单片机实现闹钟设计.doc

河北工程大学科信学院目录1.绪 论 31.1 课题研究背景 31.2 课题研究意义 31.3 本文的主要内容 41.4 本文的结构 42．总体设计 42.1 设计要求 42.2设计内容 52.3 设计方案的确定 52.3.1单片机芯片 52.3.2显示部分 52.3.3时钟部分 52.3.4闹铃部分 62.3.5 键盘部分 62.3.6电源部分 62.4总体方案 62.5工作原理 62.6总体设计图 73．硬件设计 73.1 STC89C52介绍 73.1.1 STC89C52主要功能及PDIP封装 73.1.2 STC-89C52引脚介绍 83.2 DS1302时钟芯片介绍 93.2.1 DS1302概述 93.2.2 DS1302引脚介绍 93.2.3 DS1302使用方法 103. 3 1602字符液晶介绍 123.3.1 1602液晶概述 123.3.2 1602引脚介绍 123.3.3 1602字符液晶使用方法 133.4系统电路设计 153.4.1 单片机主控部分 153.4.2 时钟系统电路设计 163.4.3 显示系统电路设计 173.4.4 键盘调控系统电路设计 183.4.5闹铃系统电路设计 183.5整体电路图 194．系统软件设计 194.1主程序设计 204.2子程序设计 204.2.1实时时钟子程序设计 204.2.2显示子程序设计 214.2.3键盘扫描子程序 224.2.4闹铃子程序设计 235．系统调试 245.1 硬件调试 255.2软件调试 256．结论 256.1 课程设计中遇到的问题集解决方案 256.2 经验教训 26参考文献 26附件 271.绪 论单片计算机即单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer），是集CPU、RAM、ROM、定时、计数和多种接口于一体的微控制器。

它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大单片机在这种情况下诞生了截止今日，单片机应用技术飞速发展，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机本实验通过对一个基于单片机的能实现时间，闹钟等功能的电子时钟的设计学习，详细介绍了单片机应用中的数据转换显示，液晶显示原理从而达到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用系统由STC89C52、LCD1602、DS1302等部分构成，能进行年、月、日、周、时、分、秒的显示，也具有定时时间报警等功能1.1 课题研究背景人类的生活和工作均离不开时钟从古代的滴漏更鼓到近代的机械钟，从电子表到目前的数字时钟，为了准确的测量和记录时间，人们一直在努力改进着计时工具钟表的数字化，大力推动了计时的精确性和可靠性。

在单片机构成的装置中，数字时钟是必不可少的部件它的用途十分广泛，只要有计时的存在，便要用到数字时钟的原理及结构；同时在日期中，它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱随着人类科技文明的发展，人们对于时钟的要求在不断地提高时钟已不仅仅被看成一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能高精度、多功能、小体积、低功耗，是现代时钟发展的趋势在这种趋势下，时钟的数字化、多功能化已经成为现代时钟生产研究的主导设计方向1.2 课题研究意义基于MCS-51、MCS-52单片机的数字时钟系统具有显示准确、直观、易于调整等特点单片机自诞生以来给全世界人类的生活和工作起到了剧烈的变化，而MCS-51单片机是我国使用最早、最易掌握和应用的一款单片机通过该系统的设计，对单片机的原理和功能有个较系统和全面的掌握，初步学习到有关工程设计的方法和思路这样以后的就业面会更加宽广，也可以满足当今社会对单片机开发人才的大量需求纵观传统的电路设计，大部分是采用分立元件进行设计，既复杂成本又高随着集成化的发展，现在系统的设计都是在模块化的基础上设计系统的本课题是基于智能化和模块化的前提下设计数字时钟的，通过对设计目标的分析，分立出各个模块，然后根据各个模块的功能，选择适当的芯片进行设计的。

