单片机电子时钟及报时设计

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1、电子时钟的设计一、 设计要求1、准确计时，以数字、英语形式显示年、月、日、时、分、秒、闹钟时间。2、小时以24小时计时形式，分秒计时为60进位。 3、校正时间功能（即调整时间）、闰年补偿、并且具有单片机断电后时钟持续走的功能。4、闹钟功能。5、整点报时、任意时间报时。 6、总结检验电路设计结果 二、 设计方案和论证本次设计时钟电路，使用了STC89C52单片机微控制器、1602液晶作为显示器件。但考虑到如果用单片机的定时器来作时钟，在单片机掉电时时钟就会停止，并且每一次上电后都得从同一个时间开始变化，所以为了得到准确的时间，每次上电后都得调整时间，为了刻服这一难点，本次课程设计采用了DS130

2、2作为时钟蕊片。并且DS1302还具有闰年补偿功能，很好地满足了以上的掉电保持以及闰年补偿功能。以ISD4004作为语音蕊片，使报时更加人性化。使用键盘键上的按键来调整时钟的时、分、秒，同时使用C语言程序来控制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过五个模块：键盘、单片机、时钟蕊片、语音蕊片、显示屏即可满足设计要求。 1、 总设计原理框图如下图所示：微型控制器STC89C52时钟电路（DS1302）（语音报时（ISD4004）校时输入数据显示（1602）2、元器件清单 名称数量STC89C52单片机1ISD4004_81DS13021L780513171咪头1110592M晶振132768K

3、晶振210k排阻410k微调电阻610k电阻154.7k电阻2Led发光二极管4四角按键4扬声器110uF电容830pF电容6104电容11103电容52200U电容1100U电容433P电容71602液晶显示器140脚插座4铜板15cm*15cm1排针和排插若干3、各部分功能实现（1）单片机发送的信号通过程序控制最终在1602显示出来。 (2) 通过DS1302作时钟芯片。（3）通过ISD40048MP来进行语音存储，并驱动扬声器来进行报时。（4）单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正常工作。（5）为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘用来校正液晶显示器上显示的时间。

4、(6)单片机通过控制闹铃（ISD4004）电路来完成定时闹钟的功能。4、DS1302介绍(1) DS1302的结构及工作原理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、周日、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/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 (2)

5、 引脚功能及结构DS1302的引脚排列,其中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Vcc10.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。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，允许对D

6、S1302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。 下图为DS1302的引脚功能图： DS1302封装图(3) DS1302的控制字节DS1302 的控制字如图2所示。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表

7、示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。 (4) 数据输入输出(I/O)在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。 (5) DS1302的寄存器DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表1。 此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除

8、充电寄存器外的所有寄存器内容。 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。 5、ISD4004介绍 ISD4004语音芯片是由美国ISD公司推出不久的新产品。关于该语音芯片的引脚说明以及内部电路等，因为很容易在ISD公司提供的芯片资料中查到，笔者就不在本文作过多的描述。只简单对其特点做一介绍。 与普通的录音/重放芯片相比，ISD4004具有如下特点：首先是

9、记录声音没有段长度限制，并且声音记录不需要A/D转换和压缩。其次，快速闪存作为存储介质，无需电源可保存数据长达100年，重复记录10000次以上。此外，ISD4004具有记录时间长（可达16分钟，次课程设计采用的为8分钟的ISD4004语音芯片）的优点。最后，ISD4004开发应用具有所需外围电路简单的优点6、STC89C52单片机介绍STC89C52单片机是由深圳宏晶公司代理销售的一款MCU，是由美国设计生产的一种低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8kbytes的可反复写的FlashROM和128bytes的RAM，2个16位定时计数器5。 STC89C52单片机内部主要包括累加器A

