时钟计时器的设计报告

湖南人文科技学院 课程设计报告

课程名称:单片机原理及应用课程设计

设计题目： 时钟计时器 系 别： 通信与控制工程系 专 业： 电子信息工程 班 级： 08级二班 学生姓名: 周杰 王世伟 学 号: 08409206 08409249 起止日期: 2010年12月19日~ 2010年12月26日 指导教师: 谢四莲 赵志刚 教研室主任： 候海良 指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日 成绩评定

项 目 权重 成绩 周杰 王世伟 1、设计过程中出勤、学习态度等方面 0.2 2、课程设计质量与答辩 0.5 3、设计报告书写及图纸规范程度 0.3 总 成 绩 教研室审核意见：

教研室主任签字： 年 月 日 教学系审核意见：

主任签字： 年 月 日 摘 要 时钟计时器在现在应用场合非常的广泛，近年来，随着科学技术的进步和时代的发展，人们对时钟的功能和精度提出了越来越高的要求，各种时钟的设计也越来越重要。本设计就是应用单片机强大的控制功能制作而成的多功能时钟，此次课程设计是以STC89C52为主芯片，结合8255芯片，6段LED数码管显示器及蜂鸣器等组成一个简单的多功能时钟计时器，具有时、分、秒的显示及调整功能。采用24小时制，时间显示格式为时、分、秒，并能整点提醒（蜂鸣），并有定时闹钟、秒表计时等功能。通过STC89C52的定时中断来设置时间并用LED数码管显示出来。本设计的一大特点就是在硬件设计中采用实时时钟芯片来实现计时，大大简化了硬件电路，并用C语言编程，从而使设计更加简便易行。经调试，经过按键能实现本次设计要求的时间的调时、闹钟的设定及秒表计时等功能。 关键词：时钟；定时闹钟；秒表；单片机 目 录 设计要求 ................................................................. 1 1总体设计方案论论证与对比 ................................................ 1 1.1 方案一 ............................................................ 1 1.2 方案二 ............................................................ 1 1.3 综合分析 .......................................................... 2 2 单元硬件模块设计 ....................................................... 2 2.1 DS1302时钟模块 ................................................... 2 2.2 键盘输入设定模块 .................................................. 3 2.3 数码管显示模块 .................................................... 4 2.4 定时模块 .......................................................... 6 2.5秒表模块 .......................................................... 6 3 系统软件工作流程图 ..................................................... 6 3.1 主程序 ............................................................ 6 3.2 DS1302实现时间子程序 ............................................. 7 3.3 秒表子程序 ........................................................ 9 4 系统功能调试及结果分析 ................................................. 9 4.1 硬件调试 .......................................................... 9 4.2 软件调试 .......................................................... 9 4.3 结果分析 ......................................................... 10 5 详细仪器清单 .......................................................... 10 6 总结与思考及致谢 ...................................................... 11 参考文献 ................................................................ 13 附录一 电路原理图 ...................................................... 14 附录二 系统程序 ........................................................ 15 1

时钟计时器 设计要求 （1）能显示24小时制时间的小时、分、秒，能整点提醒（蜂鸣）； （2）能通过按键设置时间，设置复位； （3）能通过按键设置定时的闹铃（蜂鸣）； （4）能通过按键设置秒表计时。

1总体设计方案论论证与对比 1.1 方案一 STC89C52单片机内部带有定时/计数功能，此定时功能是通过对外部晶振的脉冲进行计数，从而达到计时功能，只要使用11.0592的晶振就能实现零误差的计时，因此可以利用此功能实现计时，方案一方框图见图1。

图1 STC89C52单片机内部定时/计数器实现时钟 1.2 方案二 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

蜂鸣 键盘 数码管 STC89C52芯片 2

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电流充电的能力。方案二框图见图2。

图2 利用DS1302芯片实现时钟 1.3 综合分析 根据本设计的要求，要实现一般的时钟功能和秒表功能，如果利用方案一，同时用T0做一般的时钟计时中断和秒表计时，这样在实现秒表的时，时钟的时间计时就会被停下，方案一也可以利用T0做时钟计时中断，用T1做秒表计时中断，但考内到中断的优先级别，因为T0和T1不能同时响应，所以在运行秒表时时间也会停止运行，而在方案二中，利用单片机强大的控制功能，控制DS1302来实现时钟，利用STC89C52单片机内部带有的定时/计数功能实现秒表，这样做资源方面利用的系统资源少，在功能方面不但避免了方案一中实现秒表时需要停止时钟这一缺点，而且还有在系统掉电的情况下，利用DS1302特点，利用备用电池继续给DS1302继续供电，让时钟继续运行。综合两方案的优缺点，方案二为最佳。

2 单元硬件模块设计 本设计的电路系统比较庞大，其总电路见附录一。以下为各硬件模块的设计。 2.1 DS1302时钟模块

DS1302芯片的特性介绍：DS1302有主电源/后备电源双电源引脚：Vcc1在单电源与电池供电的系统中提供低电源，并提供低功率的电磁备份；Vcc1在双电池系统中提供主电源。在这种运行方式中，Vcc1里连接到后备电源，以便在没有主电源的情况下能保存时间信息以及数据。DS1302由Vcc1或Vcc2中较打大者供电。当Vcc2大于（Vcc1+0.2V）

蜂鸣 DS1302芯片 STC89C52芯片 键盘 8255芯片 数码管 3

时，Vcc2给DS1302供电；当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。 各引脚的功能为： 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； 2、3：X1、X2 是外接晶振脚 （32.768KHZ的晶振）； 4：地（GND）； 5：CE/RST：复位脚； 6：I/O：数据输入输出口（双向）； 7：SCLK：串行时钟，输入； 8：Vcc1：备用电池端。 DS1302芯片图见图3。

图3 DS1302芯片图 2.2 键盘输入设定模块 在单片机系统中键盘中按钮数量较多，为了减少I/O口的占用，常常将按钮排列成矩阵形式。矩阵式键盘又称行列式键盘，有4个行线和4个列线，组成4×4行列结构可构成16个按键，组成一个键盘。比直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显。因此适用于按键较多的场合。 判断键盘中有无按下：将全部行线置为低电平，然后检测列线的状态。只要有一列电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平与四跟行线相交叉的四个按钮之中。若有列线均为高电平，则键盘无键按下。 其键盘硬件图见图4。