基于单片机的数字时钟设计

1本科生毕业论文(设计)打印专用纸目录摘要.............................................................2ABSTRACT..........................................................2第一章绪论.......................................................3第二章方案论证与设计.............................................52.1设计要求...............................................52.2方案论证...............................................52.3系统设计...............................................62.3.1晶体振荡器电路......................................62.3.2分频器电路..........................................62.3.3时间计数器电路......................................62.3.4内部时钟电路........................................62.3.5复位电路.............................................72.2.6按键部分............................................82.2.7声光报警电路.........................................82.2.8根据各模块的功能互相连接成数字时钟的控制电路.........9第三章设计所用器件及硬件介绍....................................103.1器件..................................................103.2硬件介绍.............................................103.2.1AT89S52...........................................103.2.3DS1302............................................133.2.4DHT21...............................................14第四章系统软件总体设计..........................................154.1主程序流程图..........................................154.2温湿度传感模块程序设计................................154.3时钟模块程序设计......................................174.3.1写单字节数据程序模块................................184.3.2读单字节数据程序模块................................184.3.3初始化设置程序模块..................................194.4按键处理...............................................19第五章调试与检测安全...........................................20参考文献：.......................................................21致谢.............................................................212本科生毕业论文(设计)打印专用纸基于单片机的数字时钟设计蒋德春物理与电子信息学院电子信息工程专业2007级指导教师：肖顺文摘要：本设计以数字集成电路技术为基础，单片机技术为核心。软件设计采用模块化结构，C语言编程。系统通过LCD显示数据，可以显示温湿度、公历日期（年、月、日、时、分、秒）以及星期，并实现闹钟功能。在内容安排上首先描述系统硬件工作原理，着重介绍了各硬件接口技术和各个接口模块的功能；其次，详细的阐述了程序的各个模块和实现过程。关键词：单片机;万年历;DS1302;LCD12864;DHT21DesignofdigitalclockbasedonMCUJiangDechunSchoolofphysicsandelectronicinformationGrade2007Instructor:XiaoShunwenAbstract:Thedesignisbasedondigitalintegratecircuit,microcontrollertechnologyisthecoreofthesystem.ThesoftwaredesignusesmodulestructureandadaptsmicrocontrollerClanguage.Thesystemcandisplaytemperature,calendardate,includingyear,month,week,hour,minute,secondandweek.Andithasalarmclock.Theworkprincipleofthesystemisdiscussedinthispaper,hardwareinterfaceandmodulefunctionarereportedprimarilyinthesystem.Everymoduleofprogramisdescribedexplicitly.Keywords:MCU;Calendar;DS1302;LCD12864;DHT213本科生毕业论文(设计)打印专用纸第一章绪论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。数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时自动报时及自动控制的领域LCD（LiquidCrystalDisplay），对于许多的用户而言可能是一个并不算新鲜的名词了，不过这种技术存在的历史可能远远超过了我们的想像－早在19世纪末，奥地利植物学家就发现了液晶，即液态的晶体，也就是说一种物质同时具备了液体的流动性和类似晶体的某种排列特性。现在的时代其实还是模拟时4本科生毕业论文(设计)打印专用纸代，而未来的时代从目前的发展趋势来看是数字时代。显示器智能化操作，数字控制、数码显示是未来显示器的必要条件。随着数字时代的来临，数字技术必将全面取代模拟技术，LCD不久就会全面取代现在的模拟CRT显示器。5本科生毕业论文(设计)打印专用纸第二章方案论证与设计2.1设计要求本设计准备实现的功能：(1)显示公历日期功能（年、月、日、时、分、秒以及星期）(2)可通过按键切换年、月、日及时、分、秒的显示状态(3)可随时调校年、月、日或时、分、秒(4)可实时显示温、湿度(5)可动态完整显示年份，实现真正的万年历显示(6)可实现闹钟功能2.2方案论证单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强I/O功能及较好的结构兼容性方向发展。凌阳16位单片机有丰富的中断源准确度相当高，并且C语言和汇编兼容的编程环境也很方便来实现一些递归调用。I/O口功能也比较强大，方便使用。用凌阳16位单片机做控制器最有特色的就是它的可编程音频处理，可完成语音的录制播放和识别。这些都方便对设计进行扩展，使设计更加完善。成本也相对低一些。但是，在控制与显示的结合上有些复杂，显示模组资源相对有限，而且单片机的稳定性不是很高，而且就需要完成万年历这个不太复杂的设计可以不必用凌阳16位单片机来完成，采用单片机既能够实现既定功能，成本也不高。综合考虑最后选择用单片机来作为中心控制器件。液晶显示效果出众，可以运用菜单项来方便操作，比较简单，所以，最后选择液晶显示方案。传统的数据记录方式是隔时采样或定时采样，没有具体的时间记录，因此，只能记录数据而无法准确记录其出现的时间；若采用单片机计时，一方面需要采6本科生毕业论文(设计)打印专用纸用计数器，占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机的资源，而且，某些测控系统可能不允许。但是，如果在系统中采用时钟芯片DS1302，则能很好地解决这个问题。2.3系统设计2.3.1晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体荡器电路。本设计中的震荡电路如图2.1所示图2.1晶振电路2.3.2分频器电路分频器电路将高频方波信号经分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数，分频器实际上也就是计数器。2.3.3时间计数器电路时间计数电路由秒个位和秒十位计数器，分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器，分个位和分十位计数器为60进制计数器而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。2.3.4内部时钟电路内部时钟电路如图3.2所示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元