电子万年历课程设计

烟台南山学院单片机课程设计题目电子万年历

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所在学院：烟台南山学院

所学专业：自动化

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摘要

单片机作为当今领域应用广泛的电子器件，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、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。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。以AT89C51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由5V直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间，日期，调整时间，日期，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。

时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。本设计由单片机AT89C51芯片和LED数码管为核心，运用DS1302时钟芯片，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。

1 绪论 (1)

2 总体方案设计与论证 (2)

2.1数字时钟方案 (2)

2.2显示方案 (3)

3 硬件系统的方案设计 (4)

3.1 系统框图 (4)

3.2 单片机的选择 (4)

3.3 时钟电路DS1302 (7)

3.4 时钟电路及复位电路 (9)

3.5 驱动电路 (9)

3.6 显示电路 (10)

3.7 按键接口 (11)

4 软件系统设计 (12)

4.1 时间信息获取程序 (12)

4.2 显示程序 (12)

5 系统调试 (13)

5.1 系统调试 (13)

5.2 时钟显示 (13)

5.3 DS1302的调试 (13)

5.4 按键电路调试 (13)

6 总结 (14)

参考文献 (15)

附录：系统程序 (16)

现代数字万年历是根据单片机制作而成的计时工具，是人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。但随着时间的推移，科学技术的不断发展，生活节奏越来越快，竞争日益激烈，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。可以说时间的准确已成为各行业安全运行的基础，如果时间出现误差而不能及时校正，会造成一系列严重的后果和经济损失。设计一种时钟校时系统显得尤为重要，而且此系统还可以随意的定时报时，及时提醒下一步要发生的事情或要完成的事情，给人们的生活、学习和工作带来更多的方便。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、石英表、石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高、稳定性好、使用方便、不需要经常调校。数字式电子钟用集成电路计时，译码器电路代替机械式传动，用LED 显示器代替指针显示时间，减小了计时误差，这种时钟具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时、分、秒的校对，片选的灵活性好。专门的时钟芯片还可以提供高精度的准确时间，本设计采用的时钟芯片是DS1302。

该电子时钟主要采用AT89C51单片机作为主控核心，由DS1302时钟芯片提供时钟、LED动态扫描显示屏显示。AT89C51单片机是由Atmel公司推出的，功耗小，电压可选用4～6V电压供电；DS1302时钟芯片是美国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，它可以对年、月、日、星期、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；数字显示是采用的LED显示屏来显示，可以同时显示年、月、日、星期、时、分、秒和温度等信息。此外，该电子时钟还具有时间校准等功能。

2 总体方案设计与论证

2.1数字时钟方案

数字时钟是本设计的最主要的部分。根据需要，可利用两种方案实现。

方案一采用专用时钟芯片DS1302

该芯片是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI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的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。

图1 DS1302外部引脚图

各引脚的功能为：

Vcc1：备用电源；Vcc2：主电源。当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2< Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。

SCLK：串行时钟，输入；

I/O：三线接口时的双向数据线；

CE：输入信号，在读、写数据期间，必须为高。该引脚有两个功能：第一，CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次，CE提供结束单字节或多字节数据传输的方法。

DS1302有关日历、时间的寄存器共有12个，其中有7个寄存器（读时81h～8Dh，写时80h～8Ch），存放的数据格式为BCD码形式。

方案二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，则将十字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点。但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。而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。

基于硬件电路的考虑，本设计采用方案一完成数字时钟的功能。