基于单片机的智能电子钟设计.docx

1、 基于单片机的智能电子钟系统设计摘要随着电子技术的快速发展，智能电子钟已经越来越受欢迎。我们通过以 MSC-51 单片机为核心控制芯片，结合 DS12887 时钟芯片、DS18B20 温度传感器，利用 74LS138 译码器及 7 段数码管进行动态显示时间和温度，在调时模块中利用按键进行控制调时调分（先调时再调分）、在设置闹钟模块中利用按键进行设置闹钟，当时间到点利用蜂鸣器发声，同时可通过按键取消响声，根据数码管显示的时间，利用两个 LED 灯指示上下午，同时利用两个 LED 灯每隔半秒闪烁进行半秒提示。关键词 MSC-51 DS12887 DS18B20 74LS138前言智能电子时钟是采用

2、数字电路实现对时，分，秒及温度数字显示的装置，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或缺的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，智能时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。例如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电器的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究智能时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义电子时钟的设计方法有多种，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

3、电路及其所需要的外围电路组成电子钟，还可以利用对单片机编程来实现电子钟。其中，利用单片机实现的电子时钟具有硬件结构简单、编程灵活、便于功能扩展等特点。由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。通过键盘可以进行定时、校时功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术或者数码管显示技术。1.系统总体设计思路本次设计完成电子时钟时、分、秒的显示及环境温度测量等功能的基础上完成定时闹钟的功能，并利用 LED 灯指示上下午和半秒指示，硬件电路包括单片机最小系统电路、DS12887 实时时钟芯片电路模块、74LS138 和七段数码管显示模块、按

4、键模块、DS18B20 温度传感器模块、蜂鸣器报警电路模块，并利用 keil2 软件和 proteus软件进行仿真。图 1 系统基本结构框图2.单片机控制模块本项目是基于 MSC-51 单片机为核心的智能电子钟系统的设计，通过 MSC-51 单片机控制各个模块，P0 口一部分用来接独立式按键，当按键按下时系统产生中断，从而调用中断子程序控制实现各个功能，P0 的一部分用来接 74LS138 译码器，用于控制点亮哪一位数码管，P3 口用于接数码管的段码端，从而实现动态显示，P2 口接了时钟芯片 DS12887 芯片作为定时作用，同时用 P1 口一部分接温度传感器 DS18B20 芯片作为温度测量

5、，用 P1 口一部分接蜂鸣器，当闹钟到时发出声响。在 MSC-51 单片机外部还需加上晶振电路，复位电路和电源等一些基本电路。图 2 单片机组成结构及引脚图图 3 MSC51 单片机接线图 3.定时模块3.1 实时时钟芯片 DS128873.1.1 DS12887 芯片的功能(1)内含一个锂电池，断电可以运行十年，并且不会丢失数据，时间功能正常运行。 (2)可计时至 2100 年前的秒、分、时、星期、日、月、年等日历信息并带有闰年补偿功能。 (3)可通过编程选择 BCD 码或者二进制数表示日历和定时闹钟。 (4)可通过编程选择 12 小时或 24 小时制，12 小时时钟模式带有PM 和 AM

6、提示，此外还有有夏令时功能。(5）可选择 MOTOROLA 和 INTEL 总线时序。 (6)内部共有 128 个 RAM 单元，这在常用的实时时钟中属于较大的。其中 14 个字节作为时钟和控制寄存器，114 字节为通用 RAM，所有 ARAM 单元数据都具有掉电保护功能。 (7)可编程并选择的方波信号输出。 (8)中断信号输出(IRQ)和总线兼容，定时闹钟中断、周期性中断、时钟更新周期结束中断可分别由软件屏蔽，也可分别进行测试。 (9)三种可供选择的中断方式 -时间性中断 -周期性中断 -时钟更新结束中断。3.1.2 DS12887 芯片的结构及原理图 6 DS12887 引脚图MOT(模式

7、选择)：接 VCC（+5V）时，芯片在 MOTOROLA 时序下工作，接 GND（地）时，芯片在 INTEL 时序下工作。 SQW(方波信号) ：通过 15 个分频器抽头中的 13 个提供方波输出。AD0AD7(双向地址 /数据复用线)：数据和控制指令都通过此 8 个引脚来于单片机等控制器传输。 AS(地址选通输入)：地址锁存引脚。 DS(数据选通或读输入)：该引脚有两种操作模式，视该芯片是出于 MOTOROLA 模式或者 INTEL 模式，当使用 MOTOROLA 时序时，DS是一正脉冲，出现在总线周期的后段，称为数据选通；若为 INTEL时序，DS 称作 (RD)，RD 与典型存贮器的允许

8、信号(OE)的定义相同。R/W(读/写输入)：R/W 管脚同样也有两种操作模式。此引脚的两种模式与 DS 相似。 CS(片选输入)：在访问 DS12887 的总线周期内，片选信号必须保持为低。IRQ(中断申请输入)：低电平有效，可作微处理的中断输入。没有中断条件满足时，IRQ 处于高阻态。IRQ 线是漏极开路输入，要求外接上拉电阻。 RESET(复位输出 )：若要保证 DS12887 有效复位，必须让该脚保持低电平时间大于 200ms。3.1.3 DS12887 芯片的寄存器寄存器 AUIP：更新位。若 UIP 为 1，实时时钟的更新转换发生的很快，而当 UIP 为 0，更新转换至少在 244

9、s 内不会发生。 DV0，DV1，DV2：用于晶振和复位分频链的开启。 RS3，RS2，RS1，RS0：频率选择位，通过这四个位用户可以：a 用 PIE 位允许中断； b 用 SQWE 位允许 SQAW 输出； c 二者同时允许并用相同的频率； d 二者都不允许。寄存器 BSET：此位为 0，时间更新正常进行，每秒计数走时一次，当此位为 1，时间更新被禁止，程序可对芯片进行初始化的操作和编程。PIE：周期中断允许位，PIE 为 1，则允许以选定的频率拉低 IRQ 管脚，PIE 为 0，则禁止中断。 AIE：定时闹钟中断允许位，AIE 为 1，允许中断，否则禁止中断。UIE：更新结束中断允许位，

10、AIE 为 1，允许中断，否则禁止中断。SQWE：方波允许位，置 1 选定频率方波从 SQW 脚输出；为0-时，SQW 脚为低。DM：数据模式位，DM 为 1 表明为十进制数据，而 0 表明是 BCD码的数据。 24/12：小时格式位，1 表明 24 小时制，而 0 表明 12 小时制。 DSE：夏令时允许位，当 DSE 置 1 时允许两个特殊的更新，在四月份的第一星期日，时间从 1：59：59AM 时改变为 3：00：00AM；在十月的最后一个星期日的 1：59：59AM 时改变为 1：00：00AM。当 DSE 位为 0，这种特殊修正不发生。3.2 时钟模块本设计中的 DS12887 芯片 AD0-AD7 引脚与 STC89C52 芯片的 P2 口相连接。MOT 引脚接地，为 INTEL 总线时序方式。因此 R/W 和 DS 引脚也为对应 INTEL 的操作模式。