1、扬州工业职业技术学校毕 业 设 计 论 文基于 51 单片机的电子时钟设计系 部： 电子信息工程系 专 业： 生产自动化班 级： 0901 自动化学生姓名： 学 号： 指导教师： 2011 年 9 月 9 日扬州工业职业技术学院摘要随着单片机技术的飞速发展，在其推动下，现代的电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，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。时间就是金钱、时间就是生命、时间就是胜利，准确的掌握时间和分配时间对人们来说至关重要，时钟是我们生活中必不可少的工具。电子钟的设计方法有很多种，但是基于单片机并通过 LCD 显示的电子时钟具有编程灵活
2、、精确度高、便于携带、显示直观等特点。利用 STC89C52 单片机对 DS1302 时钟芯片进行读写操作并通过 1602 字符液晶显示实时时钟信息，这样便构成了一个单片机电子时钟。关键词：单片机，电子时钟，STC89C52 扬州工业职业技术学院毕业论文ABSTRACTWith the rapid development of microcomputer technology in its promotion, modern electronics into almost all areas of society, a strong impetus to the development of
3、social productive forces and social improvement in the level of information, but also to further improve the performance of modern electronic products.Time is a money, time is life, time is victory Accurate grasp of time and allocation of time is crucial to people, The clock is necessary in our life
4、 tools . Clock Design There are many ways, however, produced by single chip electronic clock is more flexible programming, and easy expansion of electronic capabilities, high accuracy, easy to carry, display visual and so on. In this paper, through the use of STC89C52 microcontroller by DS1302 clock
5、 chips for reading and writing operation and through 1602 character liquid crystal display real-time clock information so that forming a single chip electronic clock. Key Words: Microcontroller，STC89C52 ，Electronic clock，扬州工业职业技术学院毕业论文目录绪论 .1概述 .1研究目的 .1第 1 章 设计要求与方案论证 .21.1 设计要求 .21.2 系统基本方案选择和论证 .
6、21.2.1 单片机芯片的选择方案和论证 .21.2.2 显示模块选择方案和论证 .21.2.3 时钟芯片的选择方案和论证 .31.3 电路设计最终方案决定 .3第 2 章 主要元件介绍 .42.1 STC89C52 介绍 .42.1.1 STC89C52 主要功能及 PDIP 封装 .42.1.2 STC89C52 引脚介绍 .42.1.3 STC89C52 最小系统 .52.2 DS1302 时钟芯片介绍 .62.2.1 DS1302 概述 .62.2.2 DS1302 引脚介绍 .72.2.3 DS1302 使用方法 .72. 3 1602 字符液晶介绍 .92.3.1 1602 液晶概
7、述 .92.3.2 1602 引脚介绍 .102.3.3 1602 字符液晶使用方法 .10第 3 章 系统硬件设计 .133.1 电路设计框图 .133.2 系统硬件概述 .13第 4 章 系统的软件设计 .144.1 程序概述 .144.2 延时函数 .154.3 对 DS1302 读写操作函数 .154.3.1 向 DS1302 写数据 .15扬州工业职业技术学院毕业论文4.3.2 从 DS1302 读数据 .164.4 显示函数 .174.4.1 向 1602 液晶中写一个指令 .174.4.2 向液晶写数据 .174.4.3 初使化 1602 液晶 .174.4.4 如何在液晶上显示
8、时间、日期及周 .184.5 按键函数 .194.5.1 12/24 小时显示模式切换键 .214.5.2 功能键函数 .234.5.3 调整键函数 .254.5.4 确定键 .314.6 主函数 .32总结 .34致谢 .35参考文献 .36扬州工业职业技术学院- 1 -绪论概述时间，对人们来说是非常宝贵的，准确的掌握时间和分配时间对人们来说至关重要。因此自从时钟发明的那刻起，就成为人类的好朋友。随着时间的流逝，科学技术的不断发展和提高，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好、更方便、更精确的显示时间，这就要求人们不断设计研发出新型的时钟。高精度的计时工具大多数都使用
9、了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校。数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用 LCD 显示器代替指针进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在单片机的应用系统中，时钟有两个方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用
10、单片机内部的可编程定时器/计数器来实现；二是用专门的时钟芯片实现。研究目的通过利用 STC89C52 单片机和 DS1302 芯片以及外围的按键和 LCD 显示器等部件，设计一个基于单片机的电子时钟。设计的电子时钟通过液晶显示器显示，并能通过按键对时间进行设置。扬州工业职业技术学院毕业论文- 2 -第 1 章 设计要求与方案论证1.1 设计要求 具有年、月、日、星期、时、分、秒显示功能 具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能 具有 12/24 小时切换显示功能 1.2 系统基本方案选择和论证 1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证方案一: 采用 STC89C52 芯片作为硬件核心。STC89
