基于单片机的电子时钟
姓名：
班级：112
专业：电子科学与技术
学号：
指导教师：
完成日期：2014/5/20
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摘要
一、引言 (1)
二、硬件电路设计 (2)
2.1 主要芯片 (2)
2.1.1 微处理器 (2)
2.1.2 DS1302简介 (4)
2.1.3 DS1302引脚说明 (5)
2.1.4 74ls245简介及引脚说明 (5)
2.2 时钟硬件电路设计 (6)
2.2.1 时钟电路设计 (7)
2.2.2 整点报时功能 (8)
2.2.3 硬件原理图 (9)
三、proteus和keil软件仿真及调试 (9)
3.1 电路的仿真 (9)
3.2 软件调试 (9)
四、C语言程序 (10)
五、参考文献 (13)
基于单片机及时钟芯片DS1302的电子时钟设计
摘要
电子时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时钟精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点，被广泛应用于生活和工作当中。另外，在生活和工农业生产中，也常常需要温度，这就需要电子时钟具有多功能性。
本文对当前电子钟开发手段进行了比较和分析，最终确定了采用单片机技术实现多功能电子时钟。本设计应用AT89C52芯片作为核心，6位LED数码管显示，使用DS1302实时时钟日历芯片完成时钟/日历的基本功能。这种实现方法的优点是电路简单，性能可靠，实时性好，时间精确，操作简单，编程容易。
本设计主要为实现一款可正常显示时钟/日历、带有定时闹铃的多功能电子时钟。该电子时钟可以应用于一般的生活和工作中，也可通过改装，提高性能，增加新功能，从而给人们的生活和工作带来更多的方便。
关键词：电子钟；多功能；AT89C52；时钟芯片
一、引言
时间是人类生活必不可少的重要元素，如果没有时间的概念，社会将不会有所发展和进步。从古代的水漏、十二天干地支，到后来的机械钟表以及当今的石英钟，都充分显现出了时间的重要，同时也代表着科技的进步。致力于计时器的研究和充分发挥时钟的作用，将有着重要的意义。
1.1 多功能电子时钟研究的背景和意义
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展。在其推动下，现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力的推动和提高了社会生产力的发展与信息化程度，同时也使现代电子产品性能进一步提升，产品更新换代的节奏也越来越快。
时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂容易使人忘记当前的时间。然而遇到重大事情的时候，一旦忘记时间，就会给自己或他人造成很大麻烦。平时我们要求上班准时，约会或召开会议必然要提及时间；火车要准点到达，航班要准点起飞；工业生产中，很多环节都需要用时间来确定工序替换时刻。所以说能随时准确的知道时间并利用时间，是我们生活和工作中必不可少的[1]。
电子钟是采用电子电路实现对时、分、秒进行数字显示的计时装臵，广泛应用于个人家庭，车站，码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、0按时自动打铃、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
1.2 电子钟的功能
电子时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时间精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点，被广泛应用于生活和工作当中。当今市场上的电子时钟品类繁多，外形小巧别致。也有体型较大的，诸如公共场所的大型电子报时器等。电子时钟首先是数字化了的时间显示或报时器，在此基础上，人们可以根据不同场合的要求，在时钟上加臵其他功能，比如定时闹铃，万年历，环境温度、湿度检测，环境空气质量检测，USB扩展口功能等。
本设计电子时钟主要功能为：
1.具有时间显示和手动校对功能，24小时制；
2.具有年、月、日显示和手动校对功能；
3.具有整点报时功能
二、电子时钟硬件分析
考虑单片机货源充足、价格低廉，可软硬件结合使用，能够较方便的实现系统的多功能性，故采用单片机作为本设计的硬件基础。
2.1主要芯片选择
2.1.1微处理器选择
目前在单片机系统中，应用比较广泛的微处理器芯片主要为8XC5X系列单片机。该系列单片机均采用标准MCS-52内核，硬件资源相互兼容，品类齐全，功能完善，性能稳定，体积小，价格低廉，货源充足，调试和编程方便，所以应用极为广泛。
例如比较常用的AT89C2052单片机，带有2KB Flash可编程、可擦除只读存储器（E2PROM）的低压、高性能8位CMOS微型计算机。拥有15条可编程I/O引脚，2个16位定时器/计数器，6个中断源，可编程串行UART通道，并能直接驱动LED
输出。
仅仅是为了完成时钟设计或者是环境温度采集设计，应用AT89C2052单片机完全可以实现。但是将两种功能结合在一片单片机上，就需要更多的I/O引脚，故本设计采用具有32根I/O引脚的AT89C52单片机。
AT89C52单片机是一款低功耗，低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4KB （可经受1000次擦写周期）的FLASH可编程可反复擦写的只读程序存储器（EPROM），器件采用CMOS工艺和ATMEI公司的高密度、非易失性存储器（NURAM）技术制造，其输出引脚和指令系统都与MCS-52兼容。片内的FLASH 存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此，AT89C52是一种功能强，灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用在各个控制领域[6]。
AT89C52具有以下主要性能：
1.4KB可改编程序Flash存储器；
2.全静态工作：0——24Hz；
3.128×8字节内部RAM；
4.32个外部双向输入/输出（I/O）口；
5.6个中断优先级；2个16位可编程定时计数器；
6.可编程串行通道；
7.片内时钟振荡器。
此外，AT89C52是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0Hz，并提供两种可用软件来选择的省电方式——空闲方式（Idle Mode）和掉电方式（Power Down Mode）。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一
切功能都暂停，只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。
图2.1 AT89C52芯片PDIP封装引脚图
