基于 51 单片机的电子时钟设计

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9 C0 F! P) h  j. F/ ~; B基于 51 单片机的电子时钟设计
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摘 要：单片机,是集 CPU ,RAM ,ROM ,定时器，计数器和多种接口于一体的微控制器。自20 世纪 70 年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注。它体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易，广泛应用于智能生产和工业自动化上。
本系统为基于DS12C887 的 多功能电子钟 ，以STC89C51单片机 作为主控芯，采用实时时钟芯片DS12C887，使用 1602 液晶作为显示输出。该系统走时精确，具有闹钟设置，时间模式切换，秒表以及可同时显示时间、日期等多种功能。本文将详细介绍STC89C51单片机和DS12C887 时钟芯片的基本原理，从软件和硬件电路的实现两大方面进行分析。
" N2 V8 [& k' B6 Z$ N/ @/ y# U【关键词】：STC89C51 单片机 液晶屏 时钟芯片 蜂鸣器


) m. n$ I) G+ Z4 p: x& l目 录
前 言 ................................................................. 1
, y- J2 b! s; i3 l" R. Q7 t0 S0 l# Q一、方案选型： ......................................................... 2
二、系统硬件设计 ....................................................... 3
" ^" a8 n; `) g7 C( {0 i% H2.1 51 单片机最小系统设计 ........................................... 3
9 e4 Z6 |( K: }3 a2 h! M$ u7 t2.2 电源供电电路设计................................................ 3
- G- M! q, o9 a, ~/ s2.3 串口通信电路设计................................................ 4
) n; m1 D# d# x1 x# p2.4 时钟芯片电路设计................................................ 4
2.5 LCD显示电路设计................................................. 6
  i8 ?* a; z) [2.6 报警电路设计.................................................... 6
3 f7 S6 L/ h0 j1 H8 K" o. c' `6 E2.7 键控电路设计.................................................... 6
- P7 L! Q7 Y- E三、系统软件设计 ....................................................... 7
9 a' g* v; P! k2 r% u8 ?3.1 系统程序流程图设计.............................................. 7
3.2 系统程序设计 （见附录）........................................ 9
* J6 \9 {2 Y0 K4 [四、总结 ............................................................... 9
: g2 C4 T3 B9 ^$ f! U: f# c4.1 作品功能、特色.................................................. 9
4.2 综合设计的体会.................................................. 9
参考文献 .............................................................. 11
附录 .................................................................. 12


前 言
随着科学技术的不断发展 , 人们对时间计量的要求越来越高 。在当今社会，电子时钟已经得到相当广泛的应用，产品多样，发展更是多元化。本作品是以STC89C51单片机 作为主控芯片，使用 12MHZ的晶振，使用专用时钟日历芯片DS12C887 产生时间信息，时间精确。软件部分以C语言为主体，用 1602LCD液晶屏显示输出信息，输出信息量多，更直观、人性化。该时钟可实现人机交互，可通过提供的键盘对其进行调整。系统具有以下功能:年、月、日、时、分、秒显示；12 小时/24 小时模式切换，在 12 小时模式中，用AM和PM区分上午和下午；秒表功能；整点闹铃和报时功能，且闹钟可设置多组。本次设计的电子时钟系统由单片机最小系统，1602LCD液晶屏,时钟芯片,调整按键，蜂鸣器，电源五大部分组成。


一、方案选型：
我们在设计电子时钟时遇到了芯片选型的问题，以下是三个设计方案：

8 S; v& F8 I+ x% k& K方案一：DS1302+数码管
# ?: m/ H6 ^7 j9 l2 f3 PDS1302 的使用非常方便，而且价格便宜而数码管显示的也很清楚，特别是显示时间很直观。但在制作过程中我们发现了这方案的一些问题。DS1302 是不自带电池，虽然可以通过外接纽扣电池来达到断电走时继续的目的，但在实际调试中会发现这是比较困难的。因为 DS1302 上电需要复位，而复位就会把正确的走时清零。如果不复位，DS1302 会出现各种各样的问题，如不走时、读出乱码等。要解决这个问题需要增加如 2402 等存储器，上电后先存储时间值，再复位。这么做无疑增加了电路设计和软件设计的复杂度。而使用数码管显示，虽然价格也便宜，显示效果好，但多位的数码管在动态扫描的时候会出现闪烁。如果少用几位，用切换的方法查看日期，时间等信息又显得麻烦。

( e) |" ]0 F* |1 [  T  B方案二：DS12C887+1602LCD 液晶屏
2 s- N. w% [# i. L1 FDS12C887 时钟芯片功能丰富价格适中，能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒以及时间模式转换等的时间信息，芯片内部增加了世纪存储器，从而利用硬件电路解决了“千年”的问题。DS12C887 时钟芯片中还自带有锂电池，单片机掉电后时钟芯片内部的时间信息可以保持十年之久。1602LCD 液晶屏可以输出 2 行，每行显示 16 个字符。虽然 1602LCD 液晶屏较昂贵，但是该液晶屏显示清晰且不会闪烁，由于液晶屏是数字式的，因此和单片机系统的接口简单，操作方便。1602LCD 液晶屏的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动 IC 上，因而耗电量比其它显示器要少得多，功耗较低。以上两种元件的程序编写简单，适用于多方面的应用。
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4 N" ~8 q3 L8 e方案三：SD2068+1602LCD 液晶屏
SD2068 实时时钟芯片功能更加丰富，它除了具备有 DS12C887 时钟芯片的功能，另外还内置时钟精度数字调整功能，可以在很宽的范围内校正时钟的偏差；内置上电复位电路及指示位；内置电源稳压,内部计时电压可低至 1.5V。该芯片为工业级产品，是在选用实时时钟 IC 时的理想选择。但是该芯片是一款新型的芯片，使用并不广泛，操作不方便，可能会出现芯片不稳定等的因素。
因此由以上三种方案进行比较，我们选择方案二来设计电子时钟。以 STC89C51为主控芯片，DS12C887 为时钟芯片，1602LCD 液晶屏作为显示器。程序控制 DS12C887时钟芯片实现小时,分,秒和年,月,日的计时，并在 1602LCD 液晶屏上显示出来。通过按键对 12 小时/24 小时显示模式切换。当时间走到程序所设定的时间时，蜂鸣器响起，起到闹铃功能。当要显示秒表计时时，可以通过按键切换来实现。

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