单片机课程设计--智能电子钟的设计.doc

目 录 1引言………………………………………………………………………………………… 1 1.1设计内容和要…………………………………………………………………………… 1 1.2 工作原理………………………………………………………………………………… 2 2 总体设计…………………………………………………………………………………… 2 2.1 方案设计………………………………………………………………………………… 2 2.2 系统框图………………………………………………………………………………… 2 2.3 核心芯片简介…………………………………………………………………………3 2.3.1 DS1302简介…………………………………………………………………………… 3 2.3.2 AT89C51简介……………………………………………………………………………3 3 智能电子钟软硬件电路的设计………………………………………………………………4 3.1 硬件设计……………………………………………………………………………………4 3.1.1 复位电路设计……………………………………………………………………………4 3.1.2 DS1302与单片机的接口设计………………………………………………………… 5 3.1.3 LED显示设计……………………………………………………………………………5 3.1.4 电源设计…………………………………………………………………………………6 3.1.5 按键开关去抖设计………………………………………………………………………6 3.1.6 时钟电路的设计…………………………………………………………………………7 3.1.7 电路总原理图设计………………………………………………………………………8 3.2 软件设计……………………………………………………………………………………8 3.2.1 流程图……………………………………………………………………………………8 4 protues仿真与调试……………………………………………………………………………11 4.1 电路的仿真…………………………………………………………………………………11 4.2软件调试……………………………………………………………………………………11 结论…………………………………………………………………………………………… 12 参考文献……………………………………………………………………………………… 14 附 录………………………………………………………………………………………… 15 源程序………………………………………………………………………………………… 15 1 引言 电子时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时钟精确、体积小、界面友 好、可扩展性能强等特点，被广泛应用于生活和工作当中。另外，在生活和工农业生产 中，也常常需要温度，这就需要电子时钟具有多功能性。本设计主要为实现一款可正常 显示时钟/日历、带有定时闹铃的多功能电子时钟。本文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多功能电子时钟。本设计应用AT89C51芯片作 为核心，6位LED数码管显示，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。 该电子时钟可以应用于一般的生活和工作中，也可通过改装，提高性能，增加新功能， 从而给人们的生活和工作带来更多的方便。 1.1设计内容和要求 以AT89C51单片机为核心，制作一个LCD显示的智能电子钟： (1) 计时：秒、分、时、天、周、月、年。 (2) 闰年自动判别。 (3) 五路定时输出，可任意关断（最大可到16路）。 (4) 时间、月、日交替显示。 (5) 自定任意时刻自动开/关屏。 (6) 计时精度：误差 1秒/月（具有微调设置） (7) 键盘采用动态扫描方式查询。所有的查询、设置功能均由功能键K1、K2完成。 1.2 工作原理 本设计采用市场上流行的时钟芯片DS1302进行制作。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充 电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，可以通过串行接口与计算机进 行通信，使得管脚数量减少。实时时钟/日历电路能够计算2100年之前的秒、分、时、日 、星期、月、年的，具有闰年调整的能力。 DS1302时钟芯片的主要功能特性： (1) 能计算2100年之前的年、月、日、星期、时、分、秒的信息；每月的天数和闰年的天数 可自动调整；时钟可设置为24或12小时格式。 (2) 31B的8位暂存数据存储RAM。 (3) 串行I/O口方式使得引脚数量最少。 (4 在本次单片机课程设计中，学生将设计一个智能电子钟，它基于AT89C51单片机，具备多种实用功能，如精确计时、闰年判断、定时闹钟等。电子钟的设计旨在利用电子技术和单片机技术，实现时间的精确数字化显示，并提供用户友好的操作界面。 设计的核心组件包括两个主要芯片：DS1302实时时钟日历芯片和AT89C51微控制器。DS1302是一款由DALLAS公司制造的时钟芯片，其特点是可以计算到2100年前的日期和时间，并自动处理闰年调整。它内置31字节的静态RAM，且通过串行接口与外部设备通信，减少了所需的物理引脚数量。而AT89C51是常用的8位微处理器，以其强大的处理能力和丰富的外设接口在嵌入式系统中广泛应用。 硬件设计部分涵盖了多个子系统，包括复位电路、DS1302与单片机的接口、LED显示、电源设计以及按键去抖等。复位电路确保了系统启动时的稳定状态，DS1302与单片机通过串行接口连接，传输时间信息。LED显示模块用于直观地显示时间，电源设计则保证了系统的稳定供电，按键去抖处理则避免了因按键操作引起的误触发。 软件设计方面，流程图描述了程序的运行逻辑，可能包括初始化、时间读取、显示控制、定时器设置和闹钟处理等功能。此外，系统还使用了动态扫描键盘检测技术，允许用户通过K1和K2功能键进行查询和设置操作。 在Protues仿真与调试阶段，学生会利用软件模拟电路的行为，检查硬件设计的正确性，并进行软件的调试，以确保所有功能按预期工作。设计应达到的计时精度为每月误差不超过1秒，同时具有微调功能以校正时间。 通过这样的设计，学生不仅可以掌握单片机的基本应用，还能学习到实时时钟芯片的使用、接口设计和软件编程技巧。这个项目不仅适用于日常生活，还可以作为基础平台进行扩展，例如添加温度监测、无线通信等功能，进一步提升其实用性和创新性。