AT89C51为适应不同的产品需求，采用PDIP、TQFP、PLCC三种封装形式，本系统采用双列直插PDIP封装形式。
2.1.2 DS1302简介
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟日历芯片，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，一个月小于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），可设臵备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。有主电源和备份电源双引脚，而且备份电源可由大容量电容（＞1F）来替代。需要强调的是，DS1302需要使用32.768KHz的晶振。
2.1.3 DS1302引脚说明
2
VCC11X12X23GND
4
VCC28SCLK 7I/O 6RST
5
DS1302
图2.2 DS1302芯片引脚图
其的引脚功能参照表2.1。
表2.1 DS1302引脚功能说明
引脚号 名称 功能 1 V CC1 备份电源输入 2 X1 32.768KHz 晶振输入 3 X2 32.768KHz 晶振输出
4 GND 地
5 RST 控制移位寄存器/复位
6 I/O 数据输入/输出
7 SCLK 串行时钟
8
V CC2
主电源输入
2.1.4 74ls245简介及引脚说明
总线驱动器74LS245经常用作三态数据缓冲器，74LS245为双向三态数据缓冲器。
双向的有16个三态驱动器，每个方向8个。在控制端，有效时(为低电平)，由DIR 端控制驱动方向：DIR 为“1”时方向从左到右(输出允许)，DIR 为“0”时方向从右到左
(输入允许)。74LS245的引脚图如下所示
当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由B 向A 传输；（接收）DIR=“1”，信号由A 向B 传输；（发送）当CE为高电平时，A、B 均为高阻态。由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通。8051的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得RD且PSEN有效时，74LS245输入（P0.1←D1），其它时间处于输出（P0.1→D1）。
2.2电子时钟硬件电路设计
电子闹钟至少要包括秒信号发生器、时间显示电路、按键电路、供电电源、闹铃指示电路等几部分。硬件电路框图参照图2.3。
该系统使用AT89C51单片机作为核心，通过读取时钟日历芯片DS1302数据，完成此电子时钟的主要功能——时钟。使用比较通用的8段共阳数码管，做7位显示，
分别显示时、分、秒。
键盘是为了完成时钟/日历的校对和日历/温度的显示功能。由于此电子时钟要求具有闹铃功能，所以设计有闹铃电路，进行声音响铃。
整个电路使用了两种电源，+5V电源将为整个电路供电。而+3V电源仅作为DS1302的备用电源。当+5V电源被切断后，DS1302启用+3V电源，可以保持DS1302继续工作。当+5V电源恢复供电，LED依旧显示当前时间，而不会因为断电使系统复位到初始化时间，避免了重新校时的麻烦。
2.2.1时钟电路设计
系统时钟应用了实时时钟芯片DS1302，其连接如图2.4。该硬件电路设计简单，抗干扰能力强。
如图，AT89C51单片机P1.7直接接DS1302的RST端，上电后，AT89C51的P1.7脚自动输出高电平。P1.5作为串行时钟接口，P1.6作为时钟数据的I/O。DS1302采用双电源供电，平时由+5V电源供电，当+5V掉电之后，由图中BT1（+3V 备用电池）供电。
特别需要注意X1和X2两端连接的晶振Y1，该晶振频率为32.768KHz。
2
34Y132.768KHz
BT1
BATTER Y
VC C11X12X23GND 4
VC C28SCLK 7I/O 6RST
5
U2DS 1302
P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.67P1.56P1.78RST 9P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR 16P3.7/RD 17XTAL218XTAL119GND 20
P2.0
21
P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN 29ALE/PR OG
30EA/VPP 31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VC C 40U1AT89S51
+5
图2.4 系统时钟电路
2.2.2整点报时功能
采用蜂鸣器闹铃结构简单，控制方便，但是发出的闹铃声音单一。也可以在编程的时候编写一段音乐程序，待闹铃时间到时，调用该音乐程序给扬声器，便响起音乐。
不过该方法只能做一些简单音乐，并且音乐程序会占用很多单片机存储资源。
还有一种方法是采用录音放音芯片1420做闹铃，先对录放音设备录入一段音乐，当到设定时间时，单片机控制录放音设备放音。采用录放音电路，铃声可以是预先设定的一段自己喜欢的音乐，符合电器设备人性化的要求。且1420芯片可以分段录音，还具有语音报时功能。
另外，也可以购臵一块音乐集成电路，加臵在单片机和蜂鸣器之间，当单片机连接闹铃电路的管脚送出高电平时，音乐集成电路会给蜂鸣器特定脉冲，使蜂鸣器发声。此类集成电路体积较小，使用方便，不足的是音乐简单、单一。
基于单片机的电子时钟
闹铃的闹钟不是本设计中的重点，故采用最简单的方法，占用单片机一根I/O 口P1.7， 中间用PNP 型三极管S9012连接P1.7和蜂鸣器。当P1.7引脚为低电平时，S9012的发射极和集电极导通，使蜂鸣器发声。当响铃标志位为“1”时，P1.7送一定频率脉冲，使蜂鸣器U11发出声音。如图所示
3
4
5
5
43T
S
D F
U11
BUZZER
Q1S9012
R810K
+5
P2.0
2.2.3Protues —ISIS PROFESSIONAL 软件画原理图
原理图
三、proteus软件仿真及调试
3.1电路板的仿真
利用keil软件编写源程序。在protues中画好其电路图如下图4.1所示：
3.2软件调试
在硬件调试完毕的基础上，需要进一步完善程序，也就是进入软件调试阶段。在本设计中，软件调试主要分两大部分：实时时钟日历子程序调试、按键子程序调试。将这两部分调试成功，那么整个设计
的软件部分也就基本完成了。
图4.1 数字钟仿真图
按键说明：在protues调试时第一个按键是校准小时的也就是数码管前两位，第二个按键是校准分钟的，第三个按键是校准秒的
用C语言编写：
#include
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar
