当前位置：文档之家 › 单片机课程设计---智能电子钟

单片机课程设计---智能电子钟

  • 格式：doc
  • 大小：165.00 KB
  • 文档页数：25

单片机原理及接口技术课程设计智能电子钟姓名：***学号：指导教师：***院系（部所）：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化完成日期：2012年12月20日摘要本设计采用单片机AT89S52芯片以及相关的芯片来实现多功能的数字钟。

该设计选用一线制温度计DS18B20 作为温度传感器,实时时钟芯片DS1302提供当前日期和时间数据,并将实时的日期和温度数据在字符型液晶显示器LCD1602上显示出来。

本文设计了一种基AT89S52单片机，使用Dallas的一线制数字温度计DS18B20作为温度传感器，实时时钟芯片DS1302提供当前日期和时间数据，并将实时的日期和温度数据字符型液晶显示器LCD1602上显示，本次设计的多功能数字钟采用数字电路对日期和温度进行控制设置，我们采用LCD液晶显示，以24小时的计时方式，根据LCD显示原理进行显示，定时器计数。

在本次设计中，电路具有显示日期、时间、温度的基本功能，还可以实现对它们的调整。

本次设计要达到的目的是：具有时间显示和手动校对功能，24小时制；具有年、月、日显示和手动校对功能；具有显示当前星期的功能；具有闹铃功能；具有环境温度采集功能；掉电后无需重新设置时间和日期。

关键词: DS1302时钟芯片;LCD1602;DS18B20温度传感器.目录1 总体方案设计 (2)1.1 设计内容 (2)2 单元模块设计 (3)2.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (3)2.1.1 温度采集电路 (3)2.1.2 DS1302时钟电路 (3)2.1.3 串行通信接口电路 (4)2.1.4 电源电路 (4)2.1.5 按键电路 (5)2.1.6液晶显示显示电路 (5)2.2 特殊器件介绍 (5)2.2.1 AT89S52单片机芯片 (5)2.2.2 DS1302介绍 (6)2.2.3 温度传感器DS18B20 (7)2.2.4 液晶显示LCD1602 (7)3软件设计 (8)3.1软件设计流程 (8)3.1.1 温度采集流程 (9)3.2.2 日期数据处理流程 (9)4 调试与结果 (10)附录 (11)参考文献 (23)1 总体方案设计1.1 设计内容该电路具有显示日期、时间、温度的基本功能，还可以实现对它们的调整。

本次设计要达到的目的是：具有时间显示和手动校对功能，24小时制；具有年、月、日显示和手动校对功能；具有显示当前星期的功能；具有闹铃功能；具有环境温度采集功能；掉电后无需重新设置时间和日期；系统不但接口设计简单、便于控制,而且具有很好的人机界面,可以通过几个按键对当前的时间进行调整,对闹钟进行随意设置，以及温度超过上下限会自动进行报警（LED 亮）等功能。

其原理框图如下图2.1所示：图1.1 数字钟原理框图在现代SOC 技术的引领下，人们对低故障、高实时、高可靠、高稳定的性能更加青睐，其抗干扰性强,加密性强,超低功耗,可以远程升级,内部有专用复位电路,价格也较便宜,结合本设计的要求及综合以上比较的情况，我们选择用AT89S52单片机芯片来实现本次设计。

串行通信接口电路LCD1602 液晶显示键盘控制电路时钟电路 供电电路蜂鸣报时AT89S52单片机温度采集电压转换电路2 单元模块设计2.1 各单元模块功能介绍及电路设计2.1.1 温度采集电路DS18B20是美国Dallas半导体公司生产的一线制数字温度传感器。

测量范围为- 50 ℃～ + 125 ℃,精度可达0. 1 ℃,不需 A /D 转换电路,直接将温度值转换成数字量。

温度数据的传输,只需要一根数据线,直接将数据线与单片机的P3.6口相连接。

其图如下3.1所示：图2.1温度采集2.1.2 DS1302时钟电路DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时。

