单片机电子时钟的设计（毕业设计）

1、摘 要单片机,是集cpu ,ram ,rom ,计数和多种接口于一体的微控制器。自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注。它体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易，广泛应用于智能生产和工业自动化上。本课题通过mcs-51单片机来设计，采用汇编语言进行编程，可以实现以下一些功能：小时，分，秒和年，月，的显示、定时报警功能。本次设计的电子时钟系统由时钟电路，lcd显示电路，定时报警电路，按键调整电路四部分组成。51单片机通过软件编程，在lcd1602液晶屏上实现小时，分，秒和年，月，的显示；利用时钟芯片ds1302来实现

2、计时，定时功能；通过两个按键开关，一个用于时钟的调节，一个用于闹钟的调节，来实现参数设置和调节功能；到达设置的闹钟时间时，由蜂鸣器发声，起报警作用。本次设计的电子时钟，经过对比测试，发现实际计时的走时精度较高，可满足多种场合的应用需求。本文详细介绍了at89c51单片机的基本原理，分析了at89c51各个管脚的功能及它在设计电路中的作用。本文论述了lcd1602液晶屏和时钟芯片ds1302的工作原理及其软件设计过程。关键词：单片机；电子时钟；时钟芯片；lcd16021 引 言单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（cpu）、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、输入

3、/输出端口 （i/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。它是一种集计数和多中接口于一体的微控制器，被广泛应用在智能产品和工业自动化上，而52单片机是个单片机中最为典型和最有代表性的一种。 现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用led显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好

4、。2 系统结构整个电子时钟系统电路可分为五大部分：中央处理单元（cpu）、显示部分、键盘输入部分、温度采集部分。2 1 中央处理单元cpu选用at89c52对整个系统进行控制：1）它将定时数据输出到led，实现时间的显示；2）根据键盘输入调用相应键处理子程序，实现时间的调整设定；3）接收温度传感器输入的温度数据，进行一定转换，输出到lcd显示器显示。22 显示部分显示部分是整个电子时钟最为重要的部分，它分为时间的显示和温度的显示两部分，采用动态显示方式，动态显示方式是时间数字在led上逐个显示，通过位选端控制在哪个led上显示数字，由于led数字显示之间的时间非常的短，人眼看来是一起显示时间数

5、字的，并且动态显示方式所用的接口少，节省了cpu的管脚。由于端口的问题以及动态显示方式的优越性，在此设计的连接方式上采用共阴级接法。23 键盘部分它是整个系统中最简单的部分，根据功能要求，本系统共需四个按键：功能移位键、功能加键、功能减键、立刻跳出调整模式键采用独立式按键。24 温度采集部分 此部分选用ds18b20传感器，主要由四部分组成：64位rom、温度传感器、非挥发的温度报警触发器th和tl、配置寄存器。有三个管脚：dq为数字信号输入/输出端；gnd为电源地；vdd为外接供电电源输入端。它是支持“一线总线”接口的温度传感器，测量温度范围为-55c+125c，在-10+85c范围内，可编

6、程为9位12位a/d转换精度，工作电压在3v5v之间。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。2电路制作根据电路图（如图示1）将元器件布置在电路板上：如图（1）系统程序设计#include #include /#include lcd1602.h/#include ds1302.h#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit ds1302_clk = p17; /实时时钟时钟线引脚 sbit ds1302_io = p16; /实时时钟数据线引脚 sbit ds1302_rst = p15; /实时

7、时钟复位线引脚sbit wireless_1 = p30;sbit wireless_2 = p31;sbit wireless_3 = p32;sbit wireless_4 = p33;sbit acc0 = acc0;sbit acc7 = acc7;char hide_sec,hide_min,hide_hour,hide_day,hide_week,hide_month,hide_year; /秒,分,时到日,月,年位闪的计数sbit set = p20; /模式切换键sbit up = p21; /加法按钮sbit down = p22; /减法按钮sbit out = p23;

8、/立刻跳出调整模式按钮sbit dq = p10; /温度传送数据io口char done,count,temp,flag,up_flag,down_flag;uchar temp_value; /温度值uchar tempbuffer5,week_value2;void show_time(); /液晶显示程序/*1602液晶显示部分子程序*/port definitions*sbit lcdrs= p25;sbit lcdrw= p26;sbit lcden = p27;sfr dbport = 0x80;/p0=0x80,p1=0x90,p2=0xa0,p3=0xb0.数据端口/内部等待

