数字电子时钟的设计
数字电子时钟的设计[20200406130748]
摘要
在这个科学技术日新月异的时代，各类科学技术都发展迅猛，电子科学技术在这个大潮流中起着领头人的作用。这期间影响力最大的当属超大规模集成电路的出现，它把我国经济带领到了一个新的阶段。电子时钟就是这大潮流中的一员。
以往的老式钟表大多是机械驱动，精确度不高，体积较大。而电子时钟的精确度则相当高，用处很大，用动态数码管来显示，有12小时计时法和24小时计时法。本次设计的电子时钟不仅具有显示时间的功能，还能显示日期、温度，属于多功能数字电子时钟。
本设计是基于AT89S52单片机设计的，时钟部分用DS1302芯片，测温由DS18B20芯片完成，采用独立按键，最终通过LCD显示出来，程序用Keil软件来编译，选用这些元件能够达到一个很好的设计效果，充分符合了当今社会提倡节俭、节约的人性化的设计，这些方案论证部分都有解释。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机电子时钟温度计
目 录
1 绪论 1
1.1数字电子时钟简介 1
1.2 数字电子时钟发展简史 1
1.3 数字电子时钟的基本特点 1
1.4 数字电子时钟的应用 1
2 单片机识的相关知识 2
2.1 单片机简介 2
2.2 单片机的特点与长处 2
2.3 89C51单片机引脚 2
3 系统的方案设计与论证 4
3.1单片机芯片设计与论证 4
3.2时钟模块设计与论证 4
3.3按键控制模块设计与论证 5
3.4测温部分的方案选择 5
3.5显示模块模块设计与论证 6
4 系统硬件电路的设计 7
4.1 系统核心部分——单片机 AT89S52 7
4.2 AT89S52的引脚及功能 7
4.3 DS1302性能简介 8
4.4 DS1302的晶振 9
4.5 DS1302接口电路设计 9
4.6 温度传感器工作原理 10
4.7 按键模块设计 12
4.8 LCD显示模块 12
4.9 闹铃电路 14
4.10 复位电路的设计 14
5 控制系统的软件设计 16
5.1 阳历程序的设计 16
5.2 阴历程序设计 16
5.3 DS1302读写程序设计 18
5.4 时间调整程序设计 19
5.5 温度程序设计 21
6 调试与功能的实现 22
6.1 KEIL界面介绍 22
6.2 原件清单 24
6.3 实物展示 24
7 总结 26
参考文献 27
附录 28
1. 绪论
1.1 数字电子时钟简介
数字电子时钟是通过数字电路的设计来显示时间的当代最常用的计时工具，与传统的机械式时钟通过机械运转不同，电子时钟是无机械转动的，其精确度更高，直接以数字的形式显示，直观明了，调节方便，诸多优点使其成为人们每天都用到的左右手。
1.2 钟表的分类
钟表的分类大约有三种：
一、按结构特点分：有机械式的，比如某些机械手表等；电机械式的，这类比较少用，有电摆轮钟表等；电子式的，也就是电子时钟了。
二、按用途分：可以分为两种：生活用表和技术用表。顾名思义，生活用表就是人们日常生活中多用的表。技术用表有考勤钟，天文钟等，主要用于设置一些程序的，并非单一的计量时间的作用。
三、按震动原理分：低频时钟，大都是钟摆类时钟，其频率低。高频率时钟，利用高频率的电磁振荡的时钟，有同步时钟等。[9]
1.3 多样化的钟表
这是一个潮流的时代，钟表也不例外，传统的钟表大都单一计时，其样式也都差不多，没啥大的区别，在此，概念钟因时出现。奇形怪状的时钟在这个生活压力较大的社会可以缓解我们的身心疲惫，减少人们的时间压力。当前，有jean时钟、土星挂钟、三色时钟、圆筒时钟、下午好时钟等各种概念时钟，其各种造型、工艺、创意让人嗔目结舌，其功能也是趋于多样化。
