基于51系列单片机工程训练实验报告
科学技术学院
SCIENCE & TECHNOLOGY COLLEGE OF
NANCHANG UNIVERSITY
《工程训练》报告
REPORT ON ENGINEERING TRAINING
题目基于51系列单片机电子时钟设计和制作
学科部、系：信息学科部自动化系
专业班级：092电气
学号：
学生姓名：
指导教师：吴静进涂剑鹏何尚平起讫日期：2011-10-10—2011-10-21
基于51系列单片机电子时钟设计和制作
专业：092电气学号：学生姓名：指导教师：吴静进涂剑鹏何尚平
摘要
随着微电子技术和超大规模集成电路技术的不断发展，家用电子产品不但种类日益丰富，而且变得更加经济实用，单片微型计算机体积小、性价比高、功能强、可靠性高等独有的特点，在各个领域得到了广泛的应用。数字钟是一种应用非常广泛的日常计时工具，数字显示的日历钟已经越来越流行，特别是适合在家庭居室、办公室、大厅、会议室、车站和广场等使用。LCD数字显示的日历钟显示清晰直观、走时准确、可以进行夜视，并且还可以扩展出多种功能。功能也越来越齐全，除了时、分、秒显示及闹铃。但通过我们对各种电子钟表、历的不断观察总结发现目前市场的钟、历都存在一些不足之处，比如：时钟不精确、产品成本太高、无环境温度显示等，这都给人们的使用带来了某些不便。为此设计了一种功能全面、计时准确、成本低廉的基于51单片机的多功能数字钟设计。
现今，高精度的计时工具大多数都是使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式的电子钟用集成电路计时，译码代替机械式转动，用led显示器代替显示器代替指针来显示时间，减小了计时误差，这种表有时，分，秒显示功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。
基于51系列单片机的是一款以AT89C51单片机为基础，以时钟日历芯片DS1302为核心的电子时钟的设计。该电子时钟可实现以下功能：显示年、月、日、星期、小时、分钟、秒钟等。时钟芯片DS1302N内置锂电池，可以在掉电情况下工作十年。
关键词：DS1302 51单片机日历时钟 AT89S52单片机
目录
第一章基于51系列单片机电子时钟设计和制作...................................... - 3 - 1.1 基本目的...................................................................................................... - 3 - 1.2 基本要求...................................................................................................... - 3 - 1.3 DS1302时钟芯片 ............................................................ 错误！未定义书签。
1.4 AT89S52 ...................................................................................................... - 3 - 1.5 LCD160
2...................................................................................................... - 3 - 1.6 原理图 ............................................................................ 错误！未定义书签。
1.7 程序流程图 .................................................................................................. - 5 - 1.8 电子时钟源程序 ........................................................................................... - 5 - 第二章PCB板的制作与元器件的安装....................................................... - 8 -
2.1 PCB板的制作流程介绍 ................................................................................ - 8 - 2.2 生成PCB图及制板 ...................................................................................... - 9 - 2.3 安装元器件 .................................................................................................. - 9 - 第三章功能实现与测试报告......................................................................... - 9 - 第四章心得体会........................................................................................... - 10 -
第一章基于51系列单片机电子时钟设计和制作
1.1 基本目的
此次工程训练选择使用51系列单片机来制作日历时钟。学生通过实训了解相关芯片的基本结构、工作原理、特性和参数以及由它们构成的日历时钟的工作原理、原理图的设计和参数的计算、元器件的选用、计算机软件实现硬件的仿真、PCB板的设计、电路的安装和调试，最后完成达到技术指标要求的标准产品。
1.2基本要求
1、依据性能指标和器件状况，设计日历时钟电子电路，并计算器件参数确定选择器件；
2、以本工程训练为实例先学习Altium Designer基本知识，并运用其绘制日历时钟原理图和PCB图；
3、掌握电子电路板制作的全过程，实现日历时钟的制作；
4、测试日历时钟的各项性能指标，可以实现分别调整秒，分，时，年，月，日，星期。