data_7seg[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x9 9,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,};
uchar hour,min,sec;
sbit shi=P1^0; sbit fen=P1^1;
sbit miao=P1^2;
sbit rst=P1^4;
sbit sck=P1^5;
sbit io=P1^6;
sbit fm=P1^7;
/*函数声明：*/
void write_ds1302_byte(uchar dat);
void write_ds1302(uchar add,uchar dat); uchar read_ds1302(uchar add);
void read_rtc();
void set_rtc();
void display();
void delay(int n);
void show();
void fmzz();
/*DS1302单字节写入：*/
void write_ds1302_byte(uchar dat)
{
uchar i;
for (i=0;i<8;i++)
{
sck=0;
io=dat&0x01;
dat=dat>>1;
sck=1;
}
}
/*DS1302多字节写入：*/
void write_ds1302(uchar add,uchar dat) {
rst=0;_nop_();
sck=0;_nop_();
rst=1;_nop_();
write_ds1302_byte(add);
write_ds1302_byte(dat);
rst=0;_nop_();
io=1;
sck=1;
}
/*DS1302读取：*/
uchar read_ds1302(uchar add)
{
uchar i,value;
rst=0;_nop_();
sck=0;_nop_();
rst=1;_nop_();
write_ds1302_byte(add);
for (i=0;i<8;i++)
{
value=value>>1;
sck=0;
if (io) value=value|0x80;
sck=1;
}
rst=0;_nop_();
sck=0;_nop_();
sck=1;
io=1;
return value;
}
/*调整时间：*/
void set_rtc()
{
if (shi==0) delay(100);
if (shi==0)
{
hour=(hour>>4)*10+(hour&0x0f);
hour++;
if (hour==24) hour=0;
hour=((hour/10)<<4)+(hour%10);
write_ds1302(0x84,hour);
}
if (fen==0) delay(100);
if (fen==0)
{
min=(min>>4)*10+(min&0x0f);
min++;
if (min==60) min=0;
min=((min/10)<<4)+(min%10);
write_ds1302(0x82,min);
}
if (miao==0) delay(100);
if (miao==0)
{
sec=(sec>>4)*10+(sec&0x0f);
sec++;
if (sec==60) sec=0;
sec=((sec/10)<<4)+(sec%10);
write_ds1302(0x80,sec);
}
}
/*读取时间：*/
void read_rtc()
{
hour=read_ds1302(0x85);
min=read_ds1302(0x83);
sec=read_ds1302(0x81);
}
/*显示时间：*/
void display()
{
unsigned int a=1;
P2=0x01;P0=data_7seg[hour/16];del ay(a);
P2=0x02;P0=data_7seg[hour%16];de lay(a);
P2=0x04;P0=data_7seg[min/16];del ay(a);
P2=0x08;P0=data_7seg[min%16];del ay(a);
P2=0x10;P0=data_7seg[sec/16];dela y(a);
P2=0x20;P0=data_7seg[sec%16];dela y(a);
}
/*蜂鸣：*/
void fmzz()
{
uint i;
for (i=0;i<100;i++)
{
fm=!fm;
delay(2);
}
}
/*延时程序：*/
void delay(int n)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i { for(j=0;j<121;j++) {;} } } /*显示学号：*/ void show() { unsigned int m; for(m=0;m<20;m++) { uint a=10; P2=0x01;P0=data_7seg[7];delay(a); P2=0x02;P0=data_7seg[2];delay(a); P2=0x04;P0=data_7seg[4];delay(a); P2=0x08;P0=data_7seg[1];delay(a); P2=0x10;P0=data_7seg[1];delay(a); P2=0x20;P0=data_7seg[8];delay(a); } } /*主程序：*/ void main() { show(); write_ds1302(0x84,0x12); //初始化 write_ds1302(0x82,0x00); write_ds1302(0x80,0x00); while (1) { set_rtc(); read_rtc(); display(); if(min==0) { if(sec==0) {fmzz();} } } } 五、参考文献 1、倪晓军章韵等.单片机原理与接口技术教程.北京：清华大学出版社,2009 2、DS1302中文手册 3、谭浩强等.C程序设计.北京：清华大学出版社,2005 4、王守忠聂元铭.51单片机开发入门与典型实例.北京：人民邮电出版社,2009 ds1302时钟程序详解,ds1302程序流程图(C程序) ds1302时钟程序详解 DS1302 的控制字如图2所示。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始 输出。 2.3 数据输入输出(I/O) 在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从 低位0位到高位7。 2.4 DS1302的寄存器 DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日 历、时间寄存器及其控制字见表1。 此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器容。 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RA M的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。 