电气工程及其自动化单片机课程设计

河北建筑工程学院

单片机课程设计任务书

课程名称：单片机原理及应用

系：电气工程系

专业：电气工程及其自动化

班级：

学号：2008308112

学生姓名：

指导教师：

职称：讲师

2012年1月1日

目录

一、摘要 (3)

二、系统总体方案设计 (3)

1、功能要求 (3)

2、技术可行性 (3)

3、单片机的选择 (4)

4、DS1302简介 (5)

三、系统硬件设计 (7)

I、电路设计 (7)

II、系统硬件概述 (7)

1. 主控制器AT89C51 (7)

2. 时钟电路DS1302 (8)

3. 显示驱动74LS164 (9)

4. 主要单元电路的设计 (9)

四、系统软件设计................................................................................ ..11

五、总结....................................................................... (12)

六、参考文献 (12)

附录 (13)

一·摘要

近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此越来越广泛地应用各个领域.

本文的电子钟系统是以单片机（AT89C51）为核心，时钟芯片DS1302、数码管显示驱动芯片74LS164等元器件组成。具体介绍应用protell软件进行单片机系统的电子钟设计与仿真的实现方法。该方法既能准确验证所设计的系统是否满足技术要求,又能提高系统设计的效率和质量,降低开发成本,具有推广价值。

关键词：单片机；时钟芯片；数码管显示驱动芯片；电子钟

二·系统总体方案设计

随着电子技术的发展，人类不断研究，不断创新纪录。万年历目前已经不再局限于以书本形式出现。以电脑软件或者电子产品形式出现的万年历被称为电子万年历。与传统书本形式的万年历相比，电子万年历得到了越来越广泛的应用，采用电子时钟作为时间显示已经成为一种时尚。目前市场上各式各样的电子时钟数不胜数，但多数是只针对时间显示，功能单一不能满足人们日常生活需求。

本文提出了一种基于AT89C51单片机的万年历设计方案，本方案以AT89C51单片机作为主控核心，与时钟芯片DS1302、按键、LED显示等模块组成硬件系统。在硬件系统中设有独立按键和LED显示器，能显示丰富的信息，根据使用者的需要可以随时对时间进行校准、选择时间等，综上所述此万年历具有读取方便、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。

1．功能要求

本电子时钟能显示星期、小时、分钟、秒

2. 技术可行性

随着国内超大规模集成电路的出现，微处理器及其外围芯片有了迅速的发展。集成技术的最新发展之一是将CPU和外围芯片，如程序存储器、数据存储器、并行I/O口、串行I/O 口、定时/计数器、中断控制器及其他控制部件集成在一个芯片之中，制成单片计算机（Single-Chip Microcomputer）。而近年来推出的一些高档单片机还包括有许多特殊功能单元，如A/D、D/A转换器、调制解调器、通信控制器、锁相环、DMA、浮点运算单元、PWM控

制输出单元、PWM输出时的死区可编程控制功能等。因此，只要外加一些扩展电路及必要的通道接口就可以构成各种计算机应用系统，如工业流水线控制系统、作为家用电器的主控制器、分布式控制系统的终端节点或作为其主控制节点起中继的作用、数据采集系统、自动测试系统等。

单片机的出现，并在各技术领域中得到如此迅猛的发展，与单片机构成计算机应用系统所形成的下述特点有关：

1、单片机构成的应用系统有较大的可靠性。这些可靠性的获得除了依靠单片机芯片本身的高可靠性以及应用有最少的联接外，还可以方便地采用软、硬件技术。

2、系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统，应用系统有较高的软、硬件利用系数。

3、由于构成的应用系统是一个计算机系统，相当多的测、控功能由软件实现，故具有柔性特征，不须改变硬件系统就能适当地改变系统功能。

4、有优异的性能、价格比。

3. 单片机的选择

采用传统的AT89C51作为电机的控制核心。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。

图2.11 AT89C51单片机

4.DS1302简介

（1）D S1302特性介绍

DS1302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，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。

（2）D S1302引脚介绍

各引脚的功能为：

8 、Vcc1：备用电池端；

1、Vcc2：5V电源。当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2< Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。

7、 SCLK：串行时钟，输入；

6、I/O：数据输入输出口；

5、CE/RST：复位脚

2 3、X1、X2 是外接晶振脚（32.768KHZ的晶振）

4、地（GND）

（4）DS1302有关日历、时间的寄存器

寄存器的说明如下：

1、秒寄存器（81h、80h）的位7定义为时钟暂停标志（CH）。当初始上电时该位置为1，

时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；只有将秒寄存器的该位置改写为0时，时钟才能开