1、山东建筑大学课 程 设 计 说 明 书题 目： 基于单片机的多功能电子钟课 程： 单片机原理及应用 B 课程设计院 （部）： 信息与电气工程学院专 业： 电子信息工程班 级： 电信 111学生姓名： 姜庆飞学 号： 2011081197指导教师： 高焕兵完成日期： 2015 年 1 月山东建筑大学信息与电气工程学院课程设计说明书I目 录摘 要 .II1 设计目的 .12 设计要求 .23 设计内容 .33.1 电子时钟的工作原理 .33.2 系统硬件电路设计及元件 .43.2.1 AT89C51 芯片 .43.2.2 DS1302 芯片 .83.2.3 LCD1602 液晶显示 .123.3
2、系统软件电路设计 .153.3.1 系统流程图及源代码设计 .15总结与致谢 .18参考文献 .19附录一 .20山东建筑大学信息与电气工程学院课程设计说明书II摘 要单片机, 是集 CPU ,RAM ,ROM , 定时器，计数器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。本系统为基于 DS1302 的多功能电子钟 ，以 AT89C51 单片机 作为主控芯， 采用实时时钟芯片 DS1302，使用 1602 液
3、晶作为显示输出。该系统走时精确，具有闹钟设置，时间模式切换，秒表以及可同时显示时间、日期等多种功能。本文将详细介绍 AT89C51 单片机和 DS1302 时钟芯片的基本原理，从软件和硬件电路的实现两大方面进行分析。关键词：AT89C51；单片机；液晶屏；时钟芯片；蜂鸣器山东建筑大学信息与电气工程学院课程设计说明书11 设计目的基于 51 单片机设计一个能够支持年、月、日、星期、时、分、秒的电子时钟。并且支持闹钟功能，及整点报时功能。在设计过程中，学习利用 DXP 软件进行硬件电路设计或者利用仿真软件进行仿真，进行单片机的软件编程。学习芯片的选择及方案选择，熟悉单片机的 I/O 口原理；掌握
4、LCD 显示的原理；掌握定时计数器的使用；要求设计出程序流程图和程序。山东建筑大学信息与电气工程学院课程设计说明书22 设计要求1设计能支持年、月、日、星期、时、分、秒的时钟，时钟有时间调整功能及闹钟功能；2时钟具有装卸电池时掉电保护功能，保护时间大于 5 分钟；3时钟功耗小于 0.5MA/5V。4能够提供生日提醒指示；能够每天提供 3 个时间点的闹钟报时功能；5非易失定时闹铃6整点报时山东建筑大学信息与电气工程学院课程设计说明书33 设计内容3.1 电子时钟的工作原理本次设计时钟电路，使用了 AT89C51 单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，用
5、C 语言程序来控制整个时钟的显示，使得编程变得更容易，这样通过五个模块：芯片、显示屏、看门狗、电源、时钟即可满足设计要求。此设计原理图框图如图 3.1 所示，此电路包括以下五个部分：单片机、时钟电路、看门狗、液晶屏、电源模块、时钟振荡电路。A T 8 9 C 5 1D S 1 3 0 2 时钟电路时钟振荡电路键盘控制模块1 6 0 2 液晶模块电源模块图 3.1 主电路设计框图本设计采用 C 语言程序设计，使单片机控制液晶显示年、月、日、时、分、秒，当秒计数满 60 时就向分进位，分计数器计满 60 后向时计数器进位，小时计数器按“23 翻 0”规律计数。时、分、秒的计数结果经过数据处理可直接
6、送显示器显示。当计时发生误差的时候可以用校时电路进行校正。设计采用的是时、分、秒显示，单片机对数据进行处理同时在 LCD 上显示。山东建筑大学信息与电气工程学院课程设计说明书43.2 系统硬件电路设计及元件3.2.1 AT89C51 芯片AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的 8 位Flash ROM 单片机。其最突出的优点是片内ROM 为Flash ROM，可擦写1000 次以上，应用并不复杂的通用ROM 写入器就能方便的擦写，读取也很方便，价格低廉，具有片程序ROM 二级保密系统。因此可灵活应用于各种控制领域。AT89C51 包含以下一些功能部件：（1）一个 8 位 CPU ；（2
7、）一个片内振荡器和时钟电路；（3）4KB Flash ROM ；（4）128B 内 RAM；（5）可寻址 64KB 的外 ROM 和外 RAM 控制电路；（6）两个 16 位定时/计数器；（7）21 个特殊功能寄存器；（8）4 个 8 位并行 I/O 口；（9）一个可编程全双工串行口；（10）5 个中断源，可设置成 2 个优先级。AT89C51 单片机一般采用双列直插 DIP 封装，共 40 个引脚，图 3.2 为其引脚排列图。40 个引脚大致可分为 4 类：电源、时钟、控制各 I/O 引脚。山东建筑大学信息与电气工程学院课程设计说明书5P1.0/T2 EX34MOSI67CK8R9DNALG