10、CC(有时也简称为A)、程序状态字PSW、地址指示器DPTR、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、寄存器、并行I/O接口P0P3、定时器/计数器、串行I/O接口以及定时控制逻辑电路等。这些部件通过内部总线联接起来，构成一个完整的微型计算机。其管脚图如图所示。STC89C52单片机管脚结构图7、1602液晶显示器8、 引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表8-1所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6

11、数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表8-1：引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第

12、6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。9、单片机最小系统、DS1302、1602电路图10、外接电源（单片机电源）电路11、ISD4004以及功放电路12、ISD4004电源电路图13、程序流程图（略）14、源程序#include/ds1302、1602控制程序;ISD4004的模块还没有整合到主程序。#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit RS=P26;/数据/命令选择线sbit EL=P27;/使能信号线s

13、bit gl=P13;sbit ja=P14;sbit jan=P15;sbit dgl=P16;sbit lao=P17;sbit laoto=P32;sbit ds1302_clk=P10;/脉冲线sbit ds1302_io=P11;/数据线sbit ds1302_rst=P12;/复位控制线uchar kk=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;uchar y1,y2,num,change;uchar table1=Alarm:12:25 ;uchar table2= ;uchar on=on ;uchar off=off ;/-void delay1(uint z)/延时函数uin

14、t x,y;for (x=z;x0;x-) for(y=0;y0;x-)for(y=110;y0;y-);uchar ds1302_read()/读出数据uchar i,b=0;ds1302_clk=0;for(i=0;i8;i+)if(ds1302_io=1)b=b|0x80;/先读低位elseb=b|0x00;ds1302_clk=1;ds1302_clk=0; if (i1; return(b);void ds1302_write(uchar com)uchar i,a;a=com;ds1302_clk=0;for(i=0;i1; uchar ds1302_read_baye(uchar

15、 adrr)uchar aa;ds1302_rst=0;ds1302_clk=0;ds1302_rst=1;ds1302_write(adrr);/写入地址ds1302_io=0;aa=ds1302_read();ds1302_clk=1;ds1302_rst=0;return (aa);uchar ds1302_write_baye(uchar adrr,dat)ds1302_rst=0;ds1302_clk=0;ds1302_rst=1;ds1302_write(adrr);/写入地址ds1302_write(dat);ds1302_clk=1;ds1302_rst=0;uchar go1

16、0to16(uchar u)/10进制转换为16进制uchar a,b,c;if (u0&b10)y1=kk0;y2=kkb;elsey1=kkb/10;y2=kkb%10;/*-此函数在第一次用到DS1302时才用,初始化后,以后就不用初始化了,除非你想再一次设定DS1302才用,注意填写10位与个位所放的位置,如我要设27号,应为:0010 011110位放在这 个位放在这而不是0x1B 0001 1011-*/void ds1302int(uchar year,moon,date,week,hour,mini,sen)/当DS1302第一次使用时要进行设置ds1302_rst=0;ds1

17、302_clk=0;ds1302_rst=1;ds1302_write(0x8e);ds1302_write(0x00);ds1302_rst=0;ds1302_clk=1;ds1302_write_baye(0x8c,year);/设置年为08年ds1302_write_baye(0x88,moon);/设置月为3月ds1302_write_baye(0x86,date);/设置日为27号ds1302_write_baye(0x8B,week);/设置星期ds1302_write_baye(0x84,hour);/设置时9时ds1302_write_baye(0x82,mini);/设置分为

18、5分ds1302_write_baye(0x80,sen);/设置秒为00秒ds1302_rst=0;ds1302_clk=0;ds1302_rst=1;ds1302_write(0x8e);ds1302_write(0x80); void ds1302change(uchar addr,date)/修改ds1302_rst=0;ds1302_clk=0;ds1302_rst=1;ds1302_write(0x8e);ds1302_write(0x00);ds1302_rst=0;ds1302_clk=1;ds1302_write_baye(addr,date);ds1302_rst=0;ds

