1、 单片机原理课程设计题 目: 基于 AT89S52 的电子时钟设计 姓 名: 魏贤盼 谷雄飞 学 院: 工学院 专 业: 自动化 班 级: 自动化 01，02 班 学 号: 32210130 32210117 指 导教师: 胡飞 吕成绪 2013 年 6 月 15 日南京农业大学教务处制目 录1摘要 .2关键词 .2Abstract.2Key words .2引言 .21.设计要求与内容.31.1 设计要求 .31.2 设计内容.32.系统的设计与实现 .32.1 电路设计框图 .32.2 系统概述 .32.3 主要单元电路 .32.3.1 AT89S52 单片机主控制模块 .32.3.2 时
2、钟电路模块 .52.3.3 LCD 显示模块 .52.3.4 温度模块 .72.3.5 键盘模块 .72.3.6 蜂鸣器模块.83.系统的程序设计.83.1 程序流程框图 .83.2 部分程序设计.94.实物展示 .95.实习心得体会 .10致谢 .10参考文献 .11附录 .11基于 AT89S52 的电子时钟设计2自动化 魏贤盼 谷雄飞指导教师 胡飞 吕成绪 摘要：单片机在电子产品中的应用越来越广泛，其具有使用方便、价格低廉等优势，在市场上占有很大的份额。AT89S52 就是 51 系列中的一个比较成熟的型号，它完全兼容 51 单片机的指令。本设计是基于 AT89S52 单片机的一个多功能
3、实时时钟，包含 DS1302 时钟芯片、LCD12864 液晶屏、DS18B20 温度传感器等模块，能实现秒表、整点报时、闹铃、显示当前温度、调整时间等功能，所有功能均可通过按键进行操作。本设计实现了日常生活所需的基本功能，给大家带来方便，具有整体性好、人性化强、可靠性高等优点。关键词：电子时钟 AT89S52 DS1302 LCD12864 DS18B20 Electronic clock system design based on AT89S52Students majoring in automation Wei Xianpan Gu XiongfeTutor Hu Fe LvChen
4、gXu Abstract: MCU in the application of electronic products becomes more widely, which is of its ease of use, low prices and other advantages, so it takes a large market share. AT89S52 is a more mature model in the 51-series, and it is fully compatible with the directive MCU 51.The design is a multi
5、-function real time clock based on AT89S52, including the three main partsDS1302, LCD12864, DS18B20,and so on. It can realize the followed functions, including stopwatch, alarm at the whole point, alarm clock, a display of current temperature, adjust the time and so on. All the functions can be real
6、ized by the keys. The design meets the need of daily life, and brings convenience to everyone. The good integrity, strong humanization and high reliability are the main merits of the electronic clock.Key words: Electronic clock AT89S52 DS1302 LCD12864 DS18B20 引言随着科技的快速发展，时间的流逝，从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不
7、断创新纪录。美国 DALLAS 公司推出的具有涓细电流充电功能的低功耗实时时钟芯片 DS1302，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且 DS1302 的使用寿命长，误差小。对于数字电子时钟采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准、闹钟、秒表、阴阳历转换等功能。该设计以 AT89S52 单片机为核心，功耗小，能在 3V的低压状态下工作，可选用 3V5V 的低电压进行供电。综上所述，此电子时钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。31.设计要
8、求与内容1.1设计要求(1)启动时显示设计者的姓名学号等信息；(2)24 小时计时功能（精确到秒） ，可通过按键设置时间信息；(3)整点报时功能；(4)秒表功能；(5)闹钟功能；(6)温度显示功能。1.2 设计内容本系统采用单片机 AT89S52 作为核心元件，利用 LCD12864 液晶屏作为显示器件。接入 LCD 液晶显示器后，利用 DS1302 时钟芯片显示时、分、秒、年、月、日、周等基本时间信息，利用 DS18B20 温度传感器显示当前温度，单片机外围接有蜂鸣器作为定时发声及闹钟报时系统。电路由下列部分组成：时钟电路、复位电路、按键控制电路、LCD 显示电路、蜂鸣器发声电路、温度及时钟
9、接收电路等，芯片选用 AT89S52 单片机。本次课程设计，所设计的是一个电子时钟，能显示时-分-秒、年-月-日、温度等基本信息，能够通过按键修改当前时间、设定闹钟，并能实现秒表、整点报时等功能。设计的部分主要为软件画图及程序设计，首先画出正确的电路图，编写好程序，在电路图上进行仿真，然后在单片机开发箱上实现上述功能。2.系统的设计与实现2.1 电路设计框图2.2 系统概述本系统是以 AT89S52 单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在 3V超低压工作；时钟电路由 DS1302 提供，它是一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具
10、有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V5.5V。DS1302 内部有一个用于临时性存放数据的 RAM 寄存器，可产生年、月、日、周、时、分、秒，具有使用寿命长、精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能，显示部分由 LCD1602 液晶屏构成。2.3 主要单元电路图一 电路设计框图42.3.1 AT89S52 单片机主控制模块AT89S52 是美国 ATMEL 公司生产的低功耗、高性能 CMOS 8 位单片机，片内含8K bytes 的可系统编程的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 8051 指令系统及引脚。AT89S52 提供以
11、下标准功能：8K 字节 Flash 闪速存储器，256 字节内部 RAM， 32I/O 口线，看门狗（WDT） ，两个数据指针，三个 16 位定时/计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。如下图所示。图二 AT89S52 单片机VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏极开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 口可用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 口输出原