1.4 数字电子时钟的特点与优势
传统的钟摆式时钟，依靠钟摆的左右摆动来达到计时的效果，由能量守恒定律可知，其摆动必定克服阻力，这就导致其左右摆动高度不同的话，其时间也不同，由于阻力存在，其终将停止摆动，精确性可想而知。
电子时钟利用的是石英晶体振荡器，其离理想模型比较接近，具有高精密度、高稳定性的特点。本次设计的数字电子时钟则采用集成电路，显示在LED屏幕上，采用工具设计的科学技术很多，由于其诸多优点，让其应用广度遍及全球各行各业，而且还在不断扩大。
2. 单片机的相关知识
2.1 单片机简介
“单片机”一词最初出现在大学课堂里，就是把芯片，数码管、按键等试验箱的东西焊接在一块电路板上，组成一个操作应用工具。但这只是学生在学校所能接触到的最基础的单片机，现实中的单片机的集成度很高，一般集成CPU、RAM、ROM、I/O、定时器/计数器、外部数据存储器、外部程序存储器、可编程的全双工串行接口等，集成度相当大，显得很精致，目前已经发展到了300M的高速单片机。[2]
2.2 单片机的特点与长处
与传统电子元器件相比，单片机具有以下优势：
1、具备面向控制的指令系统。单片机有强大的逻辑能力，这使得它的位处理能力很优秀。
2、单片机的RAM和ROM是有严格区分规定的。前者是程序存储器,用于存放程序，后者是数据存储器，用于存放数据，两者分工明确，所存放的内容互不干扰。[3]
3、外部扩展能力非同一般。有时候内部的功能不能操作需要，这时候可以在外部扩展，不会出现与常用的微机接口芯片不兼容的情况，对系统的应用又很大帮助。
4、多工的I/O口。一个单片机的引脚是固定的，位满足功能扩展的需求，产生的引脚复用的理念，引脚的多种功能由机器状态或者指令来决定。[7]
2.3 89C51单片机引脚
89C51单片机功能强大，其引脚在其中起着本质作用，图2.1就为其引脚图。
图2.1 89C51单片机
3. 系统的方案设计与论证
用单片机制作电子时钟的方法有很多种，所需的期间和运用的编程方法也有很多种选择，所以，一个良好的方案对比与选择则很有必要，在能实现目的的前提下，来实现设计的完善，实现低廉、低耗、简捷等优点。
按照本次设计的理念，把本次设计分成六大模块，囊括时钟、电源、温度测量、按键、显示、闹钟这六部分。具体结构框图如图3.1：
图3.1硬件电路框图
3.1 单片机芯片设计与论证
方案一：以AT89S52芯片作为核心硬件，在此基础上使用Flash ROM，为8KB的存储空间，工作电压可低至3V，还具有很好的兼容性，可以和MCS-51完全兼容，在调试的时候或者浇入程序的时候都可以在线进行编程，而不用拔插芯片，这样就可以防止损坏芯片。
方案二：以另一种芯片AT89C51为核心硬件，和方案一样使用Flash ROM，包括工作电压，但它存储空间只有4KB。虽然能和MCS-51兼容，但是在调试的时候不具备ISP在线编程功能，需要拔插，这就对其有伤害。[8]
由此可见，基于AT89S52的单片机制作比较好，性能较好，采用方案一。
3.2 时钟模块设计与论证
方案一：直接用AT89S52设计电子时钟：
这个方案是直接用AT89S52来实现制作单子时钟的效果，而不使用其他的芯片。这种做法是可行的，在上一个方案中介绍了其在线可擦除的功能，其可擦除1000余次。由于在其内部集成了许多单个芯片，很多嵌入式的控制系统，使其成为一种非常使用的廉价的设计方案。
用单片机计时，运转计时的实质是它的定时/计数器会定时产生中断信号，周期为50毫秒，可以算出，一个秒信号需要20个中断，以此类推，按照相位进位关系来产生分、时、星期、月、年的值。
摘要
