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
方案论证与比较 2
方案确定 3
第2章硬件设计 4
单片机最小系统 4
时钟模块 5
DS1307的引脚功能 5
DS1307的内部结构 6
DS1307的读写操作 7
DS1307硬件电路设计 8
闹铃模块 9
键盘模块 9
LCD显示模块 10
LCD1602的引脚功能 10
LCD1602的显示操作 11
电源模块 15
第3章软件设计 16
系统流程图 16
液晶显示模块流程图 16
键盘处理模块流程图 17
第4章软件设计 22
软件系统方框图 22
22
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
本设计以AT89C51单片机为核心,以实时时钟芯片DS1307和液晶显示LCD1602为主体设计了一款简易数字时钟。该时钟系统主要由单片机最小系统、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。软件程序采用均采用C语言编写,便于移植与升级。报告详细介绍了整个系统的硬件组成结构、工作原理和系统的软件程序设计。
关键词数字时钟;单片机;DS1307;LCD1602
第1章设计方案
方案论证与比较
方案一: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:输入人机界面部分、FPGA核心功能部分和输出界面部分,其系统设计框图如图1-1所示。
图1-1 基于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。外围主要有串行通信器件实时时钟芯片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。
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
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、复位电路等组成如图2-1所示。主要负责各个模块的初始化工作;读取并处理时间;处理按键响应;控制液晶实时显示等。
图2-1 单片机最小系统
主控制器AT89C51单片机与MCS51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RAM,可以在线下载程序,易于日后的升级。
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