1、 - 1 - 网络教育学院 单片机原理及应用 大作业 题 目 ： 基于 51单片机的电子时钟设计 学习中心： 江苏南通海门 层 次： 高起专 专 业： 机械制造与自动化 年 级： 14 年 春季 学 号： 学生 姓名 ： - 2 - 2015 年 9 月份 单片机原理及应用 大作业 具体要求： 1 作业内容 从以下五个题目中任选其一作答。 2 正文格式 作业正文内容统一采用宋体，字号为小四， 字数在 2000 字以上 。 3. 作业提交 学生需要 以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在 10M 以内），选择已完成的作业，点 “上交” 即 可。如下图所示。 4. 截止时间 2015 年 9 月
2、 1 日。 在此之前，学生可随时提交离线作业，如需修改，可直接上传新文件，平台会自动覆盖原有文件。 5. 注意事项 请同学 独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计！ - 3 - 题目 一 ： 单片机电子时钟设计 准 则： 设计一个基 于 51 单片 机 或 STM 单片机 的电子时钟，并且能够实现时分秒的显示和调节 撰写 要求： （ 1） 首先介绍课题背景， 并进行需求分析及可行性分析， 包括软硬件功能分配、核心器件的选型 等 ； （ 2） 对系统硬件进行设计，包 括 硬件功能模块划分、电路原理图设计等 ； （ 3） 对系统软件进行设计，选用汇编语言或 C 语言编
3、写程序，给出软件开发流程 ； （ 4）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。 - 4 - 目 录 第一章 基于 51 系列单片机的电子时钟设计与制作的概述 . 5 1 设计任务与要求 . 5 2 方案设计选择 . 5 3 系统主要方框图 . 7 第二章 硬件单元电路设 计与参数计算 . 7 1 电源电路 . 7 2 单片机最小系统电路 . 7 3 按键电路 . 8 4 时钟电路 . 9 5 LCD1602 显示电路 . 10 6 软件设计流程图 .11 7 总原理图 .11 第三章 仿真 测试 .12 第四章 程序 .19 第五章 心得体会 .19 5 第一章 基于 51系列单片机的电子时钟
4、 设计与制作的概述 前 言 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
5、到了广泛的使用。 经多方查阅资料、反复论证设计出了这款简单实用的单片机电子时钟。 1 设计任务与要求 （ 1） 首先介绍课题背景，并进行需求分析及可行性分析，包括软硬件功能分配、核心器件的选型等 ； （ 2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等； （ 3）对系统软件 进行设计，选用汇编语言或 C 语言编写程序，给出软件开发流程； （ 4）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。 6 2 方案设计选择 根据上述设计要求，结合现有元件，利用集成芯片完成具有以上功能的电路。 1） 由于需要准确显示时钟日历（年月日时分秒），这里对于显示的选择比较： （ 1）数码管显示，优点价格便
6、宜，但是不能显示复杂的英文，显示出来很大，布线不易，不美观。 （ 2） LCD1602,价格适中，可以显示复杂的英文，功耗不大，外观较小，计较符合 （ 3） LCD12864,彩屏，如果用这些，可以显示中文，还用一些图片， 但是价格较高，秉着合理利用的原则，不大材小用，决定放弃。 2） 由于需要准确显示时钟日历（年月日时分秒），这里对应时钟的选择作出比较： （ 1） 可以利用单片机自己自带的定时器精确定时 ,在通过软件控制 ,这样就减少了硬件的成本 ,但是这样需要晶振绝对的稳定 ,而且掉电数据不保存 ,还没有年月星期的自动调整功能 ,对程序的要求很高 ,不易控制 . (2)DS1302 它可以
7、对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。 不必在程序上做太多的处理 ,与单片机的接口简单 ,掉电有备用电池用来供电保存数据。所以非常适 合要求 3） 单片机的选型 （ 1） DSP（ digital signal processor）是一种独特的 微处理器 ，是以数字信号来处理大量信息的器件。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。 但是对于我们来说，一个是它需要你熟悉它，会运用 ，这个我们还没有达到。就算我们会用，在一
8、个问题是价格贵，买不起，封装不是 DIP 的，不易实验，所以又是大材小用，很没有必要选择这么高级的。 （ 2） AT89S82 是一款非常流行的单片机了，很适合我们的任务所需，但是他的下载电路并不是那么的简单，再说这个是国外生产的，何必用呢？ （ 3） STC89C52RC 是非常值得推荐的， STC 是在深圳的一家 8051 单片机设计生产公司。 STC 系列的单片机现在在中国的 51 单片机市场上占有较大比例。宏晶科技现已成长为全球最大的 8051 单片机设计公司 ，完完全全的中7 国制造，它是 AT89S52 的增强版本，技术成熟，运用稳定，下载电路非常方便，很适合我们选择用 3 系统主
9、要方框图 第二章 硬件单元电路设计与参数计算 1.电源电路 图中 J1 为电源插座， S5 为带锁开关，要特别主意这来个的封装，很容易错。利用外部电源直接提供 5V 直流电源接入电源接口，再通过带锁开关控制导通情况。图中LED 起到指示作用，当通电时亮，电阻为限流作用一般接 220 1 K ，不接后果很严重， LED 只亮一下 。 2 单片机最小系统电路 关于最小系统和 STC89C52RC 单片机的介绍网上有很多 ,非常容易搜到 ,这里就不累赘 ! 这里讨论几个问题 : 1） 要使 STC89C52RC 复位需要 两个机器周期的高电平 ,我们用的是 12M 晶振，那么一个机器周期为 1/12
10、M=1uS，当 S4 按下时， C3 迅速导通通电，此时 9 脚为高时钟芯片 STC89C52RC 按键 5V电源 液晶显示 8 电平，松开后电容要电，起到延时的作用， t=C3*(R8+R2)=0.11S2uS,足够为复位提供搞电平 2） 三点式电容震荡是单片机所用到的，这里只是外面接两个电容而已，电容要求小于 47P,一般晶振不大于 48M 3） 相对余 AT 的单片机 STC 下载简单多了，这里只是引出了四条线，分别为VCC,GND,TXD,RXD,只需四根线就可以完成下载，而却可以通过引出的端口对板上供电。 3 按键电路 9 按键电路主要是别忘了加上拉电阻，要不就不稳定了，这里用了四个
11、按键作为功能键，一个按键作为复位键对应分别为： S0 功能选择， S1 减， S2 加， S3 确认，S4 复位。 4 时钟电路 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 的外部
12、引脚分配如图 1 所示及内部结构如图 2 所示。 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。 1.各 引脚的功能为： Vcc1：主电源； Vcc2：备份电源。当 Vcc2Vcc1+0.2V 时，由 Vcc2 向DS1302 供电，当 Vcc2 Vcc1 时，由 Vcc1 向 DS1302 供电。 SCLK：串行时钟，输入，控制数据10 的输入与输出； I/O：三线接口时的双向数据线； CE：输入信号，在读、写数据期间，必须为高。该引脚有两个功能：第一， CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次， CE 提供结束单字节或多字节数据传输的方法。 5 LCD1602 显示电路 LCD1602 可以显示 16*2=32 个字符，也可以用来显 示一些汉字图片（利用取模软件提取），原理图中的可调电阻是用来调节字符显示的亮度的，调节是要有耐心，应为用到的是精密可调电阻，这个需要转很多圈，不容易显示出来，注意不能跳到太亮，要不很容易烧掉液晶，下面为接口说明，一般不显示很可能是程序的问题和可调电阻没有调节好，至于介绍网上很容易找到。