9、函数*unsigned char lcd_wait(void)lcdrs=0;lcdrw=1;_nop_();lcden=1;_nop_();lcden=0;return dbport;/lcd写入命令或数据*#define lcd_command0 / command#define lcd_data1 / data#define lcd_clear_screen0x01 / 清屏#define lcd_homing 0x02 / 光标返回原点void lcd_write(bit style, unsigned char input)lcden=0;lcdrs=style;lcdrw=0;_n

10、op_();dbport=input;_nop_();/注意顺序lcden=1;_nop_();/注意顺序lcden=0;_nop_();lcd_wait();/设置显示模*#define lcd_show0x04 /显示开#define lcd_hide0x00 /显示关 #define lcd_cursor0x02 /显示光标#define lcd_no_cursor0x00 /无光标 #define lcd_flash0x01 /光标闪动#define lcd_no_flash0x00 /光标不闪动void lcd_setdisplay(unsigned char displaymode

11、)lcd_write(lcd_command, 0x08|displaymode);/设置输入模*#define lcd_ac_up0x02#define lcd_ac_down0x00 / default#define lcd_move0x01 / 画面可平移#define lcd_no_move0x00 /defaultvoid lcd_setinput(unsigned char inputmode)lcd_write(lcd_command, 0x04|inputmode);/初始化lcd*void lcd_initial()lcden=0;lcd_write(lcd_command,

12、0x38); /8位数据端口,2行显示,5*7点阵lcd_write(lcd_command,0x38);lcd_setdisplay(lcd_show|lcd_no_cursor); /开启显示, 无光标lcd_write(lcd_command,lcd_clear_screen); /清屏lcd_setinput(lcd_ac_up|lcd_no_move); /ac递增, 画面不动/液晶字符输入的位置*void gotoxy(unsigned char x, unsigned char y)if(y=0)lcd_write(lcd_command,0x80|x);if(y=1)lcd_w

13、rite(lcd_command,0x80|(x-0x40);void print(unsigned char *str)while(*str!=0)lcd_write(lcd_data,*str);str+;/*ds1302时钟部分子程序*/typedef struct _systemtime_unsigned char second;unsigned char minute;unsigned char hour;unsigned char week;unsigned char day;unsigned char month;unsigned char year;unsigned char

14、datestring11;unsigned char timestring9;systemtime;/定义的时间类型systemtime currenttime;#define am(x)x#define pm(x)(x+12) / 转成24小时制#define ds1302_second0x80 /时钟芯片的寄存器位置,存放时间#define ds1302_minute0x82#define ds1302_hour0x84 #define ds1302_week0x8a#define ds1302_day0x86#define ds1302_month0x88#define ds1302_y

15、ear0x8c void ds1302inputbyte(unsigned char d) /实时时钟写入一字节(内部函数) unsigned char i; acc = d; for(i=8; i0; i-) ds1302_io = acc0; /相当于汇编中的 rrc ds1302_clk = 1; ds1302_clk = 0; acc = acc 1; unsigned char ds1302outputbyte(void) /实时时钟读取一字节(内部函数) unsigned char i; for(i=8; i0; i-) acc = acc 1; /相当于汇编中的 rrc acc7

16、 = ds1302_io; ds1302_clk = 1; ds1302_clk = 0; return(acc); void write1302(unsigned char ucaddr, unsigned char ucda) ds1302_rst = 0; ds1302_clk = 0; ds1302_rst = 1; ds1302inputbyte(ucaddr); / 地址，命令 ds1302inputbyte(ucda); / 写1byte数据 ds1302_clk = 1; ds1302_rst = 0; unsigned char read1302(unsigned char

17、ucaddr)/读取ds1302某地址的数据 unsigned char ucdata; ds1302_rst = 0; ds1302_clk = 0; ds1302_rst = 1; ds1302inputbyte(ucaddr|0x01); / 地址，命令 ucdata = ds1302outputbyte(); / 读1byte数据 ds1302_clk = 1; ds1302_rst = 0; return(ucdata);void ds1302_gettime(systemtime *time) /获取时钟芯片的时钟数据unsigned char readvalue;readvalu

18、e = read1302(ds1302_second);time-second = (readvalue&0x70)4)*10 + (readvalue&0x0f);readvalue = read1302(ds1302_minute);time-minute = (readvalue&0x70)4)*10 + (readvalue&0x0f);readvalue = read1302(ds1302_hour);time-hour = (readvalue&0x70)4)*10 + (readvalue&0x0f);readvalue = read1302(ds1302_day);time-d

