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第I页共28页课程设计(论文)题目：作息时间控制器院（系）：电子工程与自动化学院专业：测控技术与仪器学生姓名：吉哲学号：0900820413指导教师：徐翠锋职称：讲师2012年12月27日第II页共28页摘要本次作息时间控制器设计是采用AT89S52单片机作为系统的核心元件，在其最小系统基础上与DS1302时钟芯片配合，四个独立按键控制，六位七段数码管显示，无源蜂鸣器发声。单片机最小系统作为核心处理和控制单元；时钟芯片用来实现实时时间的精准输出和闹钟信息的存储，并可用纽扣电池供电以保持时间的连续运行；独立按键用于进行时间及闹钟的设定；数码管用于显示时间及闹钟信息；蜂鸣器用于在达到设定的时间后进行及时提醒。关键词：时间控制；AT89S52；单片机；DS1302；时钟芯片；闹铃；定时报警AbstractThisworkandresttimecontrollerdesignistouseAT89S52SCMasthecoreofthesystemcomponents,initsminimumsystemwithDS1302clockchipbasedoncoordination,fourindependentkeycontrol,sixsevenperiodofdigitaltubedisplay,passivebuzzersound.Singlechipmicrocomputerminimumsystemasthecoreprocessingandcontrolunit;Clockchiptorealizereal-timetimeaccurateoutputandalarminformationstorage,andusebuttonbatteriestokeepcontinuousoperationtime,IndependentkeyfortimeandalarmclockSettings;Digitaltubeisusedtodisplaythetimeandalarminformation;Buzzertoreachasettimefortimelyremind.Keywords：Timecontrol;AT89S52devices;SCM;DS1302;Clockchip;Alarm;Timingalarm第III页共28页目录引言...........................................................11课程设计任务及要求..........................................12硬件设计....................................................12.1总体设计思路及系统框图..............................................12.2中央处理控制器......................................................22.3晶振电路............................................................32.4时钟信号产生电路....................................................32.5显示电路............................................................42.6控制电路............................................................62.7闹铃电路............................................................82.8电源及下载电路......................................................83程序设计....................................................93.1主程序流程图........................................................93.2按键扫描程序流程图..................................................93.3响铃扫描程序.......................................................104制板、组装与调试...........................................114.1PCB制作...........................................................114.2制作PCB板流程.....................................................114.3调试...............................................................115方案总结...................................................11心得体会......................................................12谢辞..........................................................13参考文献......................................................14附录..........................................................15第1页共28页引言时间是人类生活必不可少的重要元素，从古至今它都扮演着一个非常重要的角色。时间对人们来说总是那么宝贵，学习、工作的忙碌性和繁杂容易使人忘记当前的时间。随时提醒那些容易忘记时间的人，电子钟无疑最为直观。所以一个能够帮助人们提醒时间的事物对于人们来说有着非常重要的意义。数字钟通过数字电路实现时、分、秒。数字显示的计时装置,广泛用于人家庭、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。多功能数字钟的应用非常普遍。由单片机作为数字钟的核心控制器，通过它的时钟信号进行实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来，通过键盘可以进行校时、定时闹钟等功能，输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管来显示技术。作息时间控制器利用单片机控制技术将时钟电子化、数字化，拥有时钟精确、体积小等特点，拥有人性化的闹铃提醒功能，可被广泛应用于我们日常的学习、工作和生活当中。1课程设计任务及要求1掌握单片机最小系统的设计方法；2熟悉单片机定时器的原理。3了解数码显示器与MCU的接口方法；4掌握独立按键的使用方法；5要求显示时钟的时、分、秒，在预定的时间内响铃，可同时预置5次以上时间。6扩展：按键后才显示时间（低功耗），液晶显示记事。2硬件设计2.1总体设计思路及系统框图通过时钟信号产生电路产生时钟信号，然后将信号送入中央处理单元，然后由控制电路控制中央处理单元控制时钟闹钟的设定及修改、显示电路的显示和蜂鸣器的闹铃。第2页共28页系统结构框图2.2中央处理控制器AT89S52是一种低功耗、高性能的CMOS工艺的8位单片机。它带有8KB的可在线编程的Flash存储器，该单片机采用了ATMEL公司的高密度、非易失性存储器技术，与工业上标准型80C51单片机的指令系统及引脚完全兼容；片内的Flash存储器可在线重新编程，或使用通用的非易失性存储器编程器；通用的8位CPU与在线可编程Flash集成在一块芯片上，从而使AT89S52功能更加完善，应用更加灵活；具有较高的性能价格比，使其在嵌入式控制系统中有着广泛的应用前景。单片机结构图时钟电路显示电路闹铃电路控制电路中央处理单元晶振电路第3页共28页2.3晶振电路时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。常用的时钟电路有两种方式，一种为内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。外部时钟方式是使用外部振荡脉冲信号，常用于多片单片机同时工作，以便于同步。对外部脉冲信号只要求高电平的持续时间大于20uS,一般为低于12MHz的方波。在单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，这两个引脚跨接石英晶体振荡器可微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器，下图是单片机内部时钟方式的振荡器电路。本时钟电路是采用内部时钟方式，在XT1和X2引脚之间外接振荡器，构成一个自激振荡器，自激振荡器与单片机内部的时钟发生器构成单片机的时钟电路。晶振电路电路中电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性，C1和C2的典型取值通常选择为30pF左右。晶振的振荡频率的范围通常是在1.2MHz~12MHz之间，常选择振荡频率6MHz或12MHz的石英晶体。2.4时钟信号产生电路(1)方案一：单片机内部定时器利用单片机内部定时器设计时间计时处理，采用单片机内部的T0定时器溢出中断来实现，工作在方式2下，8位定时器，具有自动重装载功能，具有精确定时功能。优点：电路简单，充分利用现有资源，节约资源和成本缺点：掉电后数据丢失，需重新设定时间和闹钟第4页共28页(2)方案二：DS1302时钟芯片DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，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节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。本次设计中，使用DS1302提供的RAM区保存5个闹铃数据，达到掉电不丢失功能。优点：掉电后不掉数据，可以保存时间和闹钟，比较符合实际使用缺点：成本稍高，使用程序相对复杂时钟芯片应用电路考虑到实际使用需求，为方便用户使用，故采用方案二。2.5显示电路(1)方案一：OCM12864带中文字库的128*64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种并行方式。内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块，其分辨率为128*64，内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCⅡ字符集，利用该模块可构成全中文人机交互图形界面。优点：屏幕较大，使用方便，可显示信息量大缺点：体积大，价格昂贵，在较远处无法清晰看到屏幕内容第5页共28页OCM12864(2)方案二：LCM16021602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。优点：体积较小，使用方便，显示信息量较大缺点：成本稍高，在较远处无法清晰看到屏幕内容LCM1602第6页共28页(3)方案三：数码管常用的数码管有7段和“米”段之分，又有共阳极和共阴极两种。该系统采用7段共阳极数码管。共阳极数码管内的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压，当某个发光二极管