1、 1 扬州市职业大学 毕业设计（论文） 设计题目： 基于 DS1302 电子钟设计 系 别 ： 电子工程学院 专 业 ： 应用电子技术 班 级 ： 电子 111 姓 名 ： 茅洄 学 号 ： 110601115 指导教师 ： 李金奎 完成时间 ： 2014/4/20 2 目录 摘要 . 4 ABSTRACT. 错误 !未定义书签。 前言 . 5 1 电子钟设计的意义及任务 . 6 1.1 电子钟设计的 意义 . 6 1.2 设计任务 . 6 2 系统的硬件设计和方案对比选择 . 7 2.1 系统设计结构图 . 7 2.2 系统设计方案对比选择 . 7 2.2.1 MCU 微处理控制器的方案对比
2、选择 . 7 2.2.2 LCD 液晶显示模块的方案对比选择 . 8 2.2.3 实时时钟电路的方案对比选择 . 9 3 系统的硬件设计电路及元件说明 . 10 3.1 MCU 微控制器电路 . 10 3.2 LCD 液晶显示电路 . 12 3.3 实时时钟电路 . 16 3.4 复位电路 . 17 3.5 晶振电路 . 17 4 系统的软件设计。 . 18 4.1 主程序 . 18 5 程序的调试 . 19 5.1PROTEUS仿真 . 19 5.2 利用学习板进行调试 . 20 5.3 调试过程中出现的问题 . 21 设计总结 . 21 参考文献 . 22 附录一 系统程序： . 23 3
3、 附录二 基于 DS1302 电子钟设计的原理图 . 33 附录三 基于 DS1302 电子钟设计的 PCB 图 . 34 附录四 基于 DS1302 电子钟设计的元件清单 . 错误 !未定义书签。 4 基于 DS1302 电子钟设计 茅洄 摘要 ： 根据 AT89C52 的特点和电子钟的特点，本文提出一种用单片控制 DS1302利用 LCD1602 显示的电子钟的设计方法，同时给出软硬件电路的设计方法。设计报告硬件电路设计和软件编程两个方面。本系统通过 AT89C52 做为 CPU 进行总控制，利用 AT89C52 对 DS1302 进行控制， DS1302 可以 对年、月、日、周、日、时、
4、分、秒进行计时 ，最后利用 LCD1602 液晶显示进行显示。该设计实用简便能够对 年、月、日、周、日、时、分、秒 进行有效准确的计时及显示。 关键词 ： 单片机 DS1302 LCD1602 电子钟 5 前言 自古就有：“一寸光阴，一寸金”的说法。而随着人类的进步科学技术的发展时间观也越来越被人们重视，而能够准确的知道时间能够提高人们的工作效率，能更好的在规定的时间内完成所规定的工作 。因此能有随时随地的知道当前时间是非常重要的。随着科学技术的发展，单片机技术的不断完善，使得电子钟的设计变得更加的灵便 、 更加简单 、 功能更加的完善 、 计时也更加的准确。本设计实用简单，设计方便 ，计时准
5、确， 能够对 年、月、日、周、日、时、分、秒 进行准确的计时，可以让人们随时知道时间。 本设计利用 AT89C52 的特点及 DS1302 的特点，提出一种基 DS1302 单片机控制，再利用 LCD1602 显示的电子钟。本设计包括硬件电路和软件程序两个方面，将在后面进行详细叙述。在附录里，分别 本设计相关的资料，包括设计系统主程序，系统原理图，系统 PCB 图，系统元件清单，系统实物图及系统使用说明。 6 1 电子钟设计的意义及 任务 1.1 电子钟设计的意义 自古就有：“一寸光阴，一寸金”的说法。而随着人类的进步科学技术的发展时间观也越来越被人们重视，而能够准确的知道时间能够提高人们的工
6、作效率，能更好的在规定的时间内完成所规定的工作 。因此能有随时随地的知道当前时间是非常重要的。随着科学技术的发展，单片机技术的不断完善，使得电子钟的设计变得更加的灵便 、 更加简单 、 功能更加的完善 、 计时也更加的准确。本设计实用简单，设计方便 ，计时准确， 能够对 年、月、日、周、日、时、分、秒 进行准确的计时，可以让人们随时知道时间 1.2 设计任务 本设计利用 AT89C52 的特点及 DS1302 的特点，提出一种基 DS1302 单片机控制，再利用 LCD1602 显示的电子钟。 本系统硬件利用 AT89S52 作为 CPU进行总体控制，通过 DS1302 时钟芯片获取准确详细的
7、时间（ 年、月、日、周、日、时、分、秒 准确时间 ），对时钟信号进行控制，同时利用液晶显示芯片 LCD1602对时间进行准确显示 年、月、日、周、日、时、分、秒 。该电子钟 硬件电路简单，使用灵活，功能稳定， 显示准确且 无论对于社会或者科研也有一定的研究价值 。 7 2 系统 的硬件 设计 和方案对比选择 本章重点主要是从系统结构图来阐述了硬件的设计以及从方案上对比选择各个电路部分的元件，目的是使系统达到一个低成本、高质量、稳定可靠的设计。 2.1 系统设计结构图 根据系统设计的要求和设计思路，确定该系统的系统设计结构 图。如图 2.1所示。硬件电路主要由 MCU 微处理控制器单元、 DS1
8、302 时钟电路、储存器、复位电路、晶振电路、 LCD1602 液晶显示模块构成。 图 2.1 系统结构图设计 2.2 系统设计方案对比选择 根据设计要求，结合实际情况和设计成本要求，对系统主要部分的电路方案叙述如下。 2.2.1 MCU 微处理控制器的方案对 比选择 方案一： MCU 微处理控制器的种类很多，有 ATMEL 公司生产的 AT89SXX 系列单片机，其中有 8位的单片机，也有 16 位的单片机。 AT89S52 为 8位的单片机，它是一种低损耗、高性能的 CMOS 微处理器，片内有 8K 字节的存储空间， 128 字节 RAM、 4个 8 位并口、 1个全双工串行口、 2 个