本课题的研究，对智能化、模块化设计具有较强的推广应用价值1.3 本文的主要内容本文的主要内容是利用51单片机设计一个数字时钟系统，使其实现以下功能：1．在LCD液晶显示时间的功能；2．具有实现系统时间的调整与设置；3．闹铃定时功能通过对系统功能的分析，该系统主要包括按键电路、显示电路、闹铃电路等然后对系统进行了硬件设计和软件设计，通过利用Proteus和Keil软件，对系统进行调试，实现系统的功能本设计中的数字闹钟是以单片机为控制核心，从各个控制模块介绍电路的设计，经过单片机将时间数据在LCD液晶屏上显示，系统中有按键可以进行定时，定时时间到时，蜂鸣器发出1分钟的提示信号1.4 本文的结构报告从六个方面介绍了这一设计：（1）简单介绍了课题背景及现状；（2）第二部分对电子时钟功能与方案等作了较详细的阐述；（3）第三部分介绍了系统硬件设计；（4）第三部分介绍了系统软件设计；（5）第四部分介绍了系统调试6）第五部分写出程序中遇到的问题，解决方案，经验教训2．总体设计2.1 设计要求（1）使用集成数字电路或单片机作为主控制芯片；（2）使用LCD来显示现在的时间，显示格式为：显示：20年份-月份-日期 week x时时：分分：秒秒；（3）使用时钟芯片DS1302实现时钟定时；（4）具有闹铃功能，一旦时间到则发出1分钟提示声；（5）具有调整时间的功能。

2.2设计内容（1）查阅相关资料，整体构思，（2）进行调研和总体设计，并绘制系统方框图和主程序流程图等；（3）详细设计：1）LCD显示电路的设计及功能实现 2）实时时钟电路的设计及其功能实现3）按键设置电路的设计及其功能实现2.3 设计方案的确定2.3.1单片机芯片采用STC89C52,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C51的功能，且具有编程可擦除技术，对所下载的程序能够加密，比较安全当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏所以选择采用STC89C52作为主控制系统做此实验比较合理2.3.2显示部分显示部分是本次设计的重要部分，一般有以下两种方案：方案一：采用LED显示，分静态显示和动态显示对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而复杂，且可靠性也较低而对于动态显示方式，虽可以避免静态显示的问题，但设计上如果处理不当，易造成亮度低，有闪烁等问题方案二：采用LCD显示LCD液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的。

鉴于上述原因，我们组采用方案二2.3.3时钟部分数字时钟是本设计的核心的部分根据需要可采用以下两种方案实现：方案一：方案完全用软件实现数字时钟原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零年月日的设计也是如此方法该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行而且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高方案二：方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池当电网电压不足或突然掉电时，可使系统自动转换到内部锂电池供电系统而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间基于时钟芯片的上述优点，本课程设计采用方案二完成数字时钟的功能。

2.3.4闹铃部分闹铃部分是采用蜂鸣器来进行提示，用蜂鸣器成本低，电路结构简单，而且体积小一个引脚接地另一个引脚在闹铃时间设置于数字钟时间一致时，给引脚一个高点平，驱动蜂鸣器发出提示音，提示进行延时1分钟2.3.5 键盘部分用开发板上的5个按键就能实现想要的设计，我们组开始想的是用4个按键，但是实现起来需要做想赢得程序设计，就自己想着多用一个按键，来简单的实现想要的功能用了开发板上的4个闲置按键意外加了一个按键来实现想要的功能2.3.6电源部分采用稳定的电压源对开发板进行供电来实现开发板的各种功能在LCD来显示出来，以及蜂鸣器提示音2.4总体方案综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用STC89C52作为主控制系统; DS1302提供时钟;1602液晶作为显示等独立按键进行控制，蜂鸣器实现闹铃提示2.5工作原理本设计采用STC89C52RC单片机作为本系统的控制模块单片机对DS1302进行初始化，写入当前的时间，以后不再进行写入时间，DS1302有个后备电池我，会自动计时单片机每隔1s读DS1302时间，从而把数据传输到显示模块，实现时间的显示以LCD1602为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，并且显示多个信息。

通过按键设计一个闹铃时间，软件设计中通过比较当前时间和闹铃时间，是否相同，如果相同，启动蜂鸣器发出声音，持续一段时间，然后关闭蜂鸣器在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的功能选择、调节与切换2.6总体设计图图2.6 ：程序设计总体设计图STC89C52主控制模块LCD1602显示模块DS1302时钟模块键盘控制模块蜂鸣器电源模块3．硬件设计3.1 STC89C52介绍3.1.1 STC89C52主要功能及PDIP封装STC89C52是由深圳宏晶科技公司生产的与工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机其PDIP封装如表3.1所示表3.1：STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能3.1.2 STC-89C52引脚介绍① 主电源引脚（2根）3.1.2 STC-89C52引脚介绍VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源。

GND(Pin20)：接地线②外接晶振引脚（2根）XTAL1(。