19、ay = (readvalue&0x70)4)*10 + (readvalue&0x0f);readvalue = read1302(ds1302_week);time-week = (readvalue&0x70)4)*10 + (readvalue&0x0f);readvalue = read1302(ds1302_month);time-month = (readvalue&0x70)4)*10 + (readvalue&0x0f);readvalue = read1302(ds1302_year);time-year = (readvalue&0x70)4)*10 + (readval

20、ue&0x0f);void datetostr(systemtime *time) /将时间年,月,日,星期数据转换成液晶显示字符串,放到数组里datestring if(hide_year2) /这里的if,else语句都是判断位闪烁,2就不显示,输出字符串为 2007/07/22 time-datestring0 = 2; time-datestring1 = 0; time-datestring2 = time-year/10 + 0; time-datestring3 = time-year%10 + 0; else time-datestring0 = ; time-datestri

21、ng1 = ; time-datestring2 = ; time-datestring3 = ;time-datestring4 = /;if(hide_monthdatestring5 = time-month/10 + 0; time-datestring6 = time-month%10 + 0; else time-datestring5 = ; time-datestring6 = ; time-datestring7 = /;if(hide_daydatestring8 = time-day/10 + 0; time-datestring9 = time-day%10 + 0;

22、else time-datestring8 = ; time-datestring9 = ; if(hide_weekweek%10 + 0; /星期的数据另外放到 week_value数组里,跟年,月,日的分开存放,因为等一下要在最后显示 else week_value0 = ; week_value1 = 0;time-datestring10 = 0; /字符串末尾加 0 ,判断结束字符void timetostr(systemtime *time) /将时,分,秒数据转换成液晶显示字符 if(hide_hourtimestring0 = time-hour/10 + 0; time-t

23、imestring1 = time-hour%10 + 0; else time-timestring0 = ; time-timestring1 = ;time-timestring2 = :; if(hide_mintimestring3 = time-minute/10 + 0; time-timestring4 = time-minute%10 + 0; else time-timestring3 = ; time-timestring4 = ; time-timestring5 = :; if(hide_sectimestring6 = time-second/10 + 0; tim

24、e-timestring7 = time-second%10 + 0; else time-timestring6 = ; time-timestring7 = ; time-datestring8 = 0;void initial_ds1302(void) /时钟芯片初始化 unsigned char second=read1302(ds1302_second);if(second&0x80) /判断时钟芯片是否关闭 write1302(0x8e,0x00); /写入允许write1302(0x8c,0x07);/写入初始化值07/07/25.星期:3.时间: 23:59:55write13

25、02(0x88,0x07);write1302(0x86,0x25);write1302(0x8a,0x07);write1302(0x84,0x23);write1302(0x82,0x59);write1302(0x80,0x55);write1302(0x8e,0x80); /禁止写入/*ds18b20子程序*/*ds18b20延迟子函数（晶振12mhz ）*/ void delay_18b20(unsigned int i)while(i-);/*ds18b20初始化函数*/void init_ds18b20(void) unsigned char x=0; dq = 1; /dq复位

26、 delay_18b20(8); /稍做延时 dq = 0; /单片机将dq拉低 delay_18b20(80); /精确延时 大于 480us dq = 1; /拉高总线 delay_18b20(14); x=dq; /稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失败 delay_18b20(20);/*ds18b20读一个字节*/ unsigned char readonechar(void)uchar i=0;uchar dat = 0;for (i=8;i0;i-) dq = 0; / 给脉冲信号 dat=1; dq = 1; / 给脉冲信号 if(dq) dat|=0x80;

27、delay_18b20(4); return(dat);/*ds18b20写一个字节*/ void writeonechar(uchar dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) dq = 0; dq = dat&0x01; delay_18b20(5); dq = 1; dat=1; /*读取ds18b20当前温度*/void readtemp(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;init_ds18b20();writeonechar(0xcc); / 跳过读序号列号的

28、操作writeonechar(0x44); / 启动温度转换delay_18b20(100); / this message is wery importantinit_ds18b20();writeonechar(0xcc); /跳过读序号列号的操作writeonechar(0xbe); /读取温度寄存器两个就是温度delay_18b20(100);a=readonechar(); /读取温度值低位b=readonechar(); /读取温度值高位temp_value=b4; void temp_to_str() /温度数据转换成液晶字符显示 tempbuffer0=temp_value/1