11、C52 内部具有 8KB ROM 存储空间,512 字节数据存储空间，带有 2K 字节的 EEPROM 存储空间，与 MCS-51 系列单片机完全兼容,STC89C52 可以通过串口下载。方案二:采用 AT89S52。AT89S52 片内具有 8K 字节程序存储空间， 256 字节的数据存储空间没有 EEPROM 存储空间，也与 MCS-51 系列单片机完全兼容，具有在线编程可擦除技术。两种单片机都完全能够满足设计需要，STC89C52 相对 ATS89C52 价格便宜，且抗干扰能力强。考虑到成本因素，因此选用 STC89C52。1.2.2 显示模块选择方案和论证方案一：采用点阵式数码管显示。
12、点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，可用来显示数。但体积较大，且价格也相对较高，从便携实用的角度出发，不采用此种方案。方案二：采用 LED 数码管动态扫描。LED 数码管价格便宜 ,对于显示数字最合适,但功耗较大，且显示容量不够，所以也不用此种方案。方案三：采用 LCD 液晶显示屏。液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字，显示多样,清晰可见,且价格适中，所以采用了 LCD 数码管作为显示。扬州工业职业技术学院毕业论文- 3 -1.2.3 时钟芯片的选择方案和论证方案一：直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约
13、成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。方案二：采用 DS1302 时钟芯片实现时钟，DS1302 芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,工作电压 2.5V5.5V 范围内，2.5V 时耗电小于 300nA.1.3 电路设计最终方案决定综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用 STC89C52 单片机作为主控制系统; 采用 DS1302 作为时钟芯片 ;采用 1602 LCD 液晶作为显示器件。扬州工业职业技术学院毕业论文- 4 -第 2 章 主要元件介绍2.1 STC89C52 介绍2.1.1 STC89C52 主要
14、功能及 PDIP 封装STC89C52 是由深圳宏晶科技公司生产的与工业标准 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容的单片机。STC89C52 主要功能如表 2.1 所示，其 PDIP 封装如图 2.1所示主要功能特性兼容 MCS51 指令系统 8K 可反复擦写 Flash ROM32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM3 个 16 位可编程定时 /计数器中断 时钟频率 0-24MHz2 个串行中断 可编程 UART 串行通道2 个外部中断源 共 6 个中断源2 个读写中断口线 3 级加密位低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能表 2.1 STC89C52 主要功能2.1.
15、2 STC89C52 引脚介绍 主电源引脚（2 根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V 电源GND(Pin20)：接地线外接晶振引脚（2 根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端控制引脚（4 根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚（32 根）STC89
16、C52 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口，分别位 P0、P1 、P2、P3 口，每扬州工业职业技术学院毕业论文- 5 -个口有 8 位（8 根引脚），共 32 根。P0 口（Pin39Pin32）：8 位双向 I/O 口线，名称为 P0.0P0.7P1 口（Pin1Pin8）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P1.0P1.7 P2 口（Pin21Pin28）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P2.0P2.7 P3 口（Pin10Pin17）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P3.0P3.7S T C8 9 C 5 24 03 93 83 43 53 63 72 72 8
17、2 93 03 13 23 32 32 42 52 62 22 1P 1 . 0 1232 01 91 81 71 61 51 41 31 21 11 0987654T 0 / P 3 . 4I N T O / P 3 . 2R X D / P 3 . 0R S TV c cS C K / P 1 . 7M I S O / P 1 . 6M O S I / P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1T X D / P 3 . 1I N T I / P 3 . 3T 1 / P 3 . 5W R / P 3 . 6R D / P 3 . 7X T A L 2X T A
18、 L 1G N DP 0 . 0 ( A D 0 )P S E NA L E / P R O GE A / V p pP 0 . 1 ( A D 1 )P 0 . 7 ( A D 7 )P 0 . 6 ( A D 6 )P 0 . 5 ( A D 5 )P 0 . 4 ( A D 4 )P 0 . 3 ( A D 3 )P 0 . 2 ( A D 2 )P 2 . 7 ( A D 1 5 )P 2 . 6 ( A D 1 4 )P 2 . 1 ( A D 9 )P 2 . 2 ( A D 1 0 )P 2 . 3 ( A D 1 1 )P 2 . 4 ( A D 1 2 )P 2 . 5 (
19、A D 1 3 )P 2 . 0 ( A D 8 )图 2.1 STC89C52 PDIP 封装图2.1.3 STC89C52 最小系统 最小系统是指能进行正常工作的最简单电路。STC89C52 最小应用系统电路如图 2.2 所示。它包含五个电路部分：电源电路、时钟电路、复位电路、片内外程序存储器选择电路、输入/输出接口电路。其中电源电路、时钟电路、复位电路是 保证单片机系统能够正常工作的最基本的三部分电路，缺一不可。电源电路 芯片引脚 VCC 一般接上直流稳压电源+5V，引脚 GND 接电源+5V 的负极，电源电压范围在 45.5 之间，可保证单片机系统能正常工作。为提高电路的抗干扰性能，通常在引角 Vcc 与 GND 之间接上一个 10uF 的电解电容和一个 0.1uF 陶片电容，这样可抑制杂波串扰，从而有效确保电路稳定性。时钟电路 单片机引脚 18 和引脚 19 外接晶振及电容， STC89C52 芯片的工作频率可在 233MHz 范围之间选，单片机工作频率取决于晶振 XT 的频率，通
