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具有同步校时功能和测温功能的电子钟硬件设计论文.doc
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更新于2023-03-03
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本文通过对一个基于单片机的能实现定时,秒表,万年历,闹钟,通信等功能的多功能电子时钟的设计学习,详细介绍了单片机应用中的数据转换显示,液晶显示原理,键盘扫描原理,单片机的定时中断原理。从而达到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用。系统由STC89C52、温度检测芯片DS18B20、时钟芯片DS1302、液晶显示器LCD1602等部分构成,能实现时钟日历显示的功能,能进行时、分、秒的显示和实时温度显示。也具有日历计算和时钟、日历的校准,定时时间的设定和闹铃等功能.同时又可以与计算机进行通信,实现计算机对其读写的功能。
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目 录
摘要.......................................................................I
Abstract.................................................................II 目
录.......................................................................1
1 绪论...................................................................2
2 核心器件简介........................................................3
2.1 STC89C52...........................................................3
2.2 DS1302.............................................................6
2.3 DS18B20...........................................................10
2.4 MAX232............................................................13
2.5 LCD1602...........................................................14
3 系统硬件设计.......................................................18
3.1 系统硬件结构框图设计.............................................18
3.2 系统硬件原理图设计...............................................18
3.3 系统硬件电路说明................................................. 20
4 系统软件设计....................................................... 25
4.1 上位机(PC 机)软件设计.......................................... 25
4.2 下位机(单片机)软件设计........................................ 28
5 系统调试............................................................ 30
5.1 硬件调试.......................................................... 30
5.2 软件调试.......................................................... 33
总结.......................................................................40
1
致谢.......................................................................41
参考文献................................................................. 42
2 核心器件简介
2.1 STC89C52
2.1.1 STC89C52
简介
STC89C52 是宏晶科技公司生产的低电压,高性能 CMOS 8 位单片机。
片内含 8K byTES 的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和 256 byTES
的随机存取数据存储器(RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性
存储技术生产,与工业 80C52 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。
2.1.2 STC89C52 引脚图
STC89C52 引 脚
图
2.1.3
STC89C52
引脚
功能
P0 口:P0 口
是 一 个 8 位 漏 极
开路的双向 I/O 口。
作 为 输 出 口 , 每
位 能 驱 动 8 个
TTL 逻 辑 电 平 。
对 P0 端 口 写“ 1”
时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0 口也被作为低
8 位地址/数据复用。在这种模式下, P0 具有内部上拉电阻。在 'ash 编程时,
P0 口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要
2
外部上拉电阻。
P1 口:P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,p1 输出缓冲
器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,
此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻
的原因,将输出电流(IIL)。此外, P1.0 和 P1.2 分别作定时器/计数器 2 的
外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器 2 的触发输入(P1.1/T2EX)。在
'ash 编程和校验时,P1 口接收低 8 位地址字节。 引脚号第二功能 :
P1.0 T2(定时器/计数器 T2 的外部计数输入),时钟输出
P1.1 T2EX(定时器/计数器 T2 的捕捉/重载触发信号和方向控制)
P1.5 MOSI(在系统编程用)
P1.6 MISO(在系统编程用)
P1.7 SCK(在系统编程用)
P2 口:P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P2 输出缓冲
器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,
此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻
的原因,将输出电流(IIL)。在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部
数据存储器(例如执行 MOVX @DPTR)时,P2 口送出高八位地址。在这种
应用中,P2 口使用很强的内部上拉发送 1。在使用 8 位地址(如 MOVX
@RI)访问外部数据存储器时,P2 口输出 P2 锁存器的内容。在 'ash 编程和
校验时,P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。
P3 口:P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,p2 输出缓冲
器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,
此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻
的原因,将输出电流(IIL)。 P3 口亦作为 STC89S52 特殊功能(第二功
能)使用:
在 'ash 编程和校验时,P3 口也接收一些控制信号。 端口引脚第二功能:
P3.0 RXD(串行输入口)
P3.1 TXD(串行输出口)
P3.2 INTO(外中断 0)
3
P3.3 INT1(外中断 1)
P3.4 TO(定时/计数器 0)
P3.5 T1(定时/计数器 1)
P3.6 WR(外部数据存储器写选通)
P3.7 RD(外部数据存储器读选通)
此外,P3 口还接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号 。
RST——复位输入。当振荡器工作时,RST 引脚出现两个机器周期以上高电平
将是单片机复位。
2.1.4 STC89C52 主要性能参数
与 Mcs-51 产品指令和引脚完全兼容。8 字节可重擦写 FLASH 闪速存储器,
1000 次擦写周期。全静态操作:0HZ-24MHZ.三级加密程序存储器,256X8
字节内部 RAM,32 个可编程 I/0 口线,3 个 16 位定时/计数器,8 个中断源,可编
程串行 UART 通道,低功耗空闲和掉电模式。
2.1.5 STC89C52 功能特性
STC89C52 提供以下标准功能:8 字节 FLASH 闪速存储器,256 字竹内
部 RAM , 32 个 I/O 口线,3 个 16 位定时/计数器,一个 6 向量两级中断结构,
一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,STC89C52 可降至
OHz 的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电上作模式。空闲方式停止
CPU 的工作,但允许 RAM,定时/计数器.串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存 RAM 中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直
到下一个硬件复位。
2.2 DS1302
2.2.1 DS1302 简介
DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实
时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补
偿功能,工作电压为 2.5V~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。
4
2.2.2 DS1302 引脚图及内部结构图
DS1302 引脚图
DS1302 引 脚 定
义 : VCC1 为 后 备 电 源 ; VCC2 为 主 电 源 ; X1 和 X2 是 振 荡 源 , 外 接
32.768kHz 晶振;RST 是复位/片选线;SCLK 为时钟输入端;I/O 为串行数据
输入输出端(双向);GND 为电源地。
DS1302 内部结构图
2.2.3 DS1302 的结构及工作原理
DS1302 的控制字如图 1 所示。控制字节的最高有效位(位 7)必须是逻辑
1,如果它为 0,则不能把数据写入 DS1302 中,位 6 如果为 0,则表示存取
日历时钟数据,为 1 表示存取 RAM 数据;位 5 至位 1 指示操作单元的地址;最低
有效位(位 0)如为 0 表示要进行写操作,为 1 表示进行读操作,控制字节总是
从最低位开始输出。
7 6 5 4 3 2 1 0
1
RAM
/CK
A4 A3 A2 A1 A0
RD
/W
5
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