单片机的智能电子时钟的设计
本设计以AT89C52单片机为核心，结合LCD模块、时钟模块、闹钟模块以及蜂鸣器模块等搭建了一款电子时钟系统。不但实现了对时间的显示、定时、闹钟等等功能，还实现了时钟功能的多样化。本论文参照实际情况进行了硬件部分的选取，并详细地介绍了主要的芯片和每个模块的功能。在对每部分电路进行设计之后对程序进行了编写和调试。仿真结果表明本系统能够实现预想的功能，具有一定的实用价值。系统研究了系统的计时误差，并针对计时误差进行了相关的测试与改善。在文末对制作过程中遇到的困难、错误也进行了记录和更正。摘要
目录
ABSTRACT
一、引言 1
（一）时钟的发展背景 1
（二）时钟的发展现状 1
（三）本文主要研究内容 1
二、芯片的选择和介绍 1
（一）单片机的选择 2
（二）DS1302芯片 4
（三）LCD液晶显示屏详述 4
（四）蜂鸣器的介绍 5
三、硬件系统电路设计 6
（一）时钟电路设计 6
（二）复位电路 7
（三）蜂鸣器电路图 7
（四）LCD液晶显示电路 8
四、软件系统设计 9
（一）DS1302运行流程 9
（二）时间调试流程图 10
五、PCB总线路设计 12
六、PROTEUS软件仿真 12
总结 17
致谢 18
参考文献 19
附录 20
一、引言
（一）时钟的发展背景
电子时钟起源于70年代的末期，在上海钟表研究所，研究出的ZSZ型指标式石英电子闹钟获得成功，当时的日误差计时为10秒。随后，由于电子工业迅猛发展，一些现代化的钟表相继被生产，诸如电机械表、交流钟表、数字式电子钟表等等，已经将钟表的日差控制在0.5秒以内，这标志着钟表已经开始了微电子技术、精密机械完美结合的时期，称之为石英化新时期。20世纪之后，数字电子的概念逐渐进入人们眼帘，而对于钟表，也出现了数字电子时钟的身影，慢慢的，功能越来越多，渐渐的电子时钟成为了一个家庭的必须品。在哪里都有电子时钟的身影，给人
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
们的生活带来了巨大的便利。从时钟的发展过程来看，先是传统的更鼓计时到近代的机械表再到现代的数字化手表，人们对于钟表功能的需求越来越高。高科技、智能、数字等概念的引入使钟表领域发生翻天覆地的变化。而单片机是电子时钟具有这些变化的主要芯片之一。它使得电子时钟编程灵活更方便于时钟功能的扩充。本次设计就将采用AT89C52单片机为主控件，设计出一款可以突破传统观念的新式电子时钟。最大程度上改善当前电子时钟存在的问题。并且在软硬件的设计中，尽量做到轻便易携等特点。
（二）时钟的发展现状
如今，电子钟已经发展到一定的高度。关于闹钟的调试、定时、计时等功能还有待完善。在大学生活中由于手机等新型产品的出现逐渐替代了电子时钟的存在，电子时钟逐渐不被人们重视。针对这些本次设计做了改善方案。
（三）本文主要研究内容
本次毕业设计将在电子时钟的发展基础上，将智能电子时钟进行升级，选用在市面中较为常见的AT89C52单片机来做控制系统里的主要控制器件。在对文章的结构中主要分为以下几个部分。第一章对电子时钟的发展背景和现状做叙述。第二章则对智能电子时钟中的整体结构进行规划，确定本次设计需要用到的一些元器件。第三章会对各部分的电路原理图进行系统的说明，在设计思路上做出详细阐述。第四章对软件的设计流程图描述。第五章利用PCB对电路进行预先的排布，为实际操作减少不必要的失误。第六章再在电路设计完毕的基础上使用Proteus软件对智能电子时钟做仿真优化，并用图片方式进行效果反馈。本论文设计的计时系统主要包括以下几个部分：
LCD显示时间、日期；
蜂鸣器闹钟系统；
计时系统；
定时系统；
二、芯片的选择和介绍
在对软件与硬件的设计之前，先要进行主要元器件的选择和显示方案的确定。从多角度考虑，在对元器件掌握程度、实际作用、成本、体积外观等等因素综合考虑之后选出最佳方案。
（一）单片机的选择
在单片机的选择中，我主要对以下三种单片机进行讨论对比最终选取。
1、第一个是AT89C51单片机，它是90年代主要推出的一款单片机，其具有4k字节的 Flash闪速存储器，128字节的内部RAM，32个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。与此同时，AT89C51可以在0HZ的状态下进行操作。