ds1302程序流程图 3.2 DS1302实时时间流程 图4示出DS1302的实时时间流程。根据此流程框图，不难采集实时时间。下面结合流程图对DS1302的基 本操作进行编程： DS1302时钟芯片读写详解 2008-09-26 13:07 /*DS1302读写程序(C51)*/ sbit DS13CLK =P1^5; /*DS1302的SCLK脚脉冲*/ sbit DS13IO =P1^6; /*DS1302的IO脚数据*/ sbit DS13CS =P1^7; /*DS1302的RST脚片选*/ /*向DS1302写一个字节*/ void _wds13byte(uchar _code) { uchar i; DS13CLK =0; DS13CLK =0; for(i=0;i<8;i++) { if(_code&0x01) DS13IO =1; else DS13IO =0; DS13CLK =1; DS13CLK =1; DS13CLK =0; DS13CLK =0; _code =_code >> 1; } } /*从DS1302读一个字节*/ uchar _rds13byte(void) { uchar i,_code; _code=0; DS13CLK =0; DS13CLK =0; DS13IO =1; for(i=0;i<8;i++) { _code =_code >>1; if(DS13IO) _code =_code|0x80; DS13CLK =1; DS13CLK =1; DS13CLK =0; DS13CLK =0; } return _code; } /*读功能_code读功能命令*/ uchar readds1302(uchar _code) { DS13CS =0; /*关闭DS1302*/ DS13CLK =0; DS13CLK =0; DS13CS =1; /*使能DS1302*/ _wds13byte(_code); /*读代码*/ _code=_rds13byte(); /*返回读取数字*/ DS13CLK =1; DS13CS =0; /*关闭DS1302*/ return _code; } /*写功能fp写的地址，_code写的内容*/ void writeds1302(uchar fp,uchar _code) { DS13CS =0; /*关闭DS1302*/ DS13CLK =0; DS13CLK =0; DS13CS =1; /*使能DS1302*/ _wds13byte(fp); /*写控制命令*/ _wds13byte(_code); /*写入数据*/ DS13CLK=1; DS13CS =0; /*关闭DS1302*/ } /*******DS1302设置快速充电***************/ void ds13_charg(void) { writeds1302(0x8e,0x00); /*解除写保护*/ writeds1302(0x90,0xa5); /*单二极管2K电阻充电*/ writeds1302(0x8e,0x80); /*置位写保护*/ } ;;;DS1302读写程序(汇编);;; ;******************************************************************* **/ T_CLK Bit P1.5 ;实时时钟时钟线引脚 T_IO Bit P1.6 ;实时时钟数据线引脚 T_RST Bit P1.7 ;实时时钟复位线引脚 ;********************************************************** ;子程序名：Set1302 ;功能：设置DS1302 初始时间,并启动计时。 ;说明： ;调用：RTInputByte ;入口参数：初始时间在:Second,Minute,Hour,Day,Month,Week.YearL(地址连续) ;出口参数：无 ;影响资源：A B R0 R1 R4 R7 ;****************************************************************** ; 1 2 3 A ;修改时间时，A键为当前修改时间加一，B键为减一，C不保存退出，D保存并退出 ; 4 5 6 B INT0 ;INT0键，进入和退出秒表 ; 7 8 9 C INT1 ;显示时间时，INT1键，进入修改时间程序；秒表时，INT1键为计数清零 ; E 0 F D T0 ;显示时间时，T0键为切换日历和时钟，秒表时，T0为开始结束计时 ;******************************************************************* ;修改时间时E键左移F键右移 ;******************************************************************* LED EQU P0 ;显示接口 KEY EQU P1 ;键盘接口 DUAN EQU P2 ;LED段控制 ZCLK BIT P1.6 ;时钟线引脚 ZIO BIT P3.5 ;数据线引脚 ZRST BIT P1.7 ;复位线引脚 ZINT0 BIT P3.2 ;外部中断0引脚 ZINT1 BIT P3.3 ;外部中断1引脚 ZT0 BIT P3.4 ;T0引脚 ZT1 BIT P3.5 ;T1引脚 XSW EQU 7FH ;显示首地址 SECOND EQU 30H ;秒地址 XGDDZ EQU 7EH ;修改段地址 XGSJDZ EQU 7DH ;修改时间地址 SMBZ EQU 70H ;键盘扫描标志位 XGWBZ EQU 71H ;修改位标志 MBBZ EQU 72H ;秒表标志 SS EQU 70H ;闪烁缓存地址 T0JC EQU 74H ;T0计数次数 XSW1 EQU 75H ;显示辅助 ;******************************** ORG 00H ;程序入口 LJMP START ORG 03H ;外部中断0程序入口 LJMP AINT0 ORG 0BH ;定时器T0程序入口 LJMP AT0 ORG 13H ;外部中断1程序入口 LJMP AINT1 ORG 1BH ;定时器T1程序入口 LJMP AT1 ;******************************** ORG 30H 单片机原理课程设计 课题名称：基于DS1302的数码管显示数字钟 专业班级：电子信息工程 学生学号： 学生姓名： 指导教师： 设计时间：2010年6月21日--2010年6月25日 目录 摘要........................................................................................................................................................................ 1 设计任务和要求............................................................................................................................................ 