单片机的数字时钟系统设计
目录
绪论 1
（一）课题背景 1
（二）研究的主要内容 1
（三）、系统框架设计 1
1.数字钟基本功能 1
2. 硬件选择 1
3. 显示模块选择方案 2
4.实时时钟选择方案 2
一、 系统的硬件设计 3
（一）系统硬件 3
（二）主控模块STC89C52 3
1.STC89C52单片机系统 3
2.电源电路设计 3
3.时钟电路 4
4.复位电路 4
5.STC89C52单片机最小系统：如图1-5 STC89C52单片机最小系统电路图 5
（三）实时时钟模块（DS1302） 5
1.DS1302模块工作电路 5
（四）LCD显示模块 6
1.LCD1602显示屏工作电路 6
（五）蜂鸣器报警模块 7
1.蜂鸣器简介 7
2.蜂鸣器工作电路图 7
二、软件设计 8
（一）系统软件模块 8
（二）实时时钟程序设计 8
1.实时时钟程序流程 8
2.实时时钟程序 9
（三）LCD1602液晶屏显示程序设计 12
1.LCD1602液晶屏流程 12
（四）闹钟程序设计 14
1. 闹钟程序流程图 14
（五）时间调整程序设计 14
1.时间调整程序流程图 14
2.时间调整程序函数模块 14
结论 15
致谢 16
参考文献 17
附录 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
1：基于DS1302数字钟仿真图 18
附录2：设计程序 18
绪论
（一）课题背景
基于单片机的数字钟，在日常生活中运用的非常广泛。由于以往的机械钟表维护麻烦，需要经常调零，精度差，价格昂贵。在这个时候，数字钟优点就渐渐的体现出来。首先基于电子逻辑器件的数字钟不仅有带背光显示功能，还有闹钟提示功能。由于数字时钟利用的是石英振荡器作为计时脉冲，它的精度比传统的机械要高出许多。从这些比较来看，数字钟的发展有着很大的前景。还有就是基于单片机的数字钟设计可以添加更多实用的功能，可以根据自己要求添加，因此数字钟的灵活性也更高。?
（二）研究的主要内容
数字钟研究的主要内容分为两部分，一部分就是对于硬件的研究。硬件的研究主要包括单片机最小系统模块，本文使用的是STC89C52系列的单片机。根据要求设计它的最小系统电路。还有就是实时时钟模块，也就是DS1302模块，这个模块是系统的关键，因为时间的信息就是由它提供时钟信号给单片机进行处理。硬件部分还有就是显示模块和电源模块，硬件设计中将进行介绍。
软件部分的设计主要包括系统流程的设计，编写程序的语言是C语言，开发环境是Keil软件。同时也运用到了Proteus仿真环境，仿真环境可以帮助调试程序和硬件的选型。
（三）、系统框架设计
1.数字钟基本功能
本设计的数字钟主要有以下的功能。
(1)数据逻辑计算功能
(2)按键输入功能
(3)显示功能
(4)闹钟功能
2. 硬件选择
(1)单片机选择方案
对于实时时钟系统的设计方案有很多，只要有逻辑判断功能的器件都可以作为本系统的控制元件。因此在选择方案的时候要注意到系统运行的可靠性和经济性。
方案一：
采用ARM系列的单片机，这种单片机的处理速度比较快。例如STM32单片机，这种单片机的频率比较高，内部的指令集也比较丰富。运行的可靠性也比较高。从以上的方面来讲，这种单片机比较好。但是这种单片机的成本也是其它普通单片机的几倍。并且开发难度也比较大。
方案二：
采用STC系列的单片机作为控制芯片。这种单片机一般都是作为学习单片机的入门芯片，使用这种单片机比较多，开发的难度较小，成本上也比较低。从它的稳定性来讲，可以满足本系统的设计要求。
通过以上的方案比较选择STC89C52单片机作为系统的控制芯片，它的价格便宜，性能相对稳定，并且开发的难度较小，满足系统的设计要求。
3. 显示模块选择方案
为了让系统的各个参数能够让有直观的认识。因此在设计中还加入了显示的功能。并且在选择的时候要注意它的使用难度和成本。通过以上的考虑，结合平时用的显示屏。选择LCD1602比较合适，这种显示屏可以显示两行的字符，还带背光的，显示的效果也比较好，所以选择这种显示屏比较划算。
