单片机电子时钟的设计（毕业设计）

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1、摘 要单片机,是集CPU ,RAM ,ROM ,计数和多种接口于一体的微控制器。自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注。它体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易，广泛应用于智能生产和工业自动化上。本课题通过MCS-51单片机来设计，采用汇编语言进行编程，可以实现以下一些功能：小时，分，秒和年，月，的显示、定时报警功能。本次设计的电子时钟系统由时钟电路，LCD显示电路，定时报警电路，按键调整电路四部分组成。51单片机通过软件编程，在LCD1602液晶屏上实现小时，分，秒和年，月，的显示；利用时钟芯片DS1302来实现

2、计时，定时功能；通过两个按键开关，一个用于时钟的调节，一个用于闹钟的调节，来实现参数设置和调节功能；到达设置的闹钟时间时，由蜂鸣器发声，起报警作用。本次设计的电子时钟，经过对比测试，发现实际计时的走时精度较高，可满足多种场合的应用需求。本文详细介绍了AT89C51单片机的基本原理，分析了AT89C51各个管脚的功能及它在设计电路中的作用。本文论述了LCD1602液晶屏和时钟芯片DS1302的工作原理及其软件设计过程。关键词：单片机；电子时钟；时钟芯片；LCD16021 引 言单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入

3、/输出端口 （I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。它是一种集计数和多中接口于一体的微控制器，被广泛应用在智能产品和工业自动化上，而52单片机是个单片机中最为典型和最有代表性的一种。 现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，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

4、。2 系统结构整个电子时钟系统电路可分为五大部分：中央处理单元（CPU）、显示部分、键盘输入部分、温度采集部分。2 1 中央处理单元CPU选用AT89C52对整个系统进行控制：1）它将定时数据输出到LED，实现时间的显示；2）根据键盘输入调用相应键处理子程序，实现时间的调整设定；3）接收温度传感器输入的温度数据，进行一定转换，输出到LCD显示器显示。22 显示部分显示部分是整个电子时钟最为重要的部分，它分为时间的显示和温度的显示两部分，采用动态显示方式，动态显示方式是时间数字在LED上逐个显示，通过位选端控制在哪个LED上显示数字，由于LED数字显示之间的时间非常的短，人眼看来是一起显示时间数

5、字的，并且动态显示方式所用的接口少，节省了CPU的管脚。由于端口的问题以及动态显示方式的优越性，在此设计的连接方式上采用共阴级接法。23 键盘部分它是整个系统中最简单的部分，根据功能要求，本系统共需四个按键：功能移位键、功能加键、功能减键、立刻跳出调整模式键采用独立式按键。24 温度采集部分 此部分选用DS18B20传感器，主要由四部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。有三个管脚：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。它是支持“一线总线”接口的温度传感器，测量温度范围为-55C+125C，在-10+85C范围内，可编

6、程为9位12位A/D转换精度，工作电压在3V5V之间。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。2电路制作根据电路图（如图示1）将元器件布置在电路板上：如图（1）系统程序设计#include #include /#include LCD1602.h/#include DS1302.h#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit DS1302_CLK = P17; /实时时钟时钟线引脚 sbit DS1302_IO = P16; /实时时钟数据线引脚 sbit DS1302_RST = P15; /实时

7、时钟复位线引脚sbit wireless_1 = P30;sbit wireless_2 = P31;sbit wireless_3 = P32;sbit wireless_4 = P33;sbit ACC0 = ACC0;sbit ACC7 = ACC7;char hide_sec,hide_min,hide_hour,hide_day,hide_week,hide_month,hide_year; /秒,分,时到日,月,年位闪的计数sbit Set = P20; /模式切换键sbit Up = P21; /加法按钮sbit Down = P22; /减法按钮sbit out = P23;

8、/立刻跳出调整模式按钮sbit DQ = P10; /温度传送数据IO口char done,count,temp,flag,up_flag,down_flag;uchar temp_value; /温度值uchar TempBuffer5,week_value2;void show_time(); /液晶显示程序/*1602液晶显示部分子程序*/Port Definitions*sbit LcdRs= P25;sbit LcdRw= P26;sbit LcdEn = P27;sfr DBPort = 0x80;/P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3=0xB0.数据端口/内部等待