2 方案论证........................................................................................................................................................ 3 系统硬件设计................................................................................................................................................ 3.1 系统总原理图 ................................................................................................................................ 3.2 元器件清单...................................................................................................................................... 3.3 PCB板图....................................................................................................................................... 3.4 Proteus仿真图 ............................................................................................................................... 3.5 分电路图及原理说明................................................................................................................... 3.5.1 主控部分(单片机MCS-51).............................................................................. 3.5.2 计时部分（实时时钟芯片DS1302）.................................................................. 3.5.3 显示部分（共阳极数码管）................................................................................ 3.5.4 调时部分（按键）................................................................................................ 4系统软件设计................................................................................................................................................ 4.1 程序流程图..................................................................................................................................... 4.2 程序源代码........................................................................................................................................ 5心得体会........................................................................................................................................................ 6参考文献........................................................................................................................................................ 7结束语............................................................................................................................................................ 单片机玩到此时，很想玩TFT真彩屏，但如果不玩一玩汉显字符液晶屏，就总觉得少了些什么，说实话，我对时钟制作并不很感兴趣，因为家里走针的、蹦字的计时器、定时器大小有七八个，还不算手机和电脑的时钟，而要想玩汉显屏，则做时钟算是最合适的了，也难怪杜洋老师会在这上下功夫，毕竟没有那家公司会让咱初学者去搞工控或商品。前些时，在网上淘了一只LCD-12864模块，已经点亮并通过了简单的测试，准备做杜洋的时钟，准备技术资料时，在网上找到了一篇关于时钟芯片DS1302的应用文章，觉得不错，转帖于此以资共享。 时钟芯片DS1302可靠起振的方法 作者：不详出处：不详 DS1302是Dallas公司生产的一种实时时钟芯片。它通过串行方式与单片机进行数据传送,能够向单片机提供包括秒、分、时、日、月、年等在内的实时时间信息,并可对月末日期、闰年天数自动进行调整;它还拥有用于主电源和备份电源的双电源引脚,在主电源关闭的情况下,也能保持时钟的连续运行。另外,它还能提供31字节的用于高速数据暂存的RAM。鉴于上述特点,DS1302已在许多单片机系统中得到应用,为系统提供所需的实时时钟信息。 一、 DS1302的主要特性 1. 