件设计 四、系统软件设计 说明：1键进入和退出设置模式，4键选择调分或秒，2键加，3键减。 P1M1 EQU 91H P1M0 EQU 92H SEC0 DA TA 30H ;秒显示 SEC1 DA TA 31H MIN0 DA TA 32H ;分显示 MIN1 DA TA 33H DELAY_1 DA TA 34H ;延时参数 DELAY_2 DA TA 35H ;延时参数 ORG 0000H LJMP 0030H ORG 001BH LJMP INTR0 ORG 0030H MAIN: MOV P1M1,#00000000B MOV P1M0,#11111111B MOV R7,#000 ;记中断次数，R7=100为1秒 MOV R6,#000 ;记秒 MOV R5,#000 ;记分 MOV R4,#0FFH ;按键位置 MOV R1,#000 ;确定是否有按键按下的参数 MOV TMOD,#10H ;定时器初始化 MOV TH1,#0D8H ;定时时间10ms MOV TL1,#0F0H SETB EA SETB ET1 SETB TR1 LOOP0: CJNE R4,#000H,LOOP01 ;实时时钟显示 MOV R4,#0FFH LJMP LOOP1 LOOP01: LCALL TIME LCALL KEY0 LJMP LOOP0 LOOP1: CJNE R4,#000H,LOOP11 ;调秒MOV R4,#0FFH LJMP LOOP0 LOOP11: CJNE R4,#003H,LOOP12 MOV R4,#0FFH LJMP LOOP2 LOOP12: CJNE R4,#001H,LOOP13 MOV R4,#0FFH INC R6 LOOP13: CJNE R6,#060,LOOP14 MOV R6,#000H LOOP14: CJNE R4,#002H,LOOP16 MOV R4,#0FFH CJNE R6,#000,LOOP15 MOV R6,#060 LOOP15: DEC R6 LOOP16: LCALL TIME LCALL KEY1 LJMP LOOP1 LOOP2: CJNE R4,#000H,LOOP21 ;调分MOV R4,#0FFH LJMP LOOP0 LOOP21: CJNE R4,#003H,LOOP22 MOV R4,#0FFH LJMP LOOP1 LOOP22: CJNE R4,#001H,LOOP24 MOV R4,#0FFH INC R5 LOOP23: CJNE R5,#060,LOOP24 MOV R5,#000H LOOP24: CJNE R4,#002H,LOOP26 MOV R4,#0FFH CJNE R5,#000,LOOP25 MOV R5,#060 单片机原理课程设计报告 题目：实时时钟 院（系） 专业 年级 姓名学号 指导教师 设计时间2013.11.25-2013.12.6 电子信息工程专业10级学生单片机原理课程设计任务书课程设计题目二、实时时钟 指导教师职称高级工程师 设计任务和要求： 1．基本要求 （1）采用DS1302作为实时时钟芯片进行计时 （2）读出DS1302中的时间数据 （3）能显示时间数据，包括年月日，时分秒 （4）显示方式不限 2. 设计步骤 (1) 使用Proteus按设计要求绘制电路图。 (2) 按要求编写相应程序。 (3) 使用Proteus仿真程序，对程序进行调试。 (4) 撰写课程设计报告 3．撰写课程设计报告 课程设计报告内容包括题目、摘要、目录、正文、结论、致谢、参考文献等。 学生在完成上述全部工作之后，应将全部内容以先后顺序写成设计报告一份，阐述整个设计内容，要求重点突出、特色鲜明、语言简练、文字通畅，字迹工整。报告书以A4纸打印，装订成册（文字不少于3000 字）。 目录 1. 设计要求与方法论证 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2 系统基本方案选择和论证 (3) 1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证 (3) 1.2.2 显示模块选择方案和论证 (4) 1.3 电路设计最终方案决定 (4) 2. 系统的硬件设计与实现 (4) 2.1 电路设计框图 (4) 2.2 系统硬件概述 (5) 2.3 系统硬件模块 (5) 2.3.1 AT89C51 (5) 2.3.2 DS1302 (6) 2.3.3点阵式LCD (7) 3．系统的软件设计 (7) 4. 硬件电路调试 (7) 5. 结论 (9) 6. 致谢 (9) 参考文献 (10) 附录 (11) 基于51系列单片机及DS1302时钟芯片的实时时钟仿真设计 一、课程设计目的意义 通过本次课程设计可以灵活运用单片机的基础知识，依据课程设计内容，能够完成从硬件电路图设计，到软件编程及系统调试实现系统功能，完成课程设计，加深对单片机基础知识的理解并灵活运用。 二、实现目标 本设计主要为实现一款可正常显示时钟/日历的实时电子时钟。对当前电子钟开发手段进行了比较和分析，最终确定了采用单片机技术实现电子时钟。本设计应用AT89C52芯片作为核心，LCD显示屏，使用DS1302实时时钟日历芯片完成时钟/日历的基本功能。这种实现方法的优点是电路简单，性能可靠，实时性好，时间精确，操作简单，编程容易。三、硬件设计 本设计采用具有32根I/O引脚的AT89C52单片机。AT89C52单片机是一款低功耗，低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4KB（可经受1000次擦写周期）的FLASH可编程可反复擦写的只读程序存储器（EPROM），器件采用CMOS工艺和ATMEI公司的高密度、非易失性存储器（NURAM）技术制造，其输出引脚和指令系统都与MCS-52兼容。片内的FLASH存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此，AT89C52是一种功能强，灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用在各个控制领域。 AT89C52具有以下主要性能： 1.4KB可改编程序Flash存储器； 2.全静态工作：0——24Hz； 3.128×8字节内部RAM； 4.32个外部双向输入/输出（I/O）口； 5.6个中断优先级； 2个16位可编程定时计数器； 6.可编程串行通道； 7.片内时钟振荡器。 DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟日历芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字基于单片机的数字时钟
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