9、函数*unsigned char LCD_Wait(void)LcdRs=0;LcdRw=1;_nop_();LcdEn=1;_nop_();LcdEn=0;return DBPort;/LCD写入命令或数据*#define LCD_COMMAND0 / Command#define LCD_DATA1 / Data#define LCD_CLEAR_SCREEN0x01 / 清屏#define LCD_HOMING 0x02 / 光标返回原点void LCD_Write(bit style, unsigned char input)LcdEn=0;LcdRs=style;LcdRw=0;_n

10、op_();DBPort=input;_nop_();/注意顺序LcdEn=1;_nop_();/注意顺序LcdEn=0;_nop_();LCD_Wait();/设置显示模*#define LCD_SHOW0x04 /显示开#define LCD_HIDE0x00 /显示关 #define LCD_CURSOR0x02 /显示光标#define LCD_NO_CURSOR0x00 /无光标 #define LCD_FLASH0x01 /光标闪动#define LCD_NO_FLASH0x00 /光标不闪动void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode

11、)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x08|DisplayMode);/设置输入模*#define LCD_AC_UP0x02#define LCD_AC_DOWN0x00 / default#define LCD_MOVE0x01 / 画面可平移#define LCD_NO_MOVE0x00 /defaultvoid LCD_SetInput(unsigned char InputMode)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x04|InputMode);/初始化LCD*void LCD_Initial()LcdEn=0;LCD_Write(LCD_COMMAND,

12、0x38); /8位数据端口,2行显示,5*7点阵LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38);LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR); /开启显示, 无光标LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN); /清屏LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE); /AC递增, 画面不动/液晶字符输入的位置*void GotoXY(unsigned char x, unsigned char y)if(y=0)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|x);if(y=1)LCD_W

13、rite(LCD_COMMAND,0x80|(x-0x40);void Print(unsigned char *str)while(*str!=0)LCD_Write(LCD_DATA,*str);str+;/*DS1302时钟部分子程序*/typedef struct _SYSTEMTIME_unsigned char Second;unsigned char Minute;unsigned char Hour;unsigned char Week;unsigned char Day;unsigned char Month;unsigned char Year;unsigned char

14、DateString11;unsigned char TimeString9;SYSTEMTIME;/定义的时间类型SYSTEMTIME CurrentTime;#define AM(X)X#define PM(X)(X+12) / 转成24小时制#define DS1302_SECOND0x80 /时钟芯片的寄存器位置,存放时间#define DS1302_MINUTE0x82#define DS1302_HOUR0x84 #define DS1302_WEEK0x8A#define DS1302_DAY0x86#define DS1302_MONTH0x88#define DS1302_Y

15、EAR0x8C void DS1302InputByte(unsigned char d) /实时时钟写入一字节(内部函数) unsigned char i; ACC = d; for(i=8; i0; i-) DS1302_IO = ACC0; /相当于汇编中的 RRC DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; ACC = ACC 1; unsigned char DS1302OutputByte(void) /实时时钟读取一字节(内部函数) unsigned char i; for(i=8; i0; i-) ACC = ACC 1; /相当于汇编中的 RRC ACC7

16、 = DS1302_IO; DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; return(ACC); void Write1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa) DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr); / 地址，命令 DS1302InputByte(ucDa); / 写1Byte数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; unsigned char Read1302(unsigned char

17、ucAddr)/读取DS1302某地址的数据 unsigned char ucData; DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr|0x01); / 地址，命令 ucData = DS1302OutputByte(); / 读1Byte数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; return(ucData);void DS1302_GetTime(SYSTEMTIME *Time) /获取时钟芯片的时钟数据unsigned char ReadValue;ReadValu

18、e = Read1302(DS1302_SECOND);Time-Second = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_MINUTE);Time-Minute = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_HOUR);Time-Hour = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_DAY);Time-D

19、ay = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_WEEK);Time-Week = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_MONTH);Time-Month = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_YEAR);Time-Year = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadVal

20、ue&0x0F);void DateToStr(SYSTEMTIME *Time) /将时间年,月,日,星期数据转换成液晶显示字符串,放到数组里DateString if(hide_year2) /这里的if,else语句都是判断位闪烁,2就不显示,输出字符串为 2007/07/22 Time-DateString0 = 2; Time-DateString1 = 0; Time-DateString2 = Time-Year/10 + 0; Time-DateString3 = Time-Year%10 + 0; else Time-DateString0 = ; Time-DateStri