显示方案选择的是LCD1602型号的显示屏，操作简单，价格便宜，选择比较划算。
4.实时时钟选择方案
由于本文设计的数字钟要求精度比较高，因此就需要更加稳定时钟脉冲作为计时工具。时钟脉冲的来源可以从单片机的内部进行分出，但是所选的单片机的时钟频率较低，并且在系统断电的时候不能够进行后台计数，因此不选择单片机内部的时钟源。因此考虑外部的时钟提供，通过查找资料DS1302时钟芯片运用的非常广泛。它不仅可以提供准确的时钟脉冲还可以通过纽扣电池进行时钟计数。从价格上来讲，也比较合适，还有就是他与单片机的通信非常大简单，写出和写入数据都比较容易。
因此选择DS1302时钟模块比较合适。
一、 系统的硬件设计
（一）系统硬件
本系统主要包括以下几个部分，单片机系统，实时时钟，LCD显示，蜂鸣器报警以及按键模块如图1-1系统硬件框图
图1－1 系统硬件框图
（二）主控模块STC89C52
1.STC89C52单片机系统
STC89C52单片机系最小统对于学习单片机来说比较简单，主要就是包含电源，时钟，复位等模块。但是每个模块的设计就不一定相同的，例如电源，这个方面只需要提供5V的电压就可以了，但是5V电压的设计方案就比较多，可以使用分立元件进行设计，同时也可以使用一些集成的元件进行设计。下文将进行详细的介绍。
2.电源电路设计
电源电路的设计，不仅仅要考虑到STC89C51单片机需要5V的直流电源，还要注意所选择实时时钟模块，它们的电压要求是什么。从上文得知，使用的时时钟模块，恰好使用的电压和单片机的电压等级相同。还有就是显示屏，选择的是LCD1602所需要的电压也没有特殊的要求。因此只需要设计直流5V的电源即可。从成本上考虑，只是将外来的直流流电源进行稳压即可，利用集成的稳压芯片L7805。由于变压，整流，滤波比较简单，就不进行介绍。如图1-2是电源供电电路。
绪论 1
（一）课题背景 1
（二）研究的主要内容 1
（三）、系统框架设计 1
1.数字钟基本功能 1
2. 硬件选择 1
3. 显示模块选择方案 2
4.实时时钟选择方案 2
一、 系统的硬件设计 3
（一）系统硬件 3
（二）主控模块STC89C52 3
1.STC89C52单片机系统 3
2.电源电路设计 3
3.时钟电路 4
4.复位电路 4
5.STC89C52单片机最小系统：如图1-5 STC89C52单片机最小系统电路图 5
（三）实时时钟模块（DS1302） 5
1.DS1302模块工作电路 5
（四）LCD显示模块 6
1.LCD1602显示屏工作电路 6
（五）蜂鸣器报警模块 7
1.蜂鸣器简介 7
2.蜂鸣器工作电路图 7
二、软件设计 8
（一）系统软件模块 8
（二）实时时钟程序设计 8
1.实时时钟程序流程 8
2.实时时钟程序 9
（三）LCD1602液晶屏显示程序设计 12
1.LCD1602液晶屏流程 12
（四）闹钟程序设计 14
1. 闹钟程序流程图 14
（五）时间调整程序设计 14
1.时间调整程序流程图 14
2.时间调整程序函数模块 14
结论 15
致谢 16
参考文献 17
附录 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
1：基于DS1302数字钟仿真图 18
附录2：设计程序 18
绪论
（一）课题背景
基于单片机的数字钟，在日常生活中运用的非常广泛。由于以往的机械钟表维护麻烦，需要经常调零，精度差，价格昂贵。在这个时候，数字钟优点就渐渐的体现出来。首先基于电子逻辑器件的数字钟不仅有带背光显示功能，还有闹钟提示功能。由于数字时钟利用的是石英振荡器作为计时脉冲，它的精度比传统的机械要高出许多。从这些比较来看，数字钟的发展有着很大的前景。还有就是基于单片机的数字钟设计可以添加更多实用的功能，可以根据自己要求添加，因此数字钟的灵活性也更高。?
