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单片机数字时钟

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引言数字电子时钟，自从它问世起，就是人们的好朋友，是人们日常生活中必不可少的电子产品，广泛用于生活的方方面面，给人们的学习、生活、工作带来了极大的方便。

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。

通常使用的晶振芯片设计的电子时钟，在生活中使用是一个很不错的选择，然而在工业现场，环境恶劣，势必会影响走时的进度，我们试想一下，大型的工业现场的走时如果因为环境的恶劣而不精确，导致的生产损失将有多大。

而利用开关量控制的PLC来设计的时钟是不会因为环境的因素而发生走时误差，从而，在工业现场最好使用PLC设计的时钟。

本文主要介绍在工业现场应用的时钟用PLC的设计。

通过PLC我们设计的这种走时精确的的时钟，终究会变成产品走进工业现场。

1 设计的目的及意义本设计通过用对一个能实现定时，时钟显示功能的时间系统的设计学习，让我们了解到了51单片机应用中的数据转换显示，数码管显示原理，静态扫描显示原理，单片机的定时中断原理等，从而达到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用，让我们学到更多关于单片机方面的知识。

2 芯片简介2.1 STC80C52单片机芯片引脚功能介绍单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。

⒈ 电源: ⑴ VCC - 芯片电源，接+5V；⑵ VSS - 接地端；⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。

⒊ 控制线:控制线共有4根，⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址② PROG功能：片内有EPROM 的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

⑵ PSEN:外ROM读选通信号。

⑶ RST/VPD:复位/备用电源。

① RST（Reset）功能：复位信号输入端。

② VPD 功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。

⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM 编程电源。

① EA功能：内外ROM选择端。

② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。

⒋ I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。

P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。

2.2 STC89C52单片机芯片封装图STC89C52芯片的封装有PLCC、PQFP以及DIP—40，本设计采用的是引脚双列直插式封装。

其封装形式如图2.2.1。

图2.2.1 STC89C52 DIP-40封装2.3 DS1302芯片功能的介绍DS1302 是美国Dallas 公司生产的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片。

该芯片采用3 线串行接口方式,可提供年、月、日、星期、时、分、秒等时间信息,并可根据月份和闰年的情况自动调整月份的结束日期,同时可以根据用户需要决定是采用24 小时或12 小时格式。

DS 1302 内部带有31 个字节RAM ,用于存放临时性数据,同时具有可编程涓细电流充电能力,从而使外围硬件电路设计得到了大大简化。

其中X1 、X2 为32. 768kHz 晶振端, GND 为地;RST 为复位端,高电平时允许I/ O 端进行数据传输,低电平则禁止数据传送且使I/ O 端呈高阻状态; I/ O 为串行数据输入、输出端,所有输入、输出数据的传送顺序均以最低位LSB 打头, 最高位MSB 结束;SCL K为同步时钟脉冲端,其上升沿将I/ O 端数据按位写入DS1302 ,下降沿使DS1302 按位输出数据至I/ O 端;VCC2 、VCC1 为主电源和备份电源端,当主电源VCC2 大于备份电源VCC1 +0. 2V 时,由VCC2 对芯片供电,否则,由VCC1 对芯片电。

工作电压范围为2. 5～5. 5 V ,工作电源和备份电源双引脚输入,功耗很低,当工作电压为2. 5 V时正常工作,所需电流不超过300 nA 。

另外,如果选择了涓流充电功能,在正常情况下,主电源还可对备份电源进行慢速充电,有效延长了备份电源的使用寿命,保证了系统时间的连续可靠运行。

该芯片引脚分配如图2.3.1图2.3.1 DS1302芯片引脚图DS1302芯片引脚功能说明如下表2.3.1。

表2.3.1 DS1302芯片引脚功能说明3 电路原理图与功能说明3.1 晶振电路晶体振荡器在固定频率振荡器中能够提供较高的精度，绝大多数RTC采用32.768kHz的晶体，晶体振荡器输出经过分频后会产生1Hz的基准来刷新时间和日期。

RTC的精度主要取决于晶振的精度，晶体振荡器在固定频率振荡器中能够提供较高的精度，绝大多数RTC采用32.768kHz的晶体，晶体振荡器输出经过分频后会产生1Hz的基准来刷新时间和日期。

RTC的精度主要取决于晶振的精度，晶振一般在特定的电容负载下，其调谐振荡在正确的频点，而当晶振调谐于12.5pF负载的RTC电路中时，使用6pF负载的晶振将会使时钟变快。