在这个科学技术日新月异的时代，各类科学技术都发展迅猛，电子科学技术在这个大潮流中起着领头人的作用。这期间影响力最大的当属超大规模集成电路的出现，它把我国经济带领到了一个新的阶段。电子时钟就是这大潮流中的一员。
以往的老式钟表大多是机械驱动，精确度不高，体积较大。而电子时钟的精确度则相当高，用处很大，用动态数码管来显示，有12小时计时法和24小时计时法。本次设计的电子时钟不仅具有显示时间的功能，还能显示日期、温度，属于多功能数字电子时钟。
本设计是基于AT89S52单片机设计的，时钟部分用DS1302芯片，测温由DS18B20芯片完成，采用独立按键，最终通过LCD显示出来，程序用Keil软件来编译，选用这些元件能够达到一个很好的设计效果，充分符合了当今社会提倡节俭、节约的人性化的设计，这些方案论证部分都有解释。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机电子时钟温度计
目 录
1 绪论 1
1.1数字电子时钟简介 1
1.2 数字电子时钟发展简史 1
1.3 数字电子时钟的基本特点 1
1.4 数字电子时钟的应用 1
2 单片机识的相关知识 2
2.1 单片机简介 2
2.2 单片机的特点与长处 2
2.3 89C51单片机引脚 2
3 系统的方案设计与论证 4
3.1单片机芯片设计与论证 4
3.2时钟模块设计与论证 4
3.3按键控制模块设计与论证 5
3.4测温部分的方案选择 5
3.5显示模块模块设计与论证 6
4 系统硬件电路的设计 7
4.1 系统核心部分——单片机 AT89S52 7
4.2 AT89S52的引脚及功能 7
4.3 DS1302性能简介 8
4.4 DS1302的晶振 9
4.5 DS1302接口电路设计 9
4.6 温度传感器工作原理 10
4.7 按键模块设计 12
4.8 LCD显示模块 12
4.9 闹铃电路 14
4.10 复位电路的设计 14
5 控制系统的软件设计 16
5.1 阳历程序的设计 16
5.2 阴历程序设计 16
5.3 DS1302读写程序设计 18
5.4 时间调整程序设计 19
5.5 温度程序设计 21
6 调试与功能的实现 22
6.1 KEIL界面介绍 22
6.2 原件清单 24
6.3 实物展示 24
7 总结 26
参考文献 27
附录 28
1. 绪论
1.1 数字电子时钟简介
数字电子时钟是通过数字电路的设计来显示时间的当代最常用的计时工具，与传统的机械式时钟通过机械运转不同，电子时钟是无机械转动的，其精确度更高，直接以数字的形式显示，直观明了，调节方便，诸多优点使其成为人们每天都用到的左右手。
1.2 钟表的分类
钟表的分类大约有三种：
一、按结构特点分：有机械式的，比如某些机械手表等；电机械式的，这类比较少用，有电摆轮钟表等；电子式的，也就是电子时钟了。
二、按用途分：可以分为两种：生活用表和技术用表。顾名思义，生活用表就是人们日常生活中多用的表。技术用表有考勤钟，天文钟等，主要用于设置一些程序的，并非单一的计量时间的作用。
三、按震动原理分：低频时钟，大都是钟摆类时钟，其频率低。高频率时钟，利用高频率的电磁振荡的时钟，有同步时钟等。[9]
1.3 多样化的钟表
这是一个潮流的时代，钟表也不例外，传统的钟表大都单一计时，其样式也都差不多，没啥大的区别，在此，概念钟因时出现。奇形怪状的时钟在这个生活压力较大的社会可以缓解我们的身心疲惫，减少人们的时间压力。当前，有jean时钟、土星挂钟、三色时钟、圆筒时钟、下午好时钟等各种概念时钟，其各种造型、工艺、创意让人嗔目结舌，其功能也是趋于多样化。
1.4 数字电子时钟的特点与优势