12、码，此时 P0 口外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个TTL 门电流，当 P2 口被写 1 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，可作为输入。作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。当 P2 口用于外部程序存
13、储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。5在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入 1 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入时，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ ILL） ，这是由于上拉的缘故。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PR
14、OG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在低电平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时，ALE 只有在执行MOVX、MOVC 指令时， ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期
15、两次 PSEN 低电平有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 PSEN 低电平信号将不出现。EA/VPP：当 EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。注意：加密方式为 1 时，EA 将内部锁定为 RESET；当 EA端保持高电平时，此为内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V编程电源（VPP） 。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.3.2 时钟电路模块图三 DS1302 的引脚图图 2 所示为 DS1302 的引脚排列，其中 Vcc1 为后备电
16、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。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
17、始化，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，6I/O 引脚变为高阻态。在 Vcc 大于等于 2.5V 之前， RST 必须保持低电平。在 SCLK 为低电平时，才能将 RST 置为高电平，I/O 为串行数据输入端（双向）,SCLK 始终是输入端。2.3.3 LCD 显示模块在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED 数码管、LCD 液晶显示器。本次实习主要用 LCD 液晶显示器，在单片机系统中应用液晶显示器作为输出器件有以下几个优点：（1）显示质量高：由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发
18、光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新亮点。因此，液晶显示器画质好且不会闪烁。（2）数字式接口：液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。（3）体积小、重量轻：液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。（4）功耗低：相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动 IC 上，因而耗电量比其它显示器要少得多。图四 LCD 显示模块1、液晶显示器字符显示的原理带中文字库的 128X64 是一种具有 4 位/8 位并行、2 线或 3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的
19、点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置 8192 个 16*16 点汉字，和 128 个 16*8 点 ASCII 字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84 行 1616 点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。在导入程序后液晶显示屏上显示制作人姓名、学号和问候语，而后跳到当前日期和时间，并显示当前温度，通过按键控制进入秒表、闹钟等功能的显示。2、引脚功
20、能说明本系统使用的 LCD12864 采用标准的 20 脚（带背光）接口，各引脚说明如表 1 所示。 表一 LCD12864 各引脚接口说明7管脚号 管脚名称 电平 管脚功能描述1 VSS 0V 电源地2 VCC 3.0+5V 电源正3 V0 - 对比度（亮度）调整4 RS(CS） H/LRS=“H”,表示 DB7DB0 为显示数据RS=“L”,表示 DB7DB0 为显示指令数据5 R/W(SID) H/LR/W=“H”,E=“H”,数据被读到 DB7DB0R/W=“L”,E=“HL”, DB7DB0 的数据被写到 IR 或 DR6 E(SCLK) H/L 使能信号7 DB0 H/L 三态数据
21、线8 DB1 H/L 三态数据线9 DB2 H/L 三态数据线10 DB3 H/L 三态数据线11 DB4 H/L 三态数据线12 DB5 H/L 三态数据线13 DB6 H/L 三态数据线14 DB7 H/L 三态数据线15 PSB H/LH：8 位或 4 位并口方式，L：串口方式（见注释1）16 NC - 空脚17 /RESET H/L 复位端，低电平有效（见注释 2）18 VOUT - LCD 驱动电压输出端19 A VDD 背光源正端（+5V）（见注释 3）20 K VSS 背光源负端（见注释 3）*注释 1：如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将 PSB 接固定高电平，也可以将模块上
22、的 J8 和“VCC”用焊锡短接。*注释 2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。8*注释 3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的 JA、JK 用焊锡短接。四.模块主要硬件构成说明2.3.4 温度模块图五 DS18B20 温度显示图DS18B20 是 Dallas 公司生产的单总线（0ne-wire）数字化温度传感器，它采用单根信号线传输数据，而且数据传输是双向的。它能直接读出被测温度，因此可以通过简单的编程实现温度显示与温度控制。2.3.5 键盘模块图六 矩阵键盘模块9如图 S1、 S5、S9 分别对应于时钟年月日的设置，S2、S6 、S10 分别对应于时
23、钟时分秒的设置，S3 每按下一次使对应的设置参数 +1，S7 每按下一次使对应的设置参数-1，S4 按键用于对星期的设置。按下 S8 键可以启动闹钟设置功能，这时的S2、S6、S10 以及 S3、S7 可以复用，实现对闹钟的调节，按下 S12 键后，系统退出对时间和闹钟的调整，进入日期、时间、星期以及温度显示界面。对矩阵键盘的处理，我们使用的是按键扫描法来获得键值。图七 独立键盘模块这里的独立按键，我们只用到了 K1，主要用于实现秒表功能，采用定时器 1 来对秒表进行精确的定时，我们的秒表可以精确到 0.01 秒。当按下 K1 键时，相应的按键标志位自增一次，当标志位 flag11=4 时对其清零处理。通过对标志位数值的判断来完成对秒表的控制。flag11=1 是启动秒表，开始计时； flag11=2 是暂停秒表，停止计时；flag11=3 是清零秒表； flag11=0 是转入时间、日期、星期和温度显示界面。2.3.6 蜂鸣器模块图八 声音输出模块