Dallas Semiconductor 提供的所有RTC均采用内部偏置网络，因而晶振可直接连接到RTC的X1、X2引脚，而不需要额外的元件。

由于RTC的晶振输入电路具有很高的输入阻抗，因此，它与晶振的连线犹如一个天线，很容易耦合系统其余电路的高频干扰。

而干扰信号被耦合到晶振引脚将导致时钟数的增加或减少。

考虑到线路板上大多数信号的频率高于32.768kHz，所以，通常会产生额外的时钟脉冲计数。

因此，晶振应尽可能靠近X1、X2引脚安装，同时晶振、X1/X2引脚的下方最好布成地平面。

晶振电路如图3.1.1。

图3.1.1 晶振电路3.2 复位电路当STC89C52单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。

如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。

根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位。

上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。

上电或开关复位要求电源接通后，单片机自动复位，并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位。

上电后，由于电容的充电和反相门的作用，使RST持续一段时间的高电平。

当单片机已在运行当中时，按下复位键K后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。

复位电路如图3.2.1图 3.2.1 复位电路3.3 数码管显示电路所谓数码管就是为数码管显示提供的各段状态组合，即字形代码。

八段数码管的段码为八位，用一个字节即可表示。

在段码字节中代码位与各段发光二极管的对应关系表3.3.1。

段码的值与数码管公共引脚的接法有关。

以八段数码管为例，显示十六进制的段码值如表3.3.2。

并排使用的多位数码管称为LED显示器。

LED显示器多采用动态显示方式，全部数码管共用一套段码驱动电路，各位数码管的同段引脚短接后在借到应段码的驱动线上。

显示时通过位控信号采用扫描的方法逐位地循环点亮各位数码管。

动态显示虽然在任何一时刻只有一位数码管被点亮，但是由于人眼具有的视觉残留效应，看起来与全部数码管持续点亮的效果完全一样。

LED显示器动态显示需要为各位提供段码以及相应的位控制，此即通常所说的段控和位控。

把LED显示器段码表预先存放在存储器中，使用时通过查表就可以得到段码。

段码输出后送到公共段码线上，也可称为段控信号。

而通过并行口输出的相互独立的为嘛则是起选通作用的，也称位控或扫描信号，用于选择显示位。

数码管电路如图3.3.1。

图3.3.1 数码管电路图3.4 DS1302电路DS1302 所进行的一切工作必须先由CPU 向DS1302 发送命令字节, 命令字节格式如图3.4.1 。

各位定义如下:命令字节的最高位7 必须为“1”,否则禁止对DS1302 进行操作。

第6 位是时钟/ 日历或RAM 选择位, 如它为“1”可对内部RAM 读写,如它为“0”可对时钟日历操作。

此处所谓日历型数据即数据格式为压缩型BCD 码,且数值必须在它的定义域内;例如,“月份”的定义域为1～12“, 秒”的定义域为0～59 等等。

所谓RAM型数据即指一般16 进制数据。

位5 至位1 为DS1302 内部寄存器地址。

DS1302 有单字节和多字节两种读、写方式。

所谓单字节读、写方式即每次只能从DS1302 中读、写1 字节数据。

所谓多字节读、写方式则每次可从DS1302 中连续读、写若干字节数据。

当位5 至位1 各位均为“1”时,DS1302为多字节读、写方式。

最低位0 为“0”表示写操作,否则为读操作。

命令字节的传输都是从最低位开始。

图3.4.1 DS1302时钟芯片的控制字DS1302 采用串行方式与微控制器通讯。

在片选信号RST 变为高电平后,可向芯片发送指令及读取数据。

DS1302 的命令字的传输从最低位开始。

当对DS1302 进行写数据时,首先发写控制指令,在控制指令字输入后的下一个SCL K时钟的上升沿,数据被写入DS1302 ,数据输入从低位即位0开始。

当对DS1302 进行读数据时,首先发读控制指令,在紧跟8 位的控制指令字后的下一个SCL K脉冲的下降沿读出DS1302 的数据,读出数据时从低位0 位至高位7 。

注意在SCLK为高电平期间,不能读I/ O 线,此期间I/ O 端为高阻状态。

因此,在程序设计时应保证在SCLK 上升沿之前读I/ O线,即可正确读出时钟数据[3 ] [8 ] 。

在本记录仪表系统中,实时时钟软件首先应将日历信息初值———秒、分、时、日、月、星期、年等按序写入到DS1302 相关寄存器中,此后,时钟便以此初值为基准进行计时,只要主电源VCC2 和备份电源VCC1 尚有一个工作正常,则计时就不会终止。

