电子电工课程设计(多功能数字时钟万历)

物理与电子科学学院电子电工实验

基于DS1302多功能数字时钟--万年历

实验报告

实验名称：基于DS1302多功能数字钟

试验日期： 2014年 01 月 05 日

专业：电子信息工程

姓名：刘斌

班级：物电 1105 班

学号： 2011112030560

一、设计理念：

电子万年历是一个应用非常广泛的实用日常计时工具，带有显示温度，显示世纪，年，月，日，星期，时，分，秒和按键可调时间及其按键设置闹钟的功能，同时具有月末自动更新，闰年补偿功能，整点报时等多种功能。环境温度检测系统在日常生活和工业应用非常广泛，能实时采集周围的温度信息进行显示。

此系统是基于STC89C52单片机设计的，包含液晶显示模块，DS1302实时时钟模块，DS18B20温度采集模块，键盘扫描模块，蜂鸣器报警模块。STC89C52作为控制核心，具有功耗低，功能强等特点，电压可选3到5V电源供电。显示模块采用1602液晶动态显示，相对数码管而言经济实用，占用空间小，对于显示数字、字母最为合适，而且与单片机连线简单，占用IO口相对较少。实时时钟芯片DS1302是一款经济实惠功能强大的较新型产品，该器件提供RTC/日历，可外加器件实现定时闹钟等功能，如果检测到主电源故障，该器件可自动切换到备用电源供电，可以保证在断电情况下精准走时，计时。温度检测显示模块采用数字式温度传感器DS18B20，该芯片具有精度高，测量范围广等优点，易与单片机连接，模块电路组成简单并同时具有温度报警功能。

关键词：STC89C52，DS1302，DS18B20，1602液晶显示，电子万年历，采集设备周围环境温度、整点报时，闹钟时分通过按键设置，时、分、秒、年、月、日、星期通过按键进行调节校准……

二、设计思路:

核心控制体：STC89C52单片机

实时时钟芯片：DS1302

数字式温度传感器：DS18B20

总共设有四个按键，为节约资源考虑，每个按键都有多种功能。四个按键分别标号为key1,key2,key3,key4。第一次按下key2,key3,key4都没有反应，首先按下key1键可选择指针位置，key2键为加键，key3为减键，key4键为闹钟设置清零键。操作简单，按键灵活。整点报时功能，可以按下key4键终止报警。

系统设计框图：

系统硬件需求介绍：

STC89C52单片机一片，DS1302实时时钟芯片一个，DS18B20数字式温度传感器一个，+5V 无源蜂鸣器一个，12MHZ 、32KHZ 晶振各一个，多个按键和开关，常用电容电阻，连接线，三极管，二极管若干，滑动变阻器一个，+3V 纽扣电池一个。 主

控 模

块 时钟模块

温度检测显示

1602显示模块 键盘扫描模块 闹钟模块

三、实施方案：

1、单片机核心控制模块：

核心控制器件选用STC89C52单片机。STC89C52单片机为40管脚双列直插芯片，它是一种高性能，低功耗的8位CMOS微处理器芯片，市场应用最多。而且价格便宜，控制方便，便于应用有4个I/O 口分别为P1,P2,P3,P4。其中每一个管脚都能做独立的输入输出管脚，它的第9脚位复位管脚，接上电容和上拉电阻再带个开关构成复位电路。18,19管脚接外部晶振和两个微调电容构成外部晶振电路。单片机，复位电路，晶振，5V电源构成单片机最小系统。其中与AT89C52单片机管脚连接如下图：

2、实时时钟电路模块：

DS1302引脚排列:如下图

引脚说明：

1)1脚，Vcc2：后备电源，此设计中接+3V纽扣电池；8脚，VCC1：主电源，接+5V。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＋0.2V 时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。

2）X1、X2即2脚3脚：振荡源，外接32.768kHz晶振。

3）4脚END，接地端。

4）5脚RST：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/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。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>2.0V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。

5）I/O为串行数据输入输出端(双向）。

6）SCLK为时钟输入端。

**特别注意：5，6，7脚在硬件电路实现中，必须接上拉电阻，接+5V.

3、DS18B20 工作模块：

DS18B20 的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。

DS18B20 的主要特征：

全数字温度转换及输出。

先进的单总线数据通信。

最高 12 位分辨率，精度可达土 0.5摄氏度。

12 位分辨率时的最大工作周期为 750 毫秒。

可选择寄生工作方式。

检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F)

内置 EEPROM，限温报警功能。

64 位光刻 ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。

多样封装形式，适应不同硬件系统。

4、液晶显示模块：

1602字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，本设计采用16列*2行的字符型LCD1602带背光的液晶显示屏。

引脚接口说明：

第1脚：VSS为地电源。

第2脚：VDD接5V正电源。

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：R/W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R/W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R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W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脚：背光源正极。

第16脚：背光源负极。

5、蜂鸣器电路模块

本实验设计中蜂鸣器用CS8050三极管驱动，蜂鸣器用5V的无源蜂鸣器，并接一个发光二极管作为指示灯，同时在负极串接一个限流电阻，数据端口接P3^7.