1.3 DS1302时钟芯片
这款芯片的第8脚可以接备用电池，较低的功耗让他可以断点运行较长的一段时间，电路图如下
DS1302[1]是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，工作电压宽达2.5～5.5V。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31×８的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源／后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。
1.4 AT89S52
At89s52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。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。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供
高灵活、超有效的解决方案。 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，2 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2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。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程Flash AT89S52
1. 5 LCD 1602
我们使用的是蓝色lcd，字符段显示为黄色，非常漂亮。
下面是他的原理图
LCD1602采用标准的16脚接口，其中:
第1脚：GND为地电源
第2脚：VCC接5V正电源
第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个1K的电位器调整对比度
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。
第15～16脚：空脚
1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，如表1所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”
1.6原理图
1.7程序流程图
图一：主程序流程图
图二：定时中断程序流程图
图三：调时功能流程图
1.8 电子时钟源程序
第二章 PCB 板的制作与元器件的安装
2.1 PCB 板的制作流程介绍
PCB 板制作的一般流程：
↓
↓
2.2生成PCB图及制板
打印PCB图，热转印，腐蚀，钻孔，完成PCB板的制作。
2.3 安装元器件
利用烙铁焊锡焊接，对照原理图或PCB图焊接安装元器件。（注意焊接要牢固不要有虚焊点）
第三章功能实现与测试报告
安装好元器件后，检查线路。接通电源，看电源灯是否亮起，通过调节滑动变阻器，让lcd的驱动电压处于合适的位置，此时lcd会显示黄色的色块，然后连接电脑，看是否有发现新硬件的响应。如果出现问题，可断开电源，测试没有电压部位的元器件是否存在有虚焊的情况，用万用表的蜂鸣档检测是否有短路或是开路。对电路整体进行分析排查，看是否有元器件因为某点的短路而烧坏的，逐级进行。反复调试，直到找到原因所在。
调试完成后，使用程序下载接口将程序烧录进去，此时lcd上面会显示程序中设定好的时间。通过tab按钮选择需要更改的位置，然后通过加一键，减一键来更改，看进位是否出错。Reset键可以使时钟恢复到初始的状态。最后，调试成功，交作品。
第四章心得体会
在两个星期的工程训练里，我学到了很多东西。此次工程训练主要运用的是51单片机，单片机虽然是上个学期学的科目，但通过之前的预习，在工程训练中能够较熟练地运用其中。
在此次工程训练中，我学会了查看厂家的资料来学习芯片的使用是一件很有用的事；了解了从设计到成品整条流程，对我们以后从事相关行业有很大的帮助。
我还学会了使用Altium designer，通过Altium designer学会了电路原理图的绘制，画元件库里没有的元件，和元件的封装，电路元件在电路板上的排布。元件的排布是最复杂的工作。（1）要消除跳线，（2）要考虑电路板的大小，元件要能放得下，而且布局要合理。（3）要注意焊盘的大小要注意导线的粗细问题，当导线通过的是大电流的时候要把图上的导线加粗。这次工程训练意义非凡，我感触良多，受益匪浅。大体掌握了Altium designer 软件的使用。最后，感谢指导我们工程训练的几位老师给我们提供的帮助和指导。
总结：
参考文献（References）：
[1] 代启化.基于Proteus的电路设计与仿真[J].现代电子技术.2006,第19期.
[2] 曹洪奎;马莹莹基于Proteus单片机系统设计与仿真[J]. 辽宁工学院学报07年04期
[3] 侯玉宝基于Proteus的51系列单片机设计与仿真[M]电子工业出版社，2008.270～288
[4] 蔡希彪,曹洪奎; 单片机电子时钟系统的设计与仿真 [J];中国科技信息; 2007年04期
[5] 方怡冰.单片机课程的教学与实验改革[J].电气电子教学学报.2006，第3期.
[6] 刘文秀.单片机应用系统仿真的研究[J].现代电子技术.2005, 第286 期
[7] 张友德.单片微型机原理、应用与实验[M].上海：复旦大学出版社，2003.225～256.
[8] 李光飞.单片机设计实例指导[M].北京：北京航空航天大学出版社,2004.5,96～100.
[9] 胡汉才单片机原理及其接口技术[M]. 北京：清华大学出版社 , 1996.89～110.
[10] 杨立民.单片机技术及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社.1997.90～120.
[11]Well．Multiple-modulator fraction-n divider[P]．US Patent，5038117．1986-02-02
[12]Brian Miller．A multiple modulator fractional divider[J]．IEEE Transaction on
instrumentation
[13]参考网站：https://www.360docs.net/doc/9c1659037.html,/
工程训练成绩评定表
时间：年月日