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。

DS1302提供2个电源引脚:一个(VCC2)接主电源；另一个(VCC1)接备用电源。

其图如下3.2所示：图2.2 DS1302时钟电路2.1.3 串行通信接口电路MAX232是电压转换芯片，将TTL电平转换成可以和电脑串口匹配的电压。

DB9通过下载线缆与电脑连接，可以将程序下载到单片机上。

其图如下3.3所示：图2.3 RS232串行通信2.1.4 电源电路为了便于使用，本次采用了把交流的220V经变压器再经LM7805B 变为单片机所使用的5V电源，如图3.4。

图2.4 电源电路2.1.5 按键电路本次设计中用到了4*4的矩阵键盘列阵，通过赋低电平选中其中一列，以便来控制时，分，秒，年，月，日，以及闹钟的调整。

其电路如图3.5：图2.5 按键控制电路2.1.6液晶显示显示电路本设计中会将时分秒，年月日周以及闹钟的设置，温度全部都会显示到液晶LCD1602上面，其具有16×2能够显示所有英文大小写字母，0到9十个数字以及一些常用的符号。

该液晶在4.5V到5.5V电压范围内都能正确工作，平均工作电流为2mA。

液晶HS162共16个管脚。

但是由于原理图中电路很简单并且只用到接插件所以此处没有给出原理图。

2.2 特殊器件介绍2.2.1 AT89S52单片机芯片AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。

使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

其图如下3.6所示：图2.6 AT89S52引脚图2.2.2 DS1302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、年，一个月小于31天时可自动进行调整，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。

DS1302是以下的特性：双电源管脚用于主电源和备份电源供应，Vcc1为课编程涓流充电电源，附加七个字节存储器。

其外部引脚分配如图所示：图2.7 DS1302的外部时钟引脚分配2.2.3 温度传感器DS18B20采用独特的一线接口，可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V 无需备用电源。

测量温度范围为-55℃至+125℃。

华氏相当于是-67°F到257华氏度 -10 °C至+85 °C范围内精度为±0.5℃。

温度传感器可编程的分辨率为9~12位温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒用户可定义的非易失性温度报警设置应用范围包括恒温控制，工业系统，消费电子产品温度计，或任何热敏感系统。

DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

该装置信号线高的时候，内部电容器储存能量通由1线通信线路给片子供电，而且在低电平期间为片子供电直至下一个高电平的到来重新充电。

图2.8 DS18B20的管脚2.2.4 液晶显示LCD1602HS1602是目前最常用的字符液晶之一。

在操作液晶时，先要对液晶进行初始化，即进行最初是的命令设置。

要设置液晶的工作方式设置，显示状态设置，输入方式设置等。

最后再向液晶写入数据，即写入想要显示字符的ASCII码。

3软件设计3.1软件设计流程本次设计的系统软件设计主要包括主程序设计和温度采集子模块程序设计、日历日期数据子模块程序、按键控制子模块程序和LCD 液晶显示子模块程序设计等。

主程序主要完成器件的初始化,并判断有无按键按下,并根据判断的结果调用相应的子模块程序；而温度采集子模块程序和日历日期数据子模块程序完成相应的数据采集、处理和保存,按键处理子模块程序完成日期和闹钟的设置,而液晶显示子模块只要把上述子模块储存的数据送去显示即可。

系统总的流程图如下图所示：图3.1 主程序流程开始日历日期数据处理温度数据处理液晶显示按键扫描按键按下按键控制初始化 NY时间日期的修改3.1.1 温度采集流程DS18B20在进行温度采集时,必须首先进行初始化,然后发ROM 操作指令,再发存储器操作指令,最后才能传输数据。

每次对器件进行读写操作时, 必须严格按照DS18B20 的时序要求。

因为温度数据在DS18B20中是以2的补码形式存放的,且低4位为小数部分, 4位到10位为整数部分,其余为符号位,因此在读出2个字节的温度数据后,首先求一次补码得到原码,再将数据分离为整数温度值和小数温度值,整数部分的值可通过数据交换指令得到,而小数温度值部分可通过查表得到。

因为在液晶显示器上显示的是字符的ASCII 码,因而还要转换为BCD,在加30H 转换为ASCII 码。

其流程图如图3.2：3.1.2 日期数据处理流程对时钟芯片的操作主要包括一是将芯片中的日期等数据读出来,二是在进行日期等设置时将设置的数据写入芯片,这也是按键处理时的主要内容。