（二）研究的主要内容
数字钟研究的主要内容分为两部分，一部分就是对于硬件的研究。硬件的研究主要包括单片机最小系统模块，本文使用的是STC89C52系列的单片机。根据要求设计它的最小系统电路。还有就是实时时钟模块，也就是DS1302模块，这个模块是系统的关键，因为时间的信息就是由它提供时钟信号给单片机进行处理。硬件部分还有就是显示模块和电源模块，硬件设计中将进行介绍。
软件部分的设计主要包括系统流程的设计，编写程序的语言是C语言，开发环境是Keil软件。同时也运用到了Proteus仿真环境，仿真环境可以帮助调试程序和硬件的选型。
（三）、系统框架设计
1.数字钟基本功能
本设计的数字钟主要有以下的功能。
(1)数据逻辑计算功能
(2)按键输入功能
(3)显示功能
(4)闹钟功能
2. 硬件选择
(1)单片机选择方案
对于实时时钟系统的设计方案有很多，只要有逻辑判断功能的器件都可以作为本系统的控制元件。因此在选择方案的时候要注意到系统运行的可靠性和经济性。
方案一：
采用ARM系列的单片机，这种单片机的处理速度比较快。例如STM32单片机，这种单片机的频率比较高，内部的指令集也比较丰富。运行的可靠性也比较高。从以上的方面来讲，这种单片机比较好。但是这种单片机的成本也是其它普通单片机的几倍。并且开发难度也比较大。
方案二：
采用STC系列的单片机作为控制芯片。这种单片机一般都是作为学习单片机的入门芯片，使用这种单片机比较多，开发的难度较小，成本上也比较低。从它的稳定性来讲，可以满足本系统的设计要求。
通过以上的方案比较选择STC89C52单片机作为系统的控制芯片，它的价格便宜，性能相对稳定，并且开发的难度较小，满足系统的设计要求。
3. 显示模块选择方案
为了让系统的各个参数能够让有直观的认识。因此在设计中还加入了显示的功能。并且在选择的时候要注意它的使用难度和成本。通过以上的考虑，结合平时用的显示屏。选择LCD1602比较合适，这种显示屏可以显示两行的字符，还带背光的，显示的效果也比较好，所以选择这种显示屏比较划算。
显示方案选择的是LCD1602型号的显示屏，操作简单，价格便宜，选择比较划算。
4.实时时钟选择方案
由于本文设计的数字钟要求精度比较高，因此就需要更加稳定时钟脉冲作为计时工具。时钟脉冲的来源可以从单片机的内部进行分出，但是所选的单片机的时钟频率较低，并且在系统断电的时候不能够进行后台计数，因此不选择单片机内部的时钟源。因此考虑外部的时钟提供，通过查找资料DS1302时钟芯片运用的非常广泛。它不仅可以提供准确的时钟脉冲还可以通过纽扣电池进行时钟计数。从价格上来讲，也比较合适，还有就是他与单片机的通信非常大简单，写出和写入数据都比较容易。
因此选择DS1302时钟模块比较合适。
一、 系统的硬件设计
（一）系统硬件
本系统主要包括以下几个部分，单片机系统，实时时钟，LCD显示，蜂鸣器报警以及按键模块如图1-1系统硬件框图
图1－1 系统硬件框图
（二）主控模块STC89C52
1.STC89C52单片机系统
STC89C52单片机系最小统对于学习单片机来说比较简单，主要就是包含电源，时钟，复位等模块。但是每个模块的设计就不一定相同的，例如电源，这个方面只需要提供5V的电压就可以了，但是5V电压的设计方案就比较多，可以使用分立元件进行设计，同时也可以使用一些集成的元件进行设计。下文将进行详细的介绍。
2.电源电路设计
电源电路的设计，不仅仅要考虑到STC89C51单片机需要5V的直流电源，还要注意所选择实时时钟模块，它们的电压要求是什么。从上文得知，使用的时时钟模块，恰好使用的电压和单片机的电压等级相同。还有就是显示屏，选择的是LCD1602所需要的电压也没有特殊的要求。因此只需要设计直流5V的电源即可。从成本上考虑，只是将外来的直流流电源进行稳压即可，利用集成的稳压芯片L7805。由于变压，整流，滤波比较简单，就不进行介绍。如图1-2是电源供电电路。
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