传统的钟摆式时钟，依靠钟摆的左右摆动来达到计时的效果，由能量守恒定律可知，其摆动必定克服阻力，这就导致其左右摆动高度不同的话，其时间也不同，由于阻力存在，其终将停止摆动，精确性可想而知。
电子时钟利用的是石英晶体振荡器，其离理想模型比较接近，具有高精密度、高稳定性的特点。本次设计的数字电子时钟则采用集成电路，显示在LED屏幕上，采用工具设计的科学技术很多，由于其诸多优点，让其应用广度遍及全球各行各业，而且还在不断扩大。
2. 单片机的相关知识
2.1 单片机简介
“单片机”一词最初出现在大学课堂里，就是把芯片，数码管、按键等试验箱的东西焊接在一块电路板上，组成一个操作应用工具。但这只是学生在学校所能接触到的最基础的单片机，现实中的单片机的集成度很高，一般集成CPU、RAM、ROM、I/O、定时器/计数器、外部数据存储器、外部程序存储器、可编程的全双工串行接口等，集成度相当大，显得很精致，目前已经发展到了300M的高速单片机。[2]
2.2 单片机的特点与长处
与传统电子元器件相比，单片机具有以下优势：
1、具备面向控制的指令系统。单片机有强大的逻辑能力，这使得它的位处理能力很优秀。
2、单片机的RAM和ROM是有严格区分规定的。前者是程序存储器,用于存放程序，后者是数据存储器，用于存放数据，两者分工明确，所存放的内容互不干扰。[3]
3、外部扩展能力非同一般。有时候内部的功能不能操作需要，这时候可以在外部扩展，不会出现与常用的微机接口芯片不兼容的情况，对系统的应用又很大帮助。
4、多工的I/O口。一个单片机的引脚是固定的，位满足功能扩展的需求，产生的引脚复用的理念，引脚的多种功能由机器状态或者指令来决定。[7]
2.3 89C51单片机引脚
89C51单片机功能强大，其引脚在其中起着本质作用，图2.1就为其引脚图。
图2.1 89C51单片机
3. 系统的方案设计与论证
用单片机制作电子时钟的方法有很多种，所需的期间和运用的编程方法也有很多种选择，所以，一个良好的方案对比与选择则很有必要，在能实现目的的前提下，来实现设计的完善，实现低廉、低耗、简捷等优点。
按照本次设计的理念，把本次设计分成六大模块，囊括时钟、电源、温度测量、按键、显示、闹钟这六部分。具体结构框图如图3.1：
图3.1硬件电路框图
3.1 单片机芯片设计与论证
方案一：以AT89S52芯片作为核心硬件，在此基础上使用Flash ROM，为8KB的存储空间，工作电压可低至3V，还具有很好的兼容性，可以和MCS-51完全兼容，在调试的时候或者浇入程序的时候都可以在线进行编程，而不用拔插芯片，这样就可以防止损坏芯片。
方案二：以另一种芯片AT89C51为核心硬件，和方案一样使用Flash ROM，包括工作电压，但它存储空间只有4KB。虽然能和MCS-51兼容，但是在调试的时候不具备ISP在线编程功能，需要拔插，这就对其有伤害。[8]
由此可见，基于AT89S52的单片机制作比较好，性能较好，采用方案一。
3.2 时钟模块设计与论证
方案一：直接用AT89S52设计电子时钟：
这个方案是直接用AT89S52来实现制作单子时钟的效果，而不使用其他的芯片。这种做法是可行的，在上一个方案中介绍了其在线可擦除的功能，其可擦除1000余次。由于在其内部集成了许多单个芯片，很多嵌入式的控制系统，使其成为一种非常使用的廉价的设计方案。
用单片机计时，运转计时的实质是它的定时/计数器会定时产生中断信号，周期为50毫秒，可以算出，一个秒信号需要20个中断，以此类推，按照相位进位关系来产生分、时、星期、月、年的值。
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