8、Vc图 3.2 AT89C51 引脚图(1)控制线控制线共有 4 根，其中 3 根是复用线。所谓复用线是指具有两种功能，正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一种功能。1、ALE/ PROG 地址锁存允许/片内 EPROM 编程脉冲。（1）ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低八位地址。AT89C51 在并行扩展外存储器时，P0 口用于分时传送低 8 位地址和数据信号，且均为二进制数。当 ALE 信号有效时， P0 口传送的是低 8 位地址信号；ALE 信号无效时，P0 口传送的是低 8 位地址信号。在 ALE 信号的下降沿，锁定 P0 口传送的内容，即低 8 位地址信号。需要指出的是，当
9、CPU 不执行访问外 RAM 指令，ALE 以时钟振荡频率 1/6 的固定频率输出，因此 ALE 信号也可作为外部芯片 CLK 时钟或其他需要。但是，当 CPU 执行 MOVX 指令时，ALE 将跳过一个 ALE 脉冲。（2） PROG 功能：片内 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。山东建筑大学信息与电气工程学院课程设计说明书62、PSEN 外 ROM 读选通信号。89C51 读外 ROM 时，每个机器周期内 PSEN 两次有效输出。PSEN 可作为外 ROM 芯片输出允许 OE 的选通信号。在读内 ROM 或读外 RAM 时， PSEN 无效。3、RST/VP
10、D复位/备用电源。（1）正常工作时，RST 端为复位信号输入端，只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上高电平，AT89C51 芯片即实现复位操作，复位后一切从头开始，CPU 从 0000H 开始执行指令。（2）VPD 功能：在 VCC 掉电情况下，该引脚可接上备用电源，由VPD 向片内 RAM 供电，以保持片内 RAM 中的数据不丢失。4、EA /VPP内外 ROM 选择/片内 EPROM 编程电源。（1） EA 功能：正常工作时， EA 为内外 ROM 选择端。 AT89C51 单片机 ROM 寻址范围为 64KB，其中 4KB 在片内，60KB 在片外。当 EA 保持高电平时，先访问内 R
11、OM，但当 PC 值超过 4KB 时，将自动转向执行外 ROM 中的程序。当 EA 保持低电平时，则只访问外 ROM，不管芯片内有否内 ROM。（2）VPP 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚用于施加编程电源。(2) I/O 引脚AT89C51 有 P0、P1、P2、 P3 4 个 8 位并行 I/O 端口，共 32 个引脚。P0 口是一组 8 位漏级开路型双向 I/O 口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口写 1 时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据存山东建筑大学信息与电气工程学院
12、课程设计说明书7储器时，它是分时多路转换的地址（低 8 位）/数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。在 Flash 编程时，P0 端口接收指令字节；而在验证程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。P1 口是带内部上拉电阻的双向 I/O 口，向 P1 口写入 1 时 P1 口被内部上拉为高电平，可用作输入口。当作为输入脚时被外部信号拉低的 P1口会因为内部上拉而输出一个电流。Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低 8 位地址。P2 口是带内部上拉电阻的双向 I/O 口，向 P2 口写入 1 时 P2 口被内部上拉为高电平可用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的 P2 口会因为
13、内部上拉而输出电流。在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器(例如执行 MOVX DPTR 指令)时，P2 口送出高 8 位地址数据，当使用 8 位寻址方式(MOVXRI)访问外部数据存储器时，P2 口发送 P2 特殊功能寄存器的内容，在整个访问期间不改变。Flash 编程和程序校验时，P2 也接收高位地址和一些控制信号。P3 口是带内部上拉电阻的双向 I/O 口，向 P3 口写入 1 时 P3 口被内部上拉为高电平可用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的 P3 口会因为内部上拉而输出电流。P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的是它的第二功能，如表 3-1 所示：表 3-1 P3 端口的特殊功能端口引脚 兼 用 功 能P3.0RXD 串行输入口 P3.1TXD 串行输出口 P3.2/INT0 外部中断 0 P3.3/INT1 外部中断 1 P3.4T0 定时器 0 的外部输入