9、16位定时 /计数器，寻址范围8 64K。并且 可以在线进行重复编程、快速擦除、快速写入程序，能重复擦除 / 写入 1000 次左右，数据保存时间为十年。 方案二：微处理控制器也有凌阳公司生产的，同样有 8 位的 CPU 和 16 位的CPU。它也有 很多特点，比如： 体积小 、 集成度高 、 可靠性好 、 易于扩展 ； 具有较强的中断处理能力 ； 功能强、效率高的指令系统 及 低功耗、低电压 。但是其应用领域主要是 为控制处理数据处理以及数字信号处理等领域 ，其中 凌阳的 16 位单片机就是为适应这种发展而设计的 。 综上所述，在本设计中，考虑到本人对单片机的运用熟练度和单片机的功能领域，选
10、择 ATMEL 公司生产的 AT89S52 单片机作为本设计的微控制器。 2.2.2 LCD 液晶显示模块的方案对比选择 方案一：显示的方法有很多种，其中 LED 数码管是常用的一种显示方法。在这个设计中，可以用 LED 数码管来显示相应站台的站号，提醒司机知道是去向或者是回向的第几站，让司机心里有数，同时增加显示数字的可读性。该设计中，显示站号至少要 2 个 LED 数码管，显示时间信息要 12 个，显示星期信息要 1 个，总共需要 15 个 LED 数码管。单价是 1.2 元，那 15 个共需要 15 1.2=18（元）。另外在 PCB 布线过程中很困难，给设计带来很不方便的使用。 方案二
11、： LCD1602 液晶显示器是一块价廉物美的器件，其体积小，控制简单，使用方便。它能显示 2 行 16 列的数字或英文信息，另外连接它的线很少，只要8根数据线和 3 根控制线，这样给 使用带来很大的方便，节约单片机 I/O 口。市场上一块 LCD1602 的价格也只在 15 元左右，比数码管便宜。 方案三：功能强大、可以显示中文文字的 LCD12864 液晶显示器，其价格贵，体积大，控制比 LCD1602 稍微复杂点，但是使用也是很方便的。在控制使用上，需要 8根数据线和 3根控制线，其余的 PSB、 RST 和 BLA 直接与 VCC 相连接。但是在本设计中使用它的性价比不高，体积大，占用
12、覆铜板面积大，而且笨拙。 综上所述，在 LCD 液晶显示模块上，选择方案二中的 LCD1602 液晶显示 器作为本设计的显示模块。显示时间 年、月、日、周、日、时、分、秒 9 2.2.3 实时时钟电路的方案对比选择 方案一： DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM的实时时钟电路 芯片 ，它可以对年、月、日、 星期 、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V 5.5V。采用三线接口与 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或 RAM 数据。 DS1302 内部有一个 318 的用于临时性存放数据的 RAM 寄存器。
13、 DS1302 是 有 主电源 /后背电源双电源引脚， 可以 同时对后背电 源进行涓细电流充电。 方案二： DS12887 也是 是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的串行接口实时时钟芯片 ， 采用 CMOS 技术制成 ， 内部具有晶振和时钟芯片备份锂电池 。 采用DS12887 芯片设计的时钟电路无需任何外围电路和器件 ， 并具有良好的微机接口。 DS12887 芯片具有微功耗 、 外围接口简单 、 精度高 、 工作稳定可靠等优点 ，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟系统中。 但是由于它是串行接口的，外接单片机需要接很多引脚，才能对它达到一个很好的控制。 综上所述，结合本设计的实际问题
14、及单片机的 I/O 口线，选择方案一中的DS1302 作为本设计的实时时钟电路的芯片。其控制方便、占单片机 I/O 口线少、体积小、价格便宜，方便本设计的使用。 10 3 系统的硬件设计电路及元件说明 本章根据系统设计结构图来对每个部分的电路进行分析和说明，重点讲述微控制器 AT89S52、液晶显示模块 LCD1602、实时时钟芯片 DS1302。该系统中 AT89S52是核心器件，系统的设计原理图如 附录二所示。 3.1 MCU微控制器电路 AT89S52 的塑封图如图 3.1 所示，它为 DIP40 双列直插塑料封装 。 AT89S52作为系统的核心控制 元件，只有它能正常工作后才能使其它的元件进入正常工作状态。因此，下面对 AT89S52 进行必要的说明， AT89S52 的管脚如图 3.2 所示。 图 3.1 AT89C52 封装图 图 3.2 AT89C52 引脚图 1） VCC： 40 脚，供电电压，一般接 +5V 电压。 2） GND： 20 脚，接工作 地 。 3） P0口： 1 8脚， P0 口是一个 8位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8个 TTL 逻辑电平。对 P0 端口写“ 1”时，引脚用作高阻抗输入。