引脚排列 图1 DS1302引脚排列图（见附图） DS1302的引脚排列如图1所示,各引脚的功能如下： X1,X2——32768Hz晶振引脚端; RST——复位端; I/O——数据输入/输出端; SCLK——串行时钟端; GND——地; VCC2,VCC1——主电源与后备电源引脚端。 2. 主要功能: DS1302时钟芯片内主要包括移位寄存器、控制逻辑电路、振荡器、实时时钟电路以及用于高速暂存的31字节RAM。DS1302与单片机系统的数据传送依靠RST,I/O,SCLK三根端线即可完成。其工作过程可概括为：首先系统RST引脚驱动至高电平,然后在作用于SCLK时钟脉冲的作用下,通过I/O引脚向DS1302输入地址/命令字节,随后再在SCLK时钟脉冲的配合下,从I/O引脚写入或读出相应的数据字节。因此,其与单片机之间的数据传送是十分容易实现的。 二、时钟的产生及存在的问题 (1) 在实际使用中,我们发现DS1302的工作情况不够稳定,主要表现在实时时间的传送有时会出现误差,有时甚至整个芯片停止工作。我们对DS1302的工作电路进行了分析,其与单片机系统的连接如图2所示。从图中可以看出,DS1302的外部电路十分简单,惟一外接的元件是32768Hz 的晶振。通过实验我们发现：当外接晶振电路振荡时,DS1302计时正确;当外接晶振电路停振时,DS1302计时停止。因此,我们认为32768Hz晶振是造成DS1302工作不稳定的主要原因。 图2 DS1302与单片机系统的连接图（见附图） (2) DS1302时钟的产生基于外接的晶体振荡器,振荡器的频率为32768Hz。该晶振通过引脚X1、X2直接连接至DS1302,即DS1302是依靠外部晶振与其内部的电容配合来产生时钟脉冲的。 DS1302 时钟芯片的原理与应用 1 写保护寄存器操作 当写保护寄存器的最高位为0 时,允许数据写入寄存器,写保护寄存器可以通过命令字节8E 8F 来规定禁止写入/读出。写保护位不能在多字节传送模式下写入Write_Enable: MOV Command,#8Eh ;命令字节为8E MOV ByteCnt,#1 ;单字节传送模式 MOV R0,#XmtDat 数据地址覆给R0 MOV XmtDat,#00h 数据内容为0 写入允许 ACALL Send_Byte 调用写入数据子程序 RET 返回调用本子程序处 当写保护寄存器的最高位为1 时禁止数据写入寄存器 Write_Disable: MOV Command,#8Eh ;命令字节为8E MOV ByteCnt,#1 ;单字节传送模式 MOV R0,#XmtDat 数据地址覆给R0 MOV XmtDat,#80h 数据内容为80h 禁止写入 ACALL Send_Byte 调用写入数据子程序 RET 返回调用本子程序处 以上程序调用了基本数据发送(Send_Byte)模块及一些内存单元定义, 其源程序清单在附录中给出下面 的程序亦使用了这个模块 2 时钟停止位操作 当把秒寄存器的第7 位时钟停止位设置为0 时起动时钟开始 Osc_Enable: MOV Command,#80h ; 命令字节为80 MOV ByteCnt,#1 ; 单字节传送模式 MOV R0,#XmtDat 数据地址覆给R0 MOV XmtDat,#00h 数据内容为0 振荡器工作允许 ACALL Send_Byte 调用写入数据子程序 RET 返回调用本子程序处 当把秒寄存器的第7 位时钟停止位设置为1 时，时钟振荡器停止DS1320 进入低功耗方式 Osc_Disable: MOV Command,#80h ;命令字节为80 MOV ByteCnt,#1 ;单字节传送模式 MOV R0,#XmtDat 数据地址覆给R0 MOV XmtDat,#80h 数据内容为80h 振荡器停止 ACALL Send_Byte 调用写入数据子程序 RET 返回调用本子程序处 3. 多字节传送方式 dsl302时钟程序详解经典 dsl302时钟程序详解 DS1302的控制字如图2所示。控制字节的最高有效位（位7）必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0,则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位（位0）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始 2.3数据输入输出（I/O） 在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302,数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0 位到高位7o 2.4 DS1302的寄存器 DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位 为BCD码形式，其日历、 时间寄存器及其控制字见表1。 ? I日历?別间襦存祁及凡担制孑 fir* 野擅"itwtr 収他总cn - T ?fsy网 移 e S』3 2 1 0 林斶 son8!ll00-59 f.H IUSVX SIX X2H S3II oum(1Mh、 MH K4H851101 \2A12 24? 10 IIH HK MhH M7II01 -2S.2V, W-Jl ?o imiAre 8SH WII03 - !2(11) 0 IUM MOYI1I AAII8HH ni(i II ? 0 0h\V 8LH Mill OQ ? 9910YLAH 此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器 及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。DS1302与RAM相关的寄存器分为两类:一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为COH, FDH,其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH（写）、FFH（读）。 dsl302程序流程图 以下资料摘自电子发烧友网感谢作者,版权归网站所有,资料仅供参考 ds1302时钟程序详解 DS1302 的控制字如图2所示。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。 2.3 数据输入输出(I/O) 在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。 2.4 DS1302的寄存器 DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表1。 此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。 ds1302程序流程图 3.2 DS1302实时时间流程 图4示出DS1302的实时时间流程。根据此流程框图，不难采集实时时间。