电子时钟单片机设计.doc

1 绪论 在日新月异的当代社会，普通家用电子产品得到了高速的发展。很多家电设备都慢慢的趋于人性化和智能化。而这些电器设备都包含有CPU控制器或者是单片机。单片机以其高可靠性、高性价比、较低的低电压、较低的低功耗等一系列优点，近几年得到飞速发展和大力推广，广泛应用于日常消费类产品、工业控制系统、通讯设备和玩具等。并且已经深入到人民生活的各个方面和工业生产的各个环节，如自动化系统等、车间流水线控制、智能型家用电器（冰箱、空调、彩电）等。用单片机来控制的小型家电产品具有便携实用，操作简单的特点。 本文设计的电子万年历属于小型智能家用电子产品。利用单片机进行控制，实时时钟芯片进行记时，外加显示电路，可实现时间的调整和显示。电子万年历既可广泛应用于家庭,也可应用于银行、邮电、宾馆、医院、学校、企业、商店等相关行业的大厅，以及单位会议室、门卫等场所。因而，此设计具有相当重要的现实意义和实用价值。 2 系统概述与方案选择 2.1 系统概述 本设计以STC89C52单片机为核心，构成单片机控制电路，结合DS1302时钟芯片，显示阳历年、月、日、时、分、秒，同时完成对它们的自动调整和掉电保护，在6位数码管上显示当前时间，显示格式“时时分分秒秒”。?在6位数码管上显示当前日期。显示格式“年年（后两位）月月日日”。人机接口由四个按键来实现，用这四个按键对时间、日期可调，并可在时间显示和日期显示之间切换。软件控制程序实现所有的功能。整机电路使用+5V稳压电源，可稳定工作。系统框图如图2-1所示，其软硬件设计简单，时间记录准确，可广泛应用于长时间连续显示的系统中。 人机接口 人机接口 显示电路 软件控制程序 电源电路 单片机控制电路 图2-1 系统框图 2.2 方案选择 由于电子万年历的种类比较多，因此方案选择在设计中是至关重要的。正确地选择方案可以减小开发难度，缩短开发周期，降低成本，更快地将产品完成。 2.2.1 方案1——基于单片机的电子万年历设计 不使用时钟芯片，而直接用单片机来实现电子万年历设计。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦写1000余次。由于将多功能的8位CPU处理器和存储器都组合在了单个芯片之中，因此是一种高效的微控制器，为很多的嵌入式系统提供了一种高性价比的方案。 若采用单片机计时，利用它的一个16位定时器/计数器每50ms产生一个中断信号，中断20次后产生一个秒信号，然后根据时间进制关系依次向分、时、日、星期、月、年进位。这样就实现了直接用单片机来实现电子万年历设计。 用单片机来实现电子万年历设计，无须外接其他芯片，充分利用了单片机的资源。但是精度不够高，误差较大，掉电后丢失所有数据，软件编程较复杂。 2.2.2 方案2——基于DS1302的电子万年历设计 在以单片机为核心的装置中，经常会需要用到一个实时的时钟与日历，以便对一些实时发生事件以记录的功能，实时时钟芯片就是起到这样一个作用。过去多用的并行接口的时钟芯片，如DS12887等。它们实际上已能完全可以满足单片机系统对实时时钟的要求，但是这些芯片接口复杂、占用地址多，数据总线接线多、芯片体积大，因此，近年来串行接口的各种芯片在单片机系统中应用愈来愈多，当然，串行接口的时钟芯片也出现了很多，而DS1302是一个综合性能较好且价格便宜的串行接口实时时钟芯片。 利用单片机进行控制，采用DS1302作为实时时钟芯片，其三线接口SCLK、I/O、/RST与单片机进行同步通信，外加掉电存储电路、显示电路、键盘电路，即构成一个基本的电子万年历系统，若还要添加其他功能，在这基础上外扩电路即可。 由于在系统设计时，需要考虑以下几点因素：功耗低、精确度高、软件编程较简单，芯片的体积小、芯片成本低、可以做到计时准确。更重要的是，DS1302可以在很小电流的后备 （2.5～5.5V电源，在2.5V时耗电小于300nA）下继续计时，并可编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电，而DS1302芯片有上面所述的诸多优点，所以本设计采用方案2。 3 硬件系统设计 本课题通过单片机、时钟芯片DS1602和7段数码管共同完成时间的显示，并能对时间进行调整。因此，所需元件主要有单片机最小系统，时钟芯片DS1602，6位7段数码管，按键组成。 3.1 硬件系统组成 硬件系统的设计应满足以下原则： 1.满足系统基本的设计要求，易于操作使用。 2.系统功能灵活，便于扩展。 3.具有稳定，可靠，抗干扰能力强的功能。 根据以上的设计原则，我决定采用单片机、时钟芯片DS1602、6位7段数码管、按键的组合方式来完成这个系统的搭建，并采用C语言编写程序，以此来完成最终效