21、ng1 = ; Time-DateString2 = ; Time-DateString3 = ;Time-DateString4 = /;if(hide_monthDateString5 = Time-Month/10 + 0; Time-DateString6 = Time-Month%10 + 0; else Time-DateString5 = ; Time-DateString6 = ; Time-DateString7 = /;if(hide_dayDateString8 = Time-Day/10 + 0; Time-DateString9 = Time-Day%10 + 0;

22、else Time-DateString8 = ; Time-DateString9 = ; if(hide_weekWeek%10 + 0; /星期的数据另外放到 week_value数组里,跟年,月,日的分开存放,因为等一下要在最后显示 else week_value0 = ; week_value1 = 0;Time-DateString10 = 0; /字符串末尾加 0 ,判断结束字符void TimeToStr(SYSTEMTIME *Time) /将时,分,秒数据转换成液晶显示字符 if(hide_hourTimeString0 = Time-Hour/10 + 0; Time-T

23、imeString1 = Time-Hour%10 + 0; else Time-TimeString0 = ; Time-TimeString1 = ;Time-TimeString2 = :; if(hide_minTimeString3 = Time-Minute/10 + 0; Time-TimeString4 = Time-Minute%10 + 0; else Time-TimeString3 = ; Time-TimeString4 = ; Time-TimeString5 = :; if(hide_secTimeString6 = Time-Second/10 + 0; Tim

24、e-TimeString7 = Time-Second%10 + 0; else Time-TimeString6 = ; Time-TimeString7 = ; Time-DateString8 = 0;void Initial_DS1302(void) /时钟芯片初始化 unsigned char Second=Read1302(DS1302_SECOND);if(Second&0x80) /判断时钟芯片是否关闭 Write1302(0x8e,0x00); /写入允许Write1302(0x8c,0x07);/写入初始化值07/07/25.星期:3.时间: 23:59:55Write13

25、02(0x88,0x07);Write1302(0x86,0x25);Write1302(0x8a,0x07);Write1302(0x84,0x23);Write1302(0x82,0x59);Write1302(0x80,0x55);Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入/*ds18b20子程序*/*ds18b20延迟子函数（晶振12MHz ）*/ void delay_18B20(unsigned int i)while(i-);/*ds18b20初始化函数*/void Init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ = 1; /DQ复位

26、 delay_18B20(8); /稍做延时 DQ = 0; /单片机将DQ拉低 delay_18B20(80); /精确延时 大于 480us DQ = 1; /拉高总线 delay_18B20(14); x=DQ; /稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失败 delay_18B20(20);/*ds18b20读一个字节*/ unsigned char ReadOneChar(void)uchar i=0;uchar dat = 0;for (i=8;i0;i-) DQ = 0; / 给脉冲信号 dat=1; DQ = 1; / 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80;

27、delay_18B20(4); return(dat);/*ds18b20写一个字节*/ void WriteOneChar(uchar dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay_18B20(5); DQ = 1; dat=1; /*读取ds18b20当前温度*/void ReadTemp(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列号的

28、操作WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换delay_18B20(100); / this message is wery importantInit_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0xBE); /读取温度寄存器两个就是温度delay_18B20(100);a=ReadOneChar(); /读取温度值低位b=ReadOneChar(); /读取温度值高位temp_value=b4; void temp_to_str() /温度数据转换成液晶字符显示 TempBuffer0=temp_value/1

29、0+0; /十位 TempBuffer1=temp_value%10+0; /个位 TempBuffer2=0xdf; /温度符号 TempBuffer3=C; TempBuffer4=0;void Delay1ms(unsigned int count)unsigned int i,j;for(i=0;icount;i+)for(j=0;j0;delay-) for(i=0;i0x59) /超过59秒,清零 temp=0; break; case 2: temp=Read1302(DS1302_MINUTE);/读取分数 temp=temp+1; /分数加1 up_flag=1; if(te

30、mp0x59) /超过59分,清零 temp=0; break; case 3: temp=Read1302(DS1302_HOUR);/读取小时数 temp=temp+1; /小时数加1 up_flag=1; if(temp0x23) /超过23小时,清零 temp=0; break; case 4: temp=Read1302(DS1302_WEEK);/读取星期数 temp=temp+1; /星期数加1 up_flag=1; if(temp0x7) temp=1; break; case 5: temp=Read1302(DS1302_DAY); /读取日数 temp=temp+1; /

31、日数加1 up_flag=1; if(temp0x31) temp=1; break; case 6: temp=Read1302(DS1302_MONTH);/读取月数 temp=temp+1; /月数加1 up_flag=1; if(temp0x12) temp=1; break; case 7: temp=Read1302(DS1302_YEAR); /读取年数 temp=temp+1; /年数加1 up_flag=1; if(temp0x85) temp=0; break; default:break; while(Up=0); while(wireless_2=1); void Do