29、0+0; /十位 tempbuffer1=temp_value%10+0; /个位 tempbuffer2=0xdf; /温度符号 tempbuffer3=c; tempbuffer4=0;void delay1ms(unsigned int count)unsigned int i,j;for(i=0;icount;i+)for(j=0;j0;delay-) for(i=0;i0x59) /超过59秒,清零 temp=0; break; case 2: temp=read1302(ds1302_minute);/读取分数 temp=temp+1; /分数加1 up_flag=1; if(te

30、mp0x59) /超过59分,清零 temp=0; break; case 3: temp=read1302(ds1302_hour);/读取小时数 temp=temp+1; /小时数加1 up_flag=1; if(temp0x23) /超过23小时,清零 temp=0; break; case 4: temp=read1302(ds1302_week);/读取星期数 temp=temp+1; /星期数加1 up_flag=1; if(temp0x7) temp=1; break; case 5: temp=read1302(ds1302_day); /读取日数 temp=temp+1; /

31、日数加1 up_flag=1; if(temp0x31) temp=1; break; case 6: temp=read1302(ds1302_month);/读取月数 temp=temp+1; /月数加1 up_flag=1; if(temp0x12) temp=1; break; case 7: temp=read1302(ds1302_year); /读取年数 temp=temp+1; /年数加1 up_flag=1; if(temp0x85) temp=0; break; default:break; while(up=0); while(wireless_2=1); void do

32、wnkey()/降序按键 down=1; if(down=0|wireless_3=1) mdelay(8); switch(count) case 1: temp=read1302(ds1302_second);/读取秒数 temp=temp-1;/秒数减1 down_flag=1; /数据调整后更新标志 if(temp=0x7f) /小于0秒,返回59秒 temp=0x59; break; case 2: temp=read1302(ds1302_minute);/读取分数 temp=temp-1; /分数减1 down_flag=1; if(temp=-1) temp=0x59; /小于

33、0秒,返回59秒 break; case 3: temp=read1302(ds1302_hour);/读取小时数 temp=temp-1; /小时数减1 down_flag=1; if(temp=-1) temp=0x23; break; case 4: temp=read1302(ds1302_week);/读取星期数 temp=temp-1; /星期数减1 down_flag=1; if(temp=0) temp=0x7; break; case 5: temp=read1302(ds1302_day); /读取日数 temp=temp-1; /日数减1 down_flag=1; if(

34、temp=0) temp=31; break; case 6: temp=read1302(ds1302_month); /读取月数 temp=temp-1; /月数减1 down_flag=1; if(temp=0) temp=12; break; case 7: temp=read1302(ds1302_year); /读取年数 temp=temp-1; /年数减1 down_flag=1; if(temp=-1) temp=0x85; break; default:break; while(down=0); while(wireless_3=1); void setkey()/模式选择按

35、键set=1;if(set=0|wireless_4=1) mdelay(8); count=count+1; /setkey按一次,count就加1 done=1; /进入调整模式 while(set=0); while(wireless_4=1); void keydone()/按键功能执行 uchar second; if(flag=0) /关闭时钟,停止计时 write1302(0x8e,0x00); /写入允许 temp=read1302(0x80); write1302(0x80,temp|0x80); write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 flag=1; set

36、key(); /扫描模式切换按键 switch(count) case 1:do /count=1,调整秒 outkey(); /扫描跳出按钮 upkey(); /扫描加按钮 downkey(); /扫描减按钮 if(up_flag=1|down_flag=1) /重新写入新的数据 write1302(0x8e,0x00); /写入允许 write1302(0x80,temp|0x80); /写入新的秒数 write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 up_flag=0; down_flag=0; hide_sec+; /位闪计数 if(hide_sec3) hide_sec=0;

37、show_time(); /液晶显示数据 while(count=2);break; case 2:do /count=2,调整分 hide_sec=0; outkey(); upkey(); downkey(); if(temp0x60) temp=0; if(up_flag=1|down_flag=1) write1302(0x8e,0x00); /写入允许 write1302(0x82,temp); /写入新的分数 write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 up_flag=0; down_flag=0; hide_min+; if(hide_min3) hide_min=0; show_time(); while(count=3);break; case 3:do /cou