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1、单片机原理及接口技术课程设计报告书题目名称：智能时钟姓 名：学 号：班 级：指导教师：淮海工学院理学院光信息系一、 系统设计内容1.1：设计要求：以AT89C51单片机为核心，制作一个LCD现实的智能电子钟（1） 该电子钟可以显示年、月、日、时、分、秒；（2） 闰年自动判断；（3） 计时精度的误差要1秒/月（具有微调设置）；（4） 键盘采用动态扫描方式查；1.2：本设计可实现的具体功能智能电子钟的原理主要有4部分组成。（1） 单片机的外围设备，即单片机最小系统，此部分是保证单片机能正常工作的必要部分；（2） 显示部分，即LCD显示，本次设计的智能电子钟LCD除了可以显示本次课程设计的要求，即显
2、示年月日星期等外，还可以实时显示温度；（3） 时钟芯片DS1302，DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，其能够计算2100年之前的年、月、日、星期、时、分、秒，具有闰年自动调整能力；（4） 温度传感器DS18B20部分，该部分主要对当时温度进行实时采集，并传送到时钟显示部分；（5） 按键部分：按键是对时钟各部分的调整，模式键：可以切换到对年、月、日、星期、时、分、秒的调整；加1键，减1键，分别对各部分进行加1减1操作；二、 总体设计DS18B20简介（1） 适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数 据线供电
3、；（2） 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；（3） S18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温；（4） 温范围55+125，在-10+85时精度为0.5；（5） 负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。LCD1602简介（1） 液晶显示屏是以若干个58或511点阵块组成的显示字符群。每个点阵块为一个字符位，字符间距和行距都为一个点的宽度。（2） 具有64个字节的自定义字符RAM，可自定义8个58点阵字符或四个511点阵字符。（3） 具有80个字节的
4、RAM。（4） 标准的接口特性，适配M6800系列MPU的操作时序。（5） 模块结构紧凑、轻巧、装配容易。（6） 单+5V电源供电。低功耗、长寿命、高可靠性。（7） 接口引脚功能引脚号符号状态功 能1Vss电源地2Vdd+5V逻辑电源3V0液晶驱动电源4RS输入寄存器选择1：数据；0：指令5R/W输入读、写操作选择1：读；0：写6E输入使能信号7DB0三态数据总线（LSB）8DB1三态数据总线9DB2三态数据总线10DB3三态数据总线11DB4三态数据总线12DB5三态数据总线13DB6三态数据总线14DB7三态数据总线（MSB）15LEDA输入背光+5V16LEDK输入背光地注：15、16两
5、管脚用于带背光模块，不带背光的模块这两个管脚悬空不接。DS1302简介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，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2.5V5.5V。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。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。单片机上电启动时，蜂鸣器长响一次，并且显示初始化时间，以及D
6、S18B20采集到的温度。此时按下模式键，蜂鸣器响一下，当前时间暂停，并且光标移动，表明该位可以调整，再按下设置键可以对下一位进行调整，当设置键循环一次时，调整结束，当前时间开始走时。三、 硬件设计3.1：单片机最小系统该电路是能够让单片机正常工作的必要外围设备，X2为11.05926MHz的晶振，为单片机提供脉冲信号3.2：显示电路RS,RW,E三个管脚是LCD的控制端，控制LCD进行寄存器的选择以及读写操作，控制LCD的显示模式，D0D7分别为LCD的数据端口，因为用P0口作为数据端口，所以需要加一个10k的上拉电阻3.3：DS1302电路X1为32.768kHz（215）的晶振，其主要作
7、用是产生基准时钟信号的晶振，这个晶振与芯片内部的电路组成振荡器，经过分频可以得到精确地秒信号。Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2 两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被 初始化，
8、允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在 Vcc2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详 细说明。SCLK为时钟输入端。 3.4：DS18B20电路DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地； VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。3.5：按键电路如图所示，设置键，加1 键，减1 键分别接单片机的P1.5，P1.6，P1.7，通过按键对时钟进行调整3.6：蜂鸣器电路如图所示，蜂鸣器用一个PNP型三极管驱动，用
9、5v电源供电。四、 元件清单器件名称型号数量AT89C51单片机1晶振32.768KHz111.05926MHz1电容30pF2电解电容10uF1电阻30011k110k上拉电阻1按键3DS13021DS18B201LCD16021蜂鸣器无源1五、 遇到的问题这次的课程设计作品不是一个完美的作品，还有很多问题没有解决掉，温度问题就是一个最大的问题：DS18B20总是采集不到温度数据。在以后的日子里，我将会继续学习关于18B20的知识，争取把在此次课程设计中遇到的关于18B20的问题解决掉！当然，这次的作品还有许多需要改进的地方，比如我的时钟系统没有闹钟功能，没有高温报警功能等等。如果要扩展本次
10、的时钟系统功能的话，可以扩展闹钟功能，并且可以设置几个闹钟，闹钟的声音可以播放音乐，闹钟功能可以设置成只响一次还是每隔几分钟响一次。时间显示部分如果能让时间与星期同步就好了，比如把时间调到某年某月某日，则该日对应的星期自动调整，即星期与日期的调整时同步的，调整了时间也就是相当于调整了星期。六、 心得体会通过此次的课程设计，我更深刻的理解单片机这门课程动手实践的重要性，同时也学到了书本上没有讲到的许多知识。单片机是一门实践性很强的课程，只有亲自动手才能把自己的想法实现出来。其实我感觉电路的调试才是最难的部分，软件设计不会的可以对症下药，可以上网、去图书馆查资料，最终都可以解决，可是实物硬件调试却
11、不是那么简单的，很多时候我们并不知道到底哪里出了错，从而无从何下手。更要命的是软件仿真提供的是一个完全理想化的环境，仿真成功的电路实际并不一定可以成功，有很多驱动电路软件仿真时没有也可以正常运行，可是实物焊接的时候就不可以，这一点也是比较难解决的问题。首先我们不知道有些驱动电路怎么连接，其次我们有时根本就不知道某些器件还需要驱动电路，因为很多驱动电路书上没有提到，所以我们也没有驱动电路的意识。所以此次的课程设计我明白了，在做实验之前，一定要先上网或去图书馆查资料，看看别人的硬件实物图是怎么连接的，并且要明白别人为什么要这么连，如果换个驱动可不可以呢？硬件实物图的每一部分都要先搞得明明白白，清清楚楚才行，不然在焊接的时候不管你多么认真，最后都不会成功的，因为很有可能你的驱动电路就没有焊！在以后的实验中，我会充分做好前期工作，我现在觉得那才是实验的最重要的部分！整体电路图七、 参考文献1(教材)2北京工业大学出版社 皮大能 南光群 刘金华 编著
智能电子钟课程设计实验报告书