32、wnkey()/降序按键 Down=1; if(Down=0|wireless_3=1) mdelay(8); switch(count) case 1: temp=Read1302(DS1302_SECOND);/读取秒数 temp=temp-1;/秒数减1 down_flag=1; /数据调整后更新标志 if(temp=0x7f) /小于0秒,返回59秒 temp=0x59; break; case 2: temp=Read1302(DS1302_MINUTE);/读取分数 temp=temp-1; /分数减1 down_flag=1; if(temp=-1) temp=0x59; /小于

33、0秒,返回59秒 break; case 3: temp=Read1302(DS1302_HOUR);/读取小时数 temp=temp-1; /小时数减1 down_flag=1; if(temp=-1) temp=0x23; break; case 4: temp=Read1302(DS1302_WEEK);/读取星期数 temp=temp-1; /星期数减1 down_flag=1; if(temp=0) temp=0x7; break; case 5: temp=Read1302(DS1302_DAY); /读取日数 temp=temp-1; /日数减1 down_flag=1; if(

34、temp=0) temp=31; break; case 6: temp=Read1302(DS1302_MONTH); /读取月数 temp=temp-1; /月数减1 down_flag=1; if(temp=0) temp=12; break; case 7: temp=Read1302(DS1302_YEAR); /读取年数 temp=temp-1; /年数减1 down_flag=1; if(temp=-1) temp=0x85; break; default:break; while(Down=0); while(wireless_3=1); void Setkey()/模式选择按

35、键Set=1;if(Set=0|wireless_4=1) mdelay(8); count=count+1; /Setkey按一次,count就加1 done=1; /进入调整模式 while(Set=0); while(wireless_4=1); void keydone()/按键功能执行 uchar Second; if(flag=0) /关闭时钟,停止计时 Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 temp=Read1302(0x80); Write1302(0x80,temp|0x80); Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 flag=1; Set

36、key(); /扫描模式切换按键 switch(count) case 1:do /count=1,调整秒 outkey(); /扫描跳出按钮 Upkey(); /扫描加按钮 Downkey(); /扫描减按钮 if(up_flag=1|down_flag=1) /重新写入新的数据 Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 Write1302(0x80,temp|0x80); /写入新的秒数 Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 up_flag=0; down_flag=0; hide_sec+; /位闪计数 if(hide_sec3) hide_sec=0;

37、show_time(); /液晶显示数据 while(count=2);break; case 2:do /count=2,调整分 hide_sec=0; outkey(); Upkey(); Downkey(); if(temp0x60) temp=0; if(up_flag=1|down_flag=1) Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 Write1302(0x82,temp); /写入新的分数 Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 up_flag=0; down_flag=0; hide_min+; if(hide_min3) hide_min=0

38、; show_time(); while(count=3);break; case 3:do /count=3,调整小时 hide_min=0; outkey(); Upkey(); Downkey(); if(up_flag=1|down_flag=1) Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 Write1302(0x84,temp); /写入新的小时数 Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 up_flag=0; down_flag=0; hide_hour+; if(hide_hour3) hide_hour=0; show_time(); while(c

39、ount=4);break; case 4:do /count=4,调整星期 hide_hour=0; outkey(); Upkey(); Downkey(); if(up_flag=1|down_flag=1) Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 Write1302(0x8a,temp); /写入新的星期数 Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 up_flag=0; down_flag=0; hide_week+; if(hide_week3) hide_week=0; show_time(); while(count=5);break; case 5

40、:do /count=5,调整日 hide_week=0; outkey(); Upkey(); Downkey(); if(up_flag=1|down_flag=1) Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 Write1302(0x86,temp); /写入新的日数 Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 up_flag=0; down_flag=0; hide_day+; if(hide_day3) hide_day=0; show_time(); while(count=6);break; case 6:do /count=6,调整月 hide_day=

41、0; outkey(); Upkey(); Downkey(); if(up_flag=1|down_flag=1) Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 Write1302(0x88,temp); /写入新的月数 Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 up_flag=0; down_flag=0; hide_month+; if(hide_month3) hide_month=0; show_time(); while(count=7);break; case 7:do /count=7,调整年 hide_month=0; outkey(); Upkey(); Downkey(); if(up_flag=1|down_flag=1) Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 Write1302(0x8c,temp);