无论是读数据还是写数据满足DS1302 对时序的要求。

而对芯片各个数据部分的访问是通过地址进行的,且读和写的地址不一样。

读出的数据同样要转为ASC II 码,然后储存起来,等待送去显示，流程图如图3.3：图3.2 流程图图3.3 流程图读温度数据 初始化求原码 温度数据的整数和小数处理转为ASCII 码 送去显示 初始化 读日期数据 数据处理 将设置的数据写入芯片转为ASCII 送去显示4 调试与结果系统的调试可以分为软件调试与硬件调试。

软件调试可以在其集成开放环境中进行，编译完之后，分别对各子程序进行仿真。

仿真之后在下载到单片机，根据实际要求，进行逐一测试。

如果不满足则进行修改。

直到可以准确的报站以及显示各站名为止。

合集下载

单片机课程设计(电子钟)

单片机课程设计(电子钟)

摘要数字钟已成为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。

由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。

尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字钟电路的设计，因此进行数字钟的设计是必要的。

在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。

单片机具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。

关键词 : 单片机；数码管；数字时钟目录1 系统功能要求 (1)2 设计原理及方案论证 (2)2.1数字钟原理 (2)2.2电子时钟方案 (2)2.3数码管显示方案 (3)3 主控制器和外围器件 (4)3.1单片机主控芯片 (4)3.2 LED驱动芯片 (4)3.3 4x4矩阵键盘模块 (5)3.4 蜂鸣器模块 (5)3.5 下载线接口电路 (6)3.6 DS1302时钟模块 (6)3.7 单片机晶振模块 (7)4 系统硬件电路设计 (8)4.1 单片机整体功能模块图 (8)4.2 单片机蜂鸣器和数码管连接图 (8)4.2 单片机矩阵键盘连接图 (9)4.3 单片机时钟模块和晶振连接图 (9)5 软件程序设计 (10)6 实验测试部分 (20)6.1测试结果 (20)6.1.1电子钟正常的运行 (20)6.1.2电子钟矫正时间后的运行 (20)6.2测试结果分析与结论 (21)7总结 (22)8参考文献 (23)1 系统功能要求本次设计时钟电路，使用了AT89S52单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂。

单片机课程设计--智能电子钟的设计

单片机课程设计--智能电子钟的设计

目录1引言 (1)1.1设计内容和要 (1)1.2 工作原理 (2)2总体设计 (2)2.1 方案设计 (2)2.2 系统框图 (2)2.3 核心芯片简介 (3)2.3.1 DS1302简介 (3)2.3.2 AT89C51简介 (3)3 智能电子钟软硬件电路的设计 (4)3.1 硬件设计 (4)3.1.1 复位电路设计 (4)3.1.2 DS1302与单片机的接口设计 (5)3.1.3 LED显示设计 (5)3.1.4 电源设计 (6)3.1.5 按键开关去抖设计 (6)3.1.6 时钟电路的设计 (7)3.1.7 电路总原理图设计 (8)3.2 软件设计 (8)3.2.1 流程图 (8)4protues仿真与调试 (11)4.1 电路的仿真 (11)4.2软件调试 (11)结论……………………………………………………………………………………………错误!未定义书签。

参考文献 (14)附录 (15)源程序 (15)1 引言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。

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AT89C51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。

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。

1.1设计内容和要求以AT89C51单片机为核心，制作一个LCD显示的智能电子钟：(1) 计时：秒、分、时、天、周、月、年。

单片机课程设计电子时钟

单片机课程设计电子时钟

单片机课程设计电子时钟一、课程目标知识目标：1. 让学生理解单片机的基本原理和编程方法，掌握单片机在电子时钟设计中的应用。

2. 使学生掌握电子时钟的组成和工作原理，包括时、分、秒的显示与计时功能。

3. 帮助学生了解电子时钟设计中涉及的硬件知识，如晶振、计数器、显示器件等。

技能目标：1. 培养学生运用单片机编程实现电子时钟功能的能力，提高学生的动手实践能力。

2. 培养学生分析问题、解决问题的能力，能够针对电子时钟设计过程中遇到的问题进行调试和优化。

3. 培养学生团队协作能力，通过分组合作完成课程设计任务。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对单片机及电子制作的兴趣，培养学生主动学习的积极性。

