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基于AT89S52的电子万年历设计报告.pdf
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2022-11-23
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摘要
随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快,对时间的要求越来越高,对精准
数字计时的消费需求也是越来越多。
二十一世纪的今天,最具代表性的计时产品就是电子台历,它是近代世界钟表
业界的第三次革命。第一次是摆和摆轮游丝的发明,相对稳定的机械振荡频率源使
钟表的走时差从分级缩小到秒级,代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械钟或
表。第二次革命是石英晶体振荡器的应用,发明了走时精度更高的石英电子钟表,
使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。第三次革命就是单片机数码计时技术的应用
(电子台历),使计时产品的走时日差从分级缩小到 1/600 万秒,从原有传统指针
计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式,直观明了,并增加了全
自动日期、星期、温度以及其他日常附属信息的显示功能,它更符合消费者的生活
需求!因此,电子台历的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步……
我国生产的电子台历有很多种,总体上来说以研究多功能电子台历为主,使台
历除了原有的显示时间,日期等基本功能外,还具有闹铃,报警等功能。商家生产
的电子台历更从质量,价格,实用上考虑,不断的改进电子台历的设计,使其更加
的具有市场。
本设计为软件,硬件相结合的一组设计。在软件设计过程中,应对硬件部分有
相关了解,这样有助于对设计题目的更深了解,有助于软件设计。基本的要了解一
些主要器件的基本功能和作用。
除了采用集成化的时钟芯片外,还有采用 MCU 的方案,利用 AT89 系列单片机
制成台历电路,采用软件和硬件结合的方法,控制 LCD 液晶屏输出,分别用来显示
年、月、日、时、分,其最大特点是 :硬件电路简单,安装方便易于实现,软件设
计独特,可靠。本设计的电子台历以 AT89S52 单片机为控制核心,采用 Dallas 公司
的 DS1302 实时时钟构成时钟电路,能够实现时间和日期的显示,还增加了闹钟报
时的功能,设计详细地分析设计原理和制作的全过程。

1 设计原理
1.1 设计任务与要求
根据课设任务及设计要求本电子台历可实现以下功能:
1、能够显示年、月、日、时、分。
2、可以人为校正年、月、日、时、分。
3、第一次开机显示:2000 01 01 12:00。
4、掉电信息不丢失。
5、具有闹钟功能。
1.2 方案设计
按照系统设计的要求和功能,将系统分为主控制器模块、显示模块、按键开关
模块、蜂鸣器电路模块。系统框图如图 1 所示,主控制模块采用 AT89S52 单片机为
控制中心,显示模块采用液晶 LCD1602 显示,计时使用 AT89S52 单片机自带的定时
器功能,实现对时间、日期的操作,通过按键盘开关实现对时间、日期的调整。
复位电路
按键电路
单片机
AT89S52
晶振电路
LCD1602 显示模块
蜂鸣器电路
图 1 基于 AT89S52 单片机的电子万年历总体设计框图
1.3 硬件单元电路设计与参数计算
1.3.1 主控制系统
单片机中央处理系统的方案设计,我们选用 ATMEL 公司的 AT89C52 单片机作为
中央处理器,如图 2 所示。该单片机除了拥有 MCS-51 系列单片机的所有优点外,
部还具有 8K 的在系统可编程 FLASH 存储器,低功耗的空闲和掉电模式,极大的降
低了电路的功耗,还包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件,其硬件能符
合整个控制系统的要求,不需要外接其他存储器芯片和定时器件,方便地构成一个
最小系统。整个系统结构紧凑,抗干扰能力强,性价比高。是比较合适的方案。
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图 2 AT89S52 主控制系统
1.3.2 时钟振荡电路
时钟振荡电路图 3 所示,时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时
钟信号,电路由两个 30pF 的瓷片电容和一个 12MHz 的晶振组成,并接入到单片机
的 XTAL1 和 XTAL2 引脚处,使单片机工作于部振荡模式。此电路在加电后延迟大约
10ms 振荡器起振,在 XTAL2 引脚产生幅度为 3V 左右的正弦波时钟信号,其振荡频
率主要由石英晶振的频率决定。电路中两个电容 C1、C2 的作用使电路快速起振,
提高电路的运行速度,对于 AT89S52 其工作频率为 0 至 33MHz,在这个围单片机能够
正常的工作。
图 3 时钟振荡电路
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1.3.3 复位电路
复位电路由电阻和极性电容组成,如图 4 所示,通过高电平使单片机复位,在
时钟电路开始工作后,当高电平的时间超过大约 2us 时,即可实现复位。此复位电
路同时具备了上电复位和手动复位的功能,上电复位发生在开机加电时,由系统自
动完成,手动复位通过一个按键来实现,在程序运行时,若遇到死机,死循环或程
序“跑飞”等情况,通过手动复位就可以实现重新启动的操作。手动按钮复位需要
人为在复位输入端 RST 上加入高电平。一般采用的办法是在 RST 端和正电源 Vcc 之
间接一个按钮和一个电阻,如图所示,当人为按下按钮时,则 Vcc 的+5V 电平就会
直接加到 RST 端,由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒,所以,完全
能够满足复位的时间要求。上电复位的工作过程是在加电时,
复位电路通过电容加给 RST 端一个短暂的高电平信号,此高电平信号随着 Vcc
对电容的充电过程而逐渐回落,即 RST 端的高电平持续时间取决于电容的充电时间,
由图可知充电时间为:T=2.3RC=0.1173s ,保证系统能够可靠地复位。
图 4 AT89S52 复位电路
1.3.4 DS1302 时钟电路
时钟电路主要由时钟芯片 DS1302、备用电池、晶振等几部分组成,如图 5 所示。
DS1302 采用 3 线串行接口,占用引脚少,部集成了可编程日历时钟,用户可以根据
需要通过单片机的控制来自行设置,支持双电源供电,可以使用外部主电源和备用
电源,备份电源能够使时钟芯片继续工作。
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图 5 DS1302 时钟电路
1.3.5、按键电路
按键电路由四个轻触开关组成,如图 6 所示。按键用来调整时间和设定闹钟,
其一端直接接到单片机的端口,另一端接地,当按下按键时,相应的端口变为低电
平,通过检测这一低电平就可以判断是哪个键按下,从而作相应的操作。
图 6 按键电路
1.3.6、显示电路
显示电路采用 LCD1602 液晶显示,图中只画出了其相应的接口,如图 7 所示。
3 脚用于调节 LCD1602 的背光,4、5、6 为 LCD1602 的控制口,用于控制其写入或是
读出指令,7 至 14 脚为 LCD1602 的数据口,将数传送到 LCD1602 中。
图 7 LCD1602 接口电路
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