初始化日历信息程序分为三部分:(1) 发送“解除写保护”命令字8EH 和内容00H ,以开放DS1302 写操作。

(2) 发送“涓流充电”命令字90H 和内容A7H ,以开放DS1302 内部充电电路。

本系统选择DS1302 内部充电电路为一只串联二极管和8kΩ限流电阻,因此常规情况下,主电源VCC2 对备份电源VCC1 之最大充电电流为Imax = (VDD - 二极管压降) / 限流电阻= (5 - 0. 7) ÷8 = 0. 538mA 。

(3) 发送“多字节写日历型数据”或“单字节写日历型数据”命令字写入日历信息初值。

上述部分属于对DS1302 内部功能寄存器操作,因此必须以“单字节”方式进行发送;而第3 部分属于对DS1302 一般寄存器操作,故可以采用“多字节”方式发送,以便提高效率。

同时,在仪表工作过程中需要读取时间日历信息时,可根据具体需要采用“多字节”方式或“单字节”方式。

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单片机课程设计数字钟实验报告

单片机课程设计数字钟实验报告

单片机课程设计：电子钟一、实现功能1、能够实现准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。

2、小时以24小时计时形式，分秒计时为60进位，能够调节时钟时间。

3、闹钟功能，一旦走时到该时间，能以声或光的形式告警提示。

4、能够实现按键启动与停止功能。

5、能够实现整点报时功能。

6、能够实现秒表功能。

二、设计思路1、芯片介绍VCC：电源。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL 门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

基于单片机的多功能数字时钟设计

基于单片机的多功能数字时钟设计

技术平台采用碱性电解液电沉积活性锌粉，选取电解液浓度1.25g/cm3，电流密度150mA/cm2，电解槽温度只需控制在室温，锌粉洗涤后真空干燥，所制得的锌粉比表面积大于0.8m2/g，具有较高的电化学活性，能满足锌银电池生产需要，生产效率也达到批量生产要求。

参考文献：［1］侯新刚,王胜,王玉棉.超细活性锌粉的制备与表征［J］.粉末冶金工业,2004,14（1）:10-13.［2］李永祥,黄孟阳,任锐.电解法制备树枝状锌粉工艺研究［J］.四川有色金属,2011,（3）:45-50.［3］胡会利,李宁,程瑾宁,等.电解法制备超细锌粉的工艺研究［J］.粉末冶金工业,2007,17（1）:24-29.基于单片机的多功能数字时钟设计刘晓萌（安徽职业技术学院铁道学院/合肥铁路工程学校,安徽 合肥 230011）摘 要：常见的数字钟有时间、闹钟等功能。

本文基于单片机、温度传感器、液晶显示屏、时钟芯片等硬件设计了多功能数字时钟，软件部分采用C语言编程实现。

该多功能数字时钟包含万年历、节日、节气、温度信息显示等功能，并且在断电的情况下也能正常工作。

关键词：单片机；多功能数字时钟；C语言编程0 引言人类对于时间的需求从古到今始终存在。

古代有浑天仪、日晷，近代出现了机械时钟。

如今，传统的计时工具，甚至是电子钟都已经满足不了人们多元化的时间需求。

数字时钟具有读取方便、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，具有广阔的应用空间［1］。

使用数字时钟，用户可以获取精确到秒的时间信息，或是对时钟进行自定义的操作，为现代社会提供了极大的方便［2］。

然而，传统的数字时钟只包含时间显示、闹钟等功能，存在一定的局限性。

本文基于单片机、温度传感器、液晶显示屏、时钟芯片、键盘模块、闹铃模块和电力支持模块等硬件，设计了一款多功能的数字时钟。

1 系统硬件组成数字时钟的硬件由七个模块组成，包括：STC89C52单片机主控芯片、DS1302时钟芯片、DS18B20温度芯片、LCD1602液晶显示模块、闹铃模块、键盘模块和电源。