下面结合流程图对DS1302的基本操作进行编程： 51 单片机ds1302 时钟芯片 #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit lcdrs = P1^0; sbit lcdrw = P1^1; sbit lcden = P1^2; sbit key0 = P2^0;//功能键,选择时分秒 sbit key1 = P2^1;//加1键 sbit key2 = P2^2;//减1键 sbit key4 = P2^4; sbit clk_1302 = P1^5; //1302芯片位定义sbit io_1302 = P1^6; sbit rst_1302 = P1^7; uchar bdata dat; sbit dat0 = dat^0; sbit dat7 = dat^7; uchar key0_count;//按键0被按的次数(0~3) uchar flag; char hour,minute,second; uchar table_date[] = "2009-4-12 Mon"; uchar table_time[] = "00:00:00"; /****** 函数申明********/ void write_cmd_1602(uchar cmd); void write_data_1602(uchar dat); void write_add(uchar add,uchar dat); void init1602(); void delay(uint z); uchar reverse(uchar c); void keyscan(); void init(); void RTC_initial (); void wr_1302(uchar wr_data); uchar rd_1302(void); uchar uc_R1302(uchar ucAddr); void v_W1302(uchar ucAddr, uchar ucDa); 主程序 #include #include #include 将DS1302时钟走时更准确的方法 用DS1302制作电子时钟，由于32678K的晶振误差原因造成时钟走时不准确，大家使用的晶振精度都不高，每天误差都差6到10秒，如果购买高精度的晶振价格又非常高，不如用单片机的计时器编程走时更准确，可以进行误差调整，本人作了几个用DS1302时钟，由于32678K晶振的原因，每天都快6-9秒之间，原来用的方法是每天自动校一次，由于每天的误差不是整数，比如每天快7.6秒，这样每天就得自动校8秒，又造成每天慢0.4秒，每月误差又是12秒，走时还是不准确，本人改成了每差1秒校正一次的方法，原理是：比如每天快7.6秒，24*60/7.6=189，也就是189分钟快1秒，每189分钟就自动校一次时钟，这样校时理论上每年的误差最大不到6秒，本人的时钟4个月误差不到1秒，属于相当准确喽， 现在提供给大家分享。 设计原理是： 由于程序的大小和原理不同，每分钟读取DS1302的次数也不同，这样先设置二个变量，一个是分钟比较变量，用于判断分钟不等相等时计数器变量加1，另一个是校时计数变量，用于校时时间计数，当计数器变量等于189时，DS1302自动修正一次，程序如下： 变量设置 BJBL DATA 20H ;分钟比较变量，用于判断分钟不等相等时计数器加 1 JSBL DATA 21H ;校时计数变量，用于校时时间计数 MOV BJBL,#00H MOV JSBL,#00H 自动校时子程序 AUTOXS: MOV A,MIN CJNE A,BJBL,AS1 JMP AS2 AS1: MOV BJBL,A MOV A,JSBL INC A MOV JSBL,A AS2: MOV A,JSBL CJNE A,#0D3H,AS5 MOV A,SEC CJNE A,#01H,AS5 ；秒等于1时校回到0秒 MOV R1,#8EH ;写保护寄存器 51单片机+带字库液晶12864+DS1302数字时钟C源程序（无按键修改功能）过两天的搜索与调试，在别人程序的基础上，不断修改，终于调试成功了这个程序。目前还不能修改时间与日期，只是以预定时间以始。 适用于开发板：51单片机（AT89S52）+带字库液晶12864(ST7920)+DS1302(实时时钟） 实现功能：简单，数字时钟+日期（以后会不断完美）。 C语言源程序如下： #include 随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对时间的要求越来越高，精准数字计时的消费需求也是越来越多。 二十一世纪的今天，最具代表性的计时产品就是电子万年历，它是近代世界钟表业界的第三次革命。第一次是摆和摆轮游丝的发明，相对稳定的机械振荡频率源使钟表的走时差从分级缩小到秒级，代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械钟或表。第二次革命是石英晶体振荡器的应用，发明了走时精度更高的石英电子钟表，使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。第三次革命就是单片机数码计时技术的应用（电子万年历），使计时产品的走时日差从分级缩小到1/600万秒，从原有传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式，直观明了，并增加了全自动日期、星期、温度以及其他日常附属信息的显示功能，它更符合消费者的生活需求！因此，电子万年历的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步…… 我国生产的电子万年历有很多种，总体上来说以研究多功能电子万年历为主，使万年历除了原有的显示时间，日期等基本功能外，还具有闹铃，报警等功能。商家生产的电子万年历更从质量，价格，实用上考虑，不断的改进电子万年历的设计，使其更加的具有市场。 本设计为软件，硬件相结合的一组设计。在软件设计过程中，应对硬件部分有相关了解，这样有助于对设计题目的更深了解，有助于软件设计。基本的要了解一些主要器件的基本功能和作用。 除了采用集成化的时钟芯片外，还有采用MCU的方案，利用AT89系列单片微机制成万年历电路，采用软件和硬件结合的方法，控制LED数码管输出，分别用来显示年、月、日、时、分、秒，其最大特点是:硬件电路简单，安装方便易于实现，软件设计独特,可靠。AT89C51是由ATMEL 公司推出的一种小型单片机。95年出现在中国市场。其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，可以很快被中国广大用户接受。 本文介绍了基于AT89C51单片机设计的电子万年历。 