19、1302_clk=0;ds1302_rst=1;ds1302_write(0x8e);ds1302_write(0x80); void xs() comand_1602(0x80); /清除第一行if(lao=0)Print(table1); if(laoto=0) Print(on); if(laoto=1) Print(off); if(lao=1)comand_1602(0x80);Print(Date:);comand_1602(0x85);/在址00开始显示,第一行显示年-月-日cuanhuan(ds1302_read_baye(0x8d);indat_1602(y1);/显示年in

20、dat_1602(y2);indat_1602(-);cuanhuan(ds1302_read_baye(0x89);/读出月份indat_1602(y1);/显示月indat_1602(y2);indat_1602(-);cuanhuan(ds1302_read_baye(0x87);/读出日indat_1602(y1);/显示日indat_1602(y2);indat_1602( );indat_1602( );/擦除闹钟数据cuanhuan(ds1302_read_baye(0x8B);/读出星期/indat_1602(y1);comand_1602(0x80+15);indat_160

21、2(y2);/显示星期comand_1602(0x80+0x45);/在第二行显示时:分:秒cuanhuan(ds1302_read_baye(0x85);/读出时indat_1602(y1);/显示时indat_1602(y2);indat_1602(:);cuanhuan(ds1302_read_baye(0x83);/读出分indat_1602(y1);/显示分indat_1602(y2);indat_1602(:);cuanhuan(ds1302_read_baye(0x81);/读出秒indat_1602(y1);/显示秒indat_1602(y2); void key1()/ if

22、(gl=0) delay(5); if(gl=0) num+;while(!gl);if(num=1)comand_1602(0xC0+6); comand_1602(0x0f); if(num=2)comand_1602(0xC0+9); comand_1602(0x0f); if(num=3)comand_1602(0xC0+12); comand_1602(0x0f); if(num=4)comand_1602(0xC0+15); comand_1602(0x0f); if(num=5)num=0; comand_1602(0x0c); /comand_1602(0x01);/清屏voi

23、d keytime_add()/加时间 if(num!=0)&(ja=0)&(dgl=0) if(ja=0)&(dgl=0) delay(5); if(ja=0)&(dgl=0) while(!ja); if(num=1) change=ds1302_read_baye(0x85); change+; ds1302change(0x84,change); if(num=2) change=ds1302_read_baye(0x83); change+; ds1302change(0x82,change); if(num=3) change=ds1302_read_baye(0x81); cha

24、nge+; ds1302change(0x80,change); xs(); void keydate_add()/加日期 if(num!=0)&(ja=0)&(dgl=1) if(ja=0)&(dgl=1) delay(10); while(!ja); if(ja=0)&(dgl=1) if(num=1) change=ds1302_read_baye(0x8D); change+; ds1302change(0x8C,change); if(num=2) change=ds1302_read_baye(0x89); change+; ds1302change(0x88,change); i

25、f(num=3) change=ds1302_read_baye(0x87); change+; ds1302change(0x86,change); if(num=4) change=ds1302_read_baye(0x8B); change+; ds1302change(0x8A,change); xs(); void keytime_reduce()/减 if(num!=0)&(jan=0)&(dgl=0) if(jan=0)&(dgl=0) delay(5); while(!jan); if(jan=0)&(dgl=0) while(!jan); if(num=1) change=d

26、s1302_read_baye(0x85); change-; ds1302change(0x84,change); if(num=2) change=ds1302_read_baye(0x83); change-; ds1302change(0x82,change); if(num=3) change=ds1302_read_baye(0x81); change-; ds1302change(0x80,change); xs(); void keydate_reduce()/减日期 if(num!=0)&(jan=0)&(dgl=1) if(jan=0)&(dgl=1) delay(5);

27、while(!jan); if(jan=0)&(dgl=1) if(num=1) change=ds1302_read_baye(0x8D); change-; ds1302change(0x8C,change); if(num=2) change=ds1302_read_baye(0x89); change-; ds1302change(0x88,change); if(num=3) change=ds1302_read_baye(0x87); change-; ds1302change(0x86,change); if(num=4) change=ds1302_read_baye(0x8B

