毕业设计（论文）-基于单片机的数字实时时钟的设计.doc

目　录 摘　要 1 第1章　设计方案 2 1.1　方案论证与比较 2 1.2　方案确定 3 第2章　硬件设计 4 2.1　单片机最小系统 4 2.2　时钟模块 5 2.2.1　DS1307的引脚功能 5 2.2.2　DS1307的内部结构 6 2.2.3　DS1307的读写操作 7 2.2.4　DS1307硬件电路设计 8 2.3　闹铃模块 9 2.4　键盘模块 9 2.5　LCD显示模块 10 2.5.1　LCD1602的引脚功能 10 2.5.2　LCD1602的显示操作 11 2.6　电源模块 15 第3章　软件设计 16 3.1　系统流程图 16 3.2　液晶显示模块流程图 16 3.3　键盘处理模块流程图 17 第4章 软件设计 22 4.1 软件系统方框图 22 4.2中断延时程序 22 4.3 仿真环境Professional仿真软件 23 第4章　系统测试 24 总　结 26 致　谢 27 参考文献 28 附录1　系统仿真电路图 29 附录2　PCB板底图 30 附录3　主要源程序 31 摘　要 本设计该时钟系统主要由时钟模块、闹钟模块、液晶显示模块、键盘控制模块组成。系统具有简单清晰的操作界面，能够准确显示时间（显示格式为时时：分分：秒秒，24小时制），可随时进行时间调整，具有闹钟时间设置、闹钟开/关。设计以硬件软件化为指导思想，充分发挥单片机功能，大部分功能通过软件编程来实现，电路简单明了，系统稳定性高。同时，该时钟系统还具有功耗小、成本低的特点，具有很强的实用性。由于系统所用元器件较少，单片机所被占用的I/O口不多，因此系统具有一定的可扩展性C语言编写，便于移植与升级。基于FPGA的系统总体设计方法为了实现:(1)显示年、月、日、时、分、秒、星期，并且可以进行调整时间(2)可以设定闹钟和整点报时的功能，数字时钟在总体上主要分为三大部分人界面部分、核心功能部分和输出界面部分，其系统设计框图如图所示。FPGA的系统设计方框图 方案二：采用单片机技术来实现数字钟的功能。系统以AT89C51单片机为核心控制器件，它除了具备微机CPU的数值计算功能外，还具有灵活强大的控制功能，以便实时检测系统的输入量、控制系统的输出量，实现自动控制。与传统机械表相比，它具有走时精确,显示直观等特点。它的计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”，另外具有校时功能，断电后有记忆功能，恢复供电时可实现计时同步等特点。DS1307等，使得系统线路简单可靠性高。系统结构框图如图1-2所示。 图1-2　基于单片机实现的数字时钟系统结构框图 单片机最小系统：其作用是和外围的时钟芯片通信，并控制数据传输的过程，采集时间信息并予以处理。 键盘模块：键盘模块可以设置时间信息，通过单片机写入时钟芯片，以更新时间；也可以设置闹钟，由单片机存入其内部RAM中。 时钟模块：此模块由专用的实时时钟芯片构成，由它提供实时的日历时钟信息。 液晶显示模块：单片机读取时钟芯片DS1307中的信息，通过液晶显示器实时显示。采用LCD作为显示器，具有界面友好、功耗低的优点。 闹钟模块：单片机主控模块读取日历芯片中的时间信息，与所设置的闹钟时间相比较，若相同时，闹钟模块工作闹钟模块。 电源模块：用220V市电经整流、滤波、稳压后，输出稳定的+5V的直流电为其供电。 1.2　方案确定 综合考虑以上两种方案的优缺点以及题目的基本要求和发挥要求，在本设计中，我采用了第二种方案，即采用单片机来实现数字时钟的功能为我此次设计的方案。 第2章　硬件设计 2.1　单片机最小系统 单片机最小系统以AT89C51单片机为核心，由单片机、时钟电路复位电路 图2-1　单片机最小系统 主控制器AT89C51MCS51系列单片机产品兼容，内部自带有4KB的Flash存储器及256KB　RAM单元不需另外扩展EEPROM及静态RAMP2.0、P2.1、P2.2P1口为单片机与液晶显示器连接的控制和通信的数据端口；P2.6和P2.7为单片机与时钟芯片DS1307通信的端口；P2.3为闹钟的控制端口；P0.0、P0.1、P0.2、P0.3为R1、R2、C3SW组成系统手动按键复位电路。 2.2　时钟模块 系统采用DS1307时钟芯片。DS1307是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗I2C总线接口的时钟芯片，采用两线与CPU进行通信，片内含有8个特殊功能寄存器和56bit的SRAM。 DS1307的主要技术指标：具有秒、分、时、日、星期、月、年的计数功能；12小时制和24小时制两种计数模式；可自动调整每月的天数，具有闰年自动修正