单片机数字钟工作原理

单片机数字钟工作原理

单片机数字钟工作原理
单片机数字钟是一种通过单片机控制数字时钟的设备。

单片机是一种高度集成的电子芯片，具有非常强大的计算和控制能力。

在数字钟中，单片机负责控制时间数码管的显示和计时功能。

具体来说，单片机数字钟的工作原理如下：
1. 时钟电路：单片机数字钟中使用的时钟电路通常是晶体振荡器。

晶体振荡器会产生非常稳定的频率，用于单片机的计时和控制。

2. 计时功能：单片机通过时钟电路来计时。

当单片机启动时，它会从时钟电路中读取当前的时间，然后根据程序中设定的规则不停地更新时间。

单片机数字钟通常会具有秒、分、时等多个计时功能，可以显示当前的精确时间。

3. 显示功能：单片机数字钟通过数码管来显示时间。

数码管是一种常见的显示器件，可以显示数字、字母等信息。

单片机通过控制数码管的亮灭来显示当前时间。

4. 控制功能：单片机数字钟还具有控制功能。

例如，可以通过按钮来调整时间、闹钟等功能。

单片机还可以控制数码管的亮度、闪烁等效果，以及声光报警等功能。

综上所述，单片机数字钟是一种功能强大、精确可靠的电子设备，广泛应用于家庭、办公室、实验室等场合。

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单片机实验报告数字时钟设计报告

单片机实验报告数字时钟设计报告

单片机实验报告数字时钟设计报告一、实验目的本次单片机实验的目的是设计并实现一个基于单片机的数字时钟。

通过该实验，深入了解单片机的工作原理和编程方法，掌握定时器、中断、数码管显示等功能的应用，提高综合运用知识解决实际问题的能力。

二、实验原理1、单片机选择本次实验选用了常见的 51 系列单片机，如 STC89C52。

它具有丰富的资源和易于编程的特点，能够满足数字时钟的设计需求。

2、时钟计时原理数字时钟的核心是准确的计时功能。

通过单片机内部的定时器，设定合适的定时时间间隔，不断累加计时变量，实现秒、分、时的计时。

3、数码管显示原理采用共阳或共阴数码管来显示时间数字。

通过单片机的 I/O 口控制数码管的段选和位选信号，使数码管显示相应的数字。

4、按键控制原理设置按键用于调整时间。

通过检测按键的按下状态，进入相应的时间调整模式。

三、实验设备与材料1、单片机开发板2、数码管3、按键4、杜邦线若干5、电脑及编程软件（如 Keil）四、实验步骤1、硬件连接将数码管、按键与单片机开发板的相应引脚通过杜邦线连接起来。

确保连接正确可靠，避免短路或断路。

2、软件编程（1）初始化单片机的定时器、中断、I/O 口等。

（2）编写定时器中断服务程序，实现秒的计时。

（3）设计计时算法，将秒转换为分、时，并进行进位处理。

（4）编写数码管显示程序，将时间数据转换为数码管的段选和位选信号进行显示。

（5）添加按键检测程序，实现时间的调整功能。

3、编译与下载使用编程软件将编写好的程序编译生成可执行文件，并下载到单片机中进行运行测试。

五、程序设计以下是本次数字时钟设计的主要程序代码片段：｀｀｀cinclude ＜reg52h>／／定义数码管段选码unsigned char code SEG_CODE ＝｛0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90}；／／定义数码管位选码unsigned char code BIT_CODE ＝｛0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10,0x20, 0x40, 0x80}；／／定义时间变量unsigned int second ＝ 0, minute ＝ 0, hour ＝ 0;／／定时器初始化函数void Timer_Init(）｛TMOD ＝ 0x01; ／／定时器 0 工作在方式 1 TH0 ＝（65536 50000) ／ 256; ／／定时 50ms TL0 ＝（65536 50000) ％ 256;EA ＝ 1; ／／开总中断ET0 ＝ 1; ／／开定时器 0 中断TR0 ＝ 1; ／／启动定时器 0｝／／定时器 0 中断服务函数void Timer0_ISR(） interrupt 1｛TH0 ＝（65536 50000) ／ 256;TL0 ＝（65536 50000) ％ 256;second+＋；if （second ＝＝ 60)｛second ＝ 0;minute+＋；if （minute ＝＝ 60)｛minute ＝ 0;hour+＋；if （hour ＝＝ 24)｛hour ＝ 0;｝｝｝｝／／数码管显示函数void Display(）｛unsigned char i;for （i ＝ 0; i ＜ 8; i+＋）P2 ＝ BIT_CODEi;if （i ＝＝ 0)｛P0 ＝ SEG_CODEhour ／ 10;｝else if （i ＝＝ 1)｛P0 ＝ SEG_CODEhour ％ 10;｝else if （i ＝＝ 2)｛P0 ＝ 0xBF; ／／显示“”｝else if （i ＝＝ 3)｛P0 ＝ SEG_CODEminute ／ 10;else if （i ＝＝ 4)｛P0 ＝ SEG_CODEminute ％ 10;｝else if （i ＝＝ 5)｛P0 ＝ 0xBF; ／／显示“”｝else if （i ＝＝ 6)｛P0 ＝ SEG_CODEsecond ／ 10;｝else if （i ＝＝ 7)｛P0 ＝ SEG_CODEsecond ％ 10;｝delay_ms(1)；／／适当延时，防止闪烁｝｝／／主函数void main(）｛Timer_Init(）；while （1)｛Display(）；｝｝｀｀｀六、实验结果与分析1、实验结果将程序下载到单片机后，数字时钟能够正常运行，准确显示时、分、秒，并且通过按键可以进行时间的调整。