基于at89s52单片机的时钟设计

基于at89s52单片机的时钟设计内容摘要：

83。 18 附录二 19 致 谢 21 1 前 言 时间非常宝贵，从古至今它一直是人们关注和探索的话题，为了有效地利用时间，古人发明了各种工具来计时，如立竿计时，铜壶滴漏，沙漏，日晷等，并且使用天干地支的方法来标记不同的时间。 这些工具和方 法的使用，给当时的人们提供了很大的方便，使得人们可以有计划的安排自己的时间。 到了近代，人们研究出了机械时钟，由于这种时钟使用方便，显示直观，迅速的进入人们的生活。 随着电子技术的发展，带晶振的电子时钟以其计时精确、体积小等优势，逐渐取代了机械时钟。 之后，人们对时钟的研究并没有停止，单片机问世之后，由于它可以集多种功能于一身，若用于时钟，将使电路大大简化，体积减小，并可开发多种功能，因此，单片机被迅速的应用于时钟电路。 由于单片机价格低廉，使用单片机开发的电子时钟成本也就很低，并且精度更高，功能强大，有很好的市场 前景。 本设计是基于单片机 AT89S52 和 DS1302 的电子时钟， AT89S52 是时钟的核心， DS1302是专用时钟芯片。 共分为三个部分进行介绍，第一部分主要介绍了元器件的选择及其功能；第二部分主要对硬件电路进行介绍，包括原理、电路图、框图等；第三部分简单介绍了软件的设计过程及调试方法。 在附录中插入了使用 Protel软件绘制的电路图和 部分原程序。 本次设计实现了电子时钟的基本功能，能够满足人们的需求。 它 既能作为一般的时间显示器，同时可以扩展其功能。 2 第一章 元器件选择与 介绍 第一节 单片机 的选择与功能介绍 单片机是微型计算机的一个重要分支 ， 它 把中央处理器、随机存储器、只读存储器、定时器 /计数器、并行接口、串行接口、 A/D 转换器等主要计算机部件，集中在一块集成电路芯片上。 虽然只是一个芯片，但 只需 和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。 从功能上它就相当于一台完整的微机。 一 单片机的选择 单片机的种类很多，作为时钟电路的核心，每种单片机都能实现这些基本功能。 但是，他们的性能却不尽相同，应当根据不同的需要选择合适的单片机，这样才不会造成功能不完善的情况。 在对本 时钟电路进行设计时，共选择了两种单片机芯片 89C51 和 AT89S52。 这两种单片机都与 MCS51 系列单片机兼容，但是 AT89S52 单片机具有在线编程可擦除技术，当程序出现错误或对程序新增功能时可以直接写入新程序，不需要多次插拔，这样可以减少对芯片造成的损害。 综上所述，最终选择 AT89S52 单片机作为本次电路的核心。 二 AT89S52 单片机的 性 能 及其引脚图 图 AT89S52 引脚图 3 图 所示为 AT89S52 单片机的引脚图。 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 AT89S52 具有以下标准功能： 8K 字节 Flash， 256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，两个数据指针。 三个 16 位定时器 /计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支 持 两种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 单片机有 6 个中断入口地址： （ 1） 0000H:系统复位， PC 指向此处。 （ 2） 0003H:外部中断 0 入口。 （ 3） 000BH： T0 溢出中断入口。 （ 4） 0013H：外中断 1 入口。 （ 5） 001BH:T1 溢出中断入口。 （ 6） 0023H：串口中断入口。 第二节 时钟芯片 的选择与 介绍 一 时钟芯片选择 实现时间和日 期的计数有两种方法，使用软件编程和使用硬件电路。 使用软件的方法是：利用单片机的定时器定义初值，然后计数器开始计数，连续加 1，每个机器周期加 1一次。 当计数器的各位都为 1 时，向前一位进位。 最后编写程序实现年、月、日、时、分、秒的计数。 这种方法可以减少芯片的使用，降低成本，但编程时涉及大量的算法要求很好的编程能力，并且可能会有很大的误差，考虑到当前所掌握的知识，故不采用此方法。 DS1302 时钟芯片 可以对年、月、日、星期 、时、分、秒 计时，具有闰年补偿功能，计时准确，使用方便，价格便宜，并且设有后备电源，在停电的情 况下也能保持芯片继续计时，与单片机的连线少，在编程时不用涉及到时间的算法，大大减少了编程量。 现已大量使用在高级电子时钟产品中。 因此，本次设计使用 DS1302 时钟芯片来提供时间信号。 二 DS1302 时钟芯片介绍 DS1302 是 DALLAS 公司的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，主要特 4 点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。 采用普通 晶振。 它可以对年、月、日、 星期 、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 ～。 采用三 线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。 DS1302 内部有一个 318 的用于临时性存放数据的 RAM 寄存器。 DS1302 提供了对后 备 电源进行涓细电流充电的能力。 在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 图 DS1302 引脚图 图 示出 DS1302 的引脚排列 ,其 中 Vcc1 为后备电源， Vcc2 为主电源。 在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 两者中的较大者供电。 当 Vcc2 大于 Vcc1＋ 时 ， Vcc2 给 DS1302 供电。 当 Vcc2 小于 Vcc1 时， DS1302 由Vcc1 供电。 X1 和 X2 是振荡源，外接 晶振。 RST 是复位 /片选线，通过把 RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。 RST 输入有两种功能：首先， RST 接通控制逻辑，允许地址 /送入移位寄存器；其次， RST 提供终止单字节或多字节数据的传送。 当 RST为高电平 时，所有的数据传送被初始化，允许对 DS1302 进行操作。 如果在传送过程中 RST置为低电平，则会终止此次数据传送， I/O 引脚变为高阻态。 上电运行时，在 Vcc≥ 之前， RST 必须保持低电平。 只有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST 置为高电平。 I/O 为串行数据输入输出端 (双向 )。 SCLK 始终是输入端。 第三节 显示元件的选择与介绍 一 显示元件的选择 在平常的电子设计中，最常用的显示元件有两种： LED 数码管和 LCD 液晶屏。 LED数码管有共阴极和共阳极两种。 价格低廉，亮度高，适合显示数字，但在实际电路中为了 5 使其正 常工作必须与三极管连接实现共阴极或共阳极，这样就增加了元器件的数量，使得连线增多，制作实物时焊接比较麻烦，容易出错。 LCD1602 液晶屏显示清晰，可以显示大量的文字和图形，并且功耗低、寿命长，它将LCD 控制器、驱动器、 RAM、 ROM 与液晶屏集成在一起，使用时只需输入命令和数据即可显示。 并且可以分两行显示数据，满足本次设计的要求。 在焊接时连线较少，因此，本次设计采用了 LCD 液晶屏来显示时间。 二 LCD1602 引脚图 及其功能 LCD1602 引脚图如图 所示： 图 LCD1602 引脚图 表 所示为 LCD1602 引脚功能： 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 数据 2 VDD 电源正极 10 D3 数据 3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据 4 RS 数据 /命令选择 12 D5 数据 5 R/W 读 /写选择 13 D6 数据 6 E 使能信号 14 D7 数据 7 D0 数据 15 BLA 背光源正极 8 D1 数据 16 BLK 背光源负极 表 引脚功能表 第 3 脚： VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱 ，接地时对比度最 6 高，对比度过高时会产生 “ 鬼影 ” ，使用时可以通过 一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚： RS。