28、); change-; ds1302change(0x8A,change); xs(); void key() keytime_add(); keydate_add(); keytime_reduce(); keydate_reduce(); void main()delay1(20);innit_1602();/1602初始化ds1302int(10,12,20,1,9,0x27,6);/DS1302初始化comand_1602(0x80);Print(Date:);comand_1602(0xC0);Print(Time:);/P3=0x00;/if(dgl=0)/P3=0x00;whil

29、e(1) if(num=0) xs(); key1(); key();/delay1(300);/*-ISD4004-*/#include#includesbit sclk_4004=P25;sbit int_4004=P24;sbit rac_4004=P23;sbit cs_4004=P22;sbit mosi_4004=P21;sbit miso_4004=P20;sbit led=P31;sbit dgl=P17;/*sbit cs_4004=P20; /LOW IS ACTIVELYsbit mosi_4004=P21;sbit miso_4004=P22;sbit sclk_400

30、4=P23;*/unsigned char t;/void delay(unsigned int i) while(i-); void Delay1Ms(unsigned int t) unsigned int i; for (;t0;t-)for (i=0;i120;i+)；void send8( unsigned char isdx8 )/spi数据传送unsigned char i; cs_4004= 0;/选中ISD4004delay(3);sclk_4004 = 0; delay(3);for(i=0;i= 1; /右移一位 sclk_4004 = 0;/时钟下降沿发送delay(3

31、);sclk_4004 = 1; delay(3); cs_4004=1; delay(3);void stopmode()/停止send8(0x30); void powerdown()/下电 send8(0x10); void powerup()/上电 send8(0x20); void record(unsigned int address)/ 从指定位置录音 unsigned char i; unsigned int datasout=0; powerup(); Delay1Ms(50); powerup(); Delay1Ms(100); sclk_4004=0; delay(3);

32、 cs_4004=0; delay(3); for(i=0;i16;i+) address=_iror_(address,1); datasout=address1; mosi_4004=CY; sclk_4004=0; delay(3); sclk_4004=1; delay(3); send8(0xA0);/从指定位置录音 send8(0xB0);/从当前位置录音 int_4004=1;/要读值先拉高 while(int_4004=1) ; /*-*/void audiout(unsigned int address)/放音 unsigned char i; unsigned int da

33、tasout; powerup(); Delay1Ms(50); sclk_4004=0; delay(3); cs_4004=0; delay(3); for(i=0;i16;i+) address=_iror_(address,1); datasout=address1; mosi_4004=CY; sclk_4004=0; delay(3); sclk_4004=1; delay(3); send8(0xE0);/从指定位置放音 send8(0xF0);/从当前位置放音 int_4004=1;/要读值先拉高 while(int_4004=1); /*- -*/void audn(unsi

34、gned int addr,n)/放音n line unsigned char i,k; unsigned int datasout; powerup(); Delay1Ms(50); sclk_4004=0; delay(3); cs_4004=0; delay(3); for(k=0;kn;k+) for(i=0;i16;i+) addr=_iror_(addr,1); datasout=addr1; addr+; mosi_4004=CY; sclk_4004=0; delay(3); sclk_4004=1; delay(3); send8(0xE0);/从指定位置放音 Delay1M

35、s(1000); /*-*/void main() t=0; P1=0xff; P2=0xff; P3=0xff; led=0; EA=0; TMOD=0X06; TH0=0XFF; TL0=0XFF; TCON=0X10; IE=0X9F; led=0; if(dgl=0)record(2000); stopmode(); delay(100); led=1; TH0=0XFA; TL0=0XFA; audiout(2000); stopmode(); delay(100); while(1); if(dgl=1) while(1) audn(1800,50); audiout(1800); /*- -*/ void counter() interrupt 1 led=!led; TF0=0; t+; if(t=100) t=0; powerdown(); stopmode(); /audiout(1800); 28