首先我们在绪论中简单介绍了单片机的发展与其在中低端领域中的优 S O DS1302 涓流充电时钟保持芯片的原理与应用 摘要 本文概括介绍了 DS1302 时钟芯片的特点和基本组成 通过实例详细说明了有关功能的应用 软件 关于 DS1302 各寄存器的详细位控功能请参考 D ALLAS 达拉斯公司的相应产品资料 概述 DS 1302 是 D ALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片 内含有一个实时时钟/日历和 31 字节静态 R AM 通过简 单的串行接口与单片机进行通信 实时时钟/日历电路提供秒 分 时 日 日期 月 年的信息 每月的天 数和闰年的天数可自动调整 时钟操作可通过 AM/PM 指示决定采用 24 或 12 小时格式 DS1302 与单片机之 间能简单地采用同步串行的方式进 行通信 仅需用到三个口线 1 RE 复位 2 I/ 数据线 3 SCLK 串行时钟时钟 /RAM 的读/写数据以一个字节或多达 31 个字节的字符组方式通信 DS1302 工作时功耗很 低 保持数据和时钟信息时功率小于 1mW DS1302 是由 DS1202 改进而来 增加了以下的特性 双电源管脚用于主电源和备份电源供应 Vcc1 为可 编程涓流充电电源 附加七个字节存储器 它广泛应用于电话 传真 便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等 产品领域 下面将主要的性能指标作一综合 z 实时时钟具有能计算 2100 年之前的秒 分 时 日 日期 星期 月 年的能力 还有闰年调整的能力 z 31 8 位暂存数据存储 R AM z 串行 I /O 口方式使得管脚数量最少 z 宽范围工作电压 2.0 5.5V z 工作电流 2.0V 时,小于 300nA z 读/写时钟或 R AM 数据时 有两种传送方式 单字节传送和多字节传送 字符组方式 z 8 脚 D IP 封装或可选的 8 脚 S OIC 封装 根据表面装配 z 简单 3 线接口 z 与 T TL 兼容Vcc=5V z 可选工业级温度范围 -40 +85 z 与 D S1202 兼容 z 在 D S1202 基础上增加的特性 对 V cc1 有可选的涓流充电能力 双电源管用于主电源和备份电源供应 备份电源管脚可由电池或大容量电容输入 附加的 7 字节暂存存储器 1 DS130 2 的基本组成和工作原理 D S 1302 的管脚排列及描述如下图及表所示 DS1302 时钟芯片的程序 /********************************************************************* 公司名称： 模块名称：DS1302.c 功能：实时时钟模块时钟芯片型号：DS1302 说明： 程序设计：zhaojunjie 设计时间：2002.03.02 版本号: 20020302 *********************************************************************/ #include sbit T_CLK = P2^3; /*实时时钟时钟线引脚 */ sbit T_IO = P1^4; /*实时时钟数据线引脚 */ sbit T_RST = P1^5; /*实时时钟复位线引脚 */ sbit ACC0 = ACC^0; sbit ACC7 = ACC^7; void RTInputByte(uchar); /* 输入 1Byte */ uchar RTOutputByte(void); /* 输出?1Byte */ void W1302(uchar, uchar); uchar R1302(uchar); void Set1302(uchar *); /* 设置时间 */ void Bcd2asc(uchar,uchar *); void Get1302(uchar curtime[]); /* 读取1302当前时间 */ /******************************************************************** 函数名：RTInputByte() 功能：实时时钟写入一字节 说明：往DS1302写入1Byte数据 (内部函数) 入口参数：d 写入的数据 返回值：无 设计：zhaojunjie 日期：2002-03-19 修改：日期： ***********************************************************************/ 早就已经不在学校了，可是前几天突然有老童学问我有没有保存这方面的资料，赶紧翻了一下我的电脑，呵呵，还是找到了一些资料，顺便共享出来，有需要的同学们拿走后留个言吧——可以的话。最后感谢无名的原作者。 DS1302的特点 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的外部引脚分配如图1所示。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。 各引脚的功能 Vcc1：主电源；Vcc2：备份电源。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的几组寄存器以及有关RAM的地址 （1）DS1302有关日历、时间的寄存器 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，如图3所示。 （2）小时寄存器（85h、84h）的位7用于定义DS1302是运行于12小时模式还是24小时模式。当为高时，选择12小时模式。在12小时模式时，位5是，当为1时，表示PM。在24小时模式时、位5是第二个10小时位。 （3）秒寄存器（81h、80h）的位7定义为时钟暂停标志（CH）。当该位置为1时，时钟振荡器止,DS1302处于低功耗状态；当该位置为0时，时钟开始运行。（4）控制寄存器（8Fh、8Eh）的位7是写保护位（WP），其它7位均置为0。在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP位必须为0。当WP位为1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。 （5）DS1302中附加31字节静态RAM的地址如图4所示。 （6）DS1302的工作模式寄存器 所谓突发模式是指一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。突发模式寄存器如图5所示ds1302时钟程序详解-ds1302程序流程图(C程序)
DS1302时钟芯片读写详解
DS1302时钟 秒表
基于DS1302的数码管显示数字钟
时钟芯片DS1302的用法
DS1302时钟芯片的原理与应用
ds1302时钟程序详解经典
最新ds1302时钟程序详解 含电路图 源程序 注释资料
51单片机DS1302日历时钟程序
基于单片机DS1302的时钟万年历(带闹钟)
51单片机可调的ds1302时钟程序
将DS1302时钟走时更准确的方法
51单片机+带字库液晶12864+DS1302数字时钟C源程序(无按键修改功能)
电子万年历设计(基于AT89C51单片机和DS1302时钟芯片)1
DS1302使用手册
DS1302 时钟芯片的程序
ds1302时钟原理介绍
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