2、第二个是AT89C52单片机，其具备了2KB Flash编程。共有引脚15个，16位定时器两个，中断电源6个。值得一提的是，可以直接进行LED的驱动输出。其具备了低功耗、低压、高能、可擦写周期也是高达1000次，而且它与MCS51系列完全兼容。此外其价格也是很低的，制作成本低。AT89C52的通用微处理器为8位，内核是工业标准的C51。在内部功能、管脚排布方面，和通用的8xc52一致，主要对会聚调整时的功能进行控制。主要功能有：初始化会聚主IC内部寄存器、外部接口以及数据RAM，对会聚进行调整控制，对会聚测试图进行控制，影响红外遥控信号IR的接收解码以及与主板CPU之间的通信。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）是振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）是复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接入+5V电源的正负端。P0~P3为可编程通用I/O 脚，这些功能的用途由软件进行自定义，在本次设计当中，定义P0端口（32~39 脚）为N1 功能的控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，定义13脚为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，定义12脚、27脚及28 脚为握手信号功能端口，与主板CPU 的相应功能端链接，检测当前制式，控制会聚调整状态。如图21所示。
图21 AT89C52单片机
AT89C52拥有一种特殊的功能，在AT89C52 片的内存储器里面，80HFFH 共128 个单元是特殊功能的寄存器（SFR）。SFR其并不是要定义所有的地址，在80H—FFH 这128 个字节中，只定义了一部分地址，大部分地址并未被定义。未被定义的地址就是无效的地址，无法进行读写，或者读写出来的数据有误差，写入的数据也会丢失。因此，未被定义的单元中不应该写入数据，因为这些未被定义的单元可能会在今后被赋予其他功能，复位后的单元数值为零。
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ABSTRACT
一、引言 1
（一）时钟的发展背景 1
（二）时钟的发展现状 1
（三）本文主要研究内容 1
二、芯片的选择和介绍 1
（一）单片机的选择 2
（二）DS1302芯片 4
（三）LCD液晶显示屏详述 4
（四）蜂鸣器的介绍 5
三、硬件系统电路设计 6
（一）时钟电路设计 6
（二）复位电路 7
（三）蜂鸣器电路图 7
（四）LCD液晶显示电路 8
四、软件系统设计 9
（一）DS1302运行流程 9
（二）时间调试流程图 10
五、PCB总线路设计 12
六、PROTEUS软件仿真 12
总结 17
致谢 18
参考文献 19
附录 20
一、引言
（一）时钟的发展背景
电子时钟起源于70年代的末期，在上海钟表研究所，研究出的ZSZ型指标式石英电子闹钟获得成功，当时的日误差计时为10秒。随后，由于电子工业迅猛发展，一些现代化的钟表相继被生产，诸如电机械表、交流钟表、数字式电子钟表等等，已经将钟表的日差控制在0.5秒以内，这标志着钟表已经开始了微电子技术、精密机械完美结合的时期，称之为石英化新时期。20世纪之后，数字电子的概念逐渐进入人们眼帘，而对于钟表，也出现了数字电子时钟的身影，慢慢的，功能越来越多，渐渐的电子时钟成为了一个家庭的必须品。在哪里都有电子时钟的身影，给人
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
们的生活带来了巨大的便利。从时钟的发展过程来看，先是传统的更鼓计时到近代的机械表再到现代的数字化手表，人们对于钟表功能的需求越来越高。高科技、智能、数字等概念的引入使钟表领域发生翻天覆地的变化。而单片机是电子时钟具有这些变化的主要芯片之一。它使得电子时钟编程灵活更方便于时钟功能的扩充。本次设计就将采用AT89C52单片机为主控件，设计出一款可以突破传统观念的新式电子时钟。最大程度上改善当前电子时钟存在的问题。并且在软硬件的设计中，尽量做到轻便易携等特点。