2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，养成良好的实验习惯。

3. 增强学生的创新意识，鼓励学生在课程设计中发挥想象力和创造力，提高学生的创新能力。

课程性质：本课程为实践性课程，注重培养学生的动手能力和实际应用能力。

学生特点：学生已具备一定的单片机基础知识和编程技能，对电子制作有较高的兴趣。

教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，通过课程设计提高学生的综合应用能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学设计和评估过程中有针对性地指导学生。

二、教学内容1. 理论知识：- 单片机原理与编程：复习课本第三章内容，重点掌握单片机的内部结构、工作原理、指令系统及编程方法。

- 电子时钟原理：学习课本第四章关于时钟电路的设计，了解时、分、秒的计数原理及显示技术。

2. 实践操作：- 硬件设计：根据课本第五章内容，选用51单片机及相关元器件，设计电子时钟的硬件电路，包括晶振、计数器、显示器件等。

- 软件编程：运用C语言或汇编语言，编写电子时钟的程序代码，实现时、分、秒的显示与计时功能。

3. 教学大纲：- 第一周：复习单片机基础知识，讲解电子时钟原理，分配课程设计任务。

- 第二周：进行硬件电路设计，学习并选用合适的元器件，绘制原理图。

单片机课程设计--智能电子钟(LCD显示)

单片机课程设计--智能电子钟(LCD显示)

课程设计课程名称_ 单片机原理与接口技术题目名称多功能数字时钟学生学院_ 材料与能源学院专业班级_ 电子材料及元器件方向学号_ _学生姓名_ ____________ 指导教师_2013 年 1 月16 日广东工业大学课程设计任务书题目名称多功能数字时钟学生学院材料与能源学院专业班级姓名学号一、课程设计的内容用AT89C52单片机制作一个时钟：1.设计并绘制硬件电路图；2.布置元件并焊接好元器件；3.编写程序并将调试好的程序固化到单片机中。

4.增加温度测试功能。

二、课程设计的要求与数据单片机采用STC89C52芯片，时钟芯片采用DALLAS 公司的DS1302，即涓流充电时钟芯片，它内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM，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。

同时用选DS18B20 传感器将采集的室内温度显示于LCD上。

按此要求设计硬件和软件以实现这些功能。

三、课程设计应完成的工作1. 完成下载线的制作，为程序下载到单片机芯片中做好准备；2. 完成软件、硬件的设计，并进行硬件的焊接制作，并将调试成功的程序固化到单片机中，最后进行硬件与软件的调试；3.撰写设计说明书。

四、课程设计进程安排摘要随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的液晶显示温度和时钟设计，时间可由键盘调整。

主要用到的芯片有单片机STC89C52.液晶1602LCM模块.时钟芯片DS1302.温度传感器DS18B20等。

关键词：单片机STC89C52，1602LCM模块，DS1302.，DS18B20目录1 系统需求分析 (1)1.1 电子时钟研究的背景和意义 (1)1.2 系统实用功能分析 (1)2 设计要求与方案 (2)2.1 设计要求 (2)2.1.1 基本要求 (2)2.1.2发挥部分 (2)2.2 系统基本方案选择 (2)2.2.1 芯片的选择 (2)2.2.2 显示模块选择方案 (2)2.2.3 时钟信号的选择方案 (3)2.3 电路设计最终方案决定 (3)3 系统的硬件设计与实现 (3)3.1 数字钟电路设计框图 (3)3.2 系统硬件概述 (4)3.3 硬件电路结构的设计 (4)3.3.1 单片机主控制模块的设计 (4)3.3.2 显示模块的设计 (4)3.3.3 LCD原理说明 (5)3.3.4 开关模块说明 (6)4 系统的软件设计 (7)4.1 程序流程框图 (7)4.2 LCD的初始化与及显示程序 (7)5 系统调试 (9)5.1软件调试 (9)5.2硬件调试 (9)参考文献 (10)附录 (11)1 系统需求分析1.1 电子时钟研究的背景和意义20实际末，电子技术获得了飞速的发展。