（二）时钟的发展现状
如今，电子钟已经发展到一定的高度。关于闹钟的调试、定时、计时等功能还有待完善。在大学生活中由于手机等新型产品的出现逐渐替代了电子时钟的存在，电子时钟逐渐不被人们重视。针对这些本次设计做了改善方案。
（三）本文主要研究内容
本次毕业设计将在电子时钟的发展基础上，将智能电子时钟进行升级，选用在市面中较为常见的AT89C52单片机来做控制系统里的主要控制器件。在对文章的结构中主要分为以下几个部分。第一章对电子时钟的发展背景和现状做叙述。第二章则对智能电子时钟中的整体结构进行规划，确定本次设计需要用到的一些元器件。第三章会对各部分的电路原理图进行系统的说明，在设计思路上做出详细阐述。第四章对软件的设计流程图描述。第五章利用PCB对电路进行预先的排布，为实际操作减少不必要的失误。第六章再在电路设计完毕的基础上使用Proteus软件对智能电子时钟做仿真优化，并用图片方式进行效果反馈。本论文设计的计时系统主要包括以下几个部分：
LCD显示时间、日期；
蜂鸣器闹钟系统；
计时系统；
定时系统；
二、芯片的选择和介绍
在对软件与硬件的设计之前，先要进行主要元器件的选择和显示方案的确定。从多角度考虑，在对元器件掌握程度、实际作用、成本、体积外观等等因素综合考虑之后选出最佳方案。
（一）单片机的选择
在单片机的选择中，我主要对以下三种单片机进行讨论对比最终选取。
1、第一个是AT89C51单片机，它是90年代主要推出的一款单片机，其具有4k字节的 Flash闪速存储器，128字节的内部RAM，32个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。与此同时，AT89C51可以在0HZ的状态下进行操作。
2、第二个是AT89C52单片机，其具备了2KB Flash编程。共有引脚15个，16位定时器两个，中断电源6个。值得一提的是，可以直接进行LED的驱动输出。其具备了低功耗、低压、高能、可擦写周期也是高达1000次，而且它与MCS51系列完全兼容。此外其价格也是很低的，制作成本低。AT89C52的通用微处理器为8位，内核是工业标准的C51。在内部功能、管脚排布方面，和通用的8xc52一致，主要对会聚调整时的功能进行控制。主要功能有：初始化会聚主IC内部寄存器、外部接口以及数据RAM，对会聚进行调整控制，对会聚测试图进行控制，影响红外遥控信号IR的接收解码以及与主板CPU之间的通信。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）是振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）是复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接入+5V电源的正负端。P0~P3为可编程通用I/O 脚，这些功能的用途由软件进行自定义，在本次设计当中，定义P0端口（32~39 脚）为N1 功能的控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，定义13脚为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，定义12脚、27脚及28 脚为握手信号功能端口，与主板CPU 的相应功能端链接，检测当前制式，控制会聚调整状态。如图21所示。
图21 AT89C52单片机
AT89C52拥有一种特殊的功能，在AT89C52 片的内存储器里面，80HFFH 共128 个单元是特殊功能的寄存器（SFR）。SFR其并不是要定义所有的地址，在80H—FFH 这128 个字节中，只定义了一部分地址，大部分地址并未被定义。未被定义的地址就是无效的地址，无法进行读写，或者读写出来的数据有误差，写入的数据也会丢失。因此，未被定义的单元中不应该写入数据，因为这些未被定义的单元可能会在今后被赋予其他功能，复位后的单元数值为零。
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