单片机控制的LED显示电子钟的设计
摘要：随着单片机技术的飞速发展，在其推动下，现代的电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高。
时间就是金钱、时间就是生命、准确的掌握时间和分配时间对人们来说至关重要，时钟是我们生活中必不可少的工具。电子钟的设计方法有很多种，但是基于单片机并通过LCD显示的电子时钟具有编程灵活、精确度高、便于携带、显示直观等特点。
利用STC89C52单片机对DS1302时钟芯片进行读写操作并通过1602字符液晶显示实时时钟信息，这样便构成了一个单片机电子时钟。
关键词：单片机，电子时钟，STC89C52
引言
概述：
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间，对人们来说是非常宝贵的，准确的掌握时间和分配时间对人们来说至关重要。因此自从时钟发明的那刻起，就成为人类的好朋友。随着时间的流逝，科学技术的不断发展和提高，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好、更方便、更精确的显示时间，这就要求人们不断设计研发出新型的时钟。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。
高精度的计时工具大多数都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，不需要经常调校。数字式电子钟用集成电路计时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。
时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在单片机的应用系统中，时钟有两个方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时器/计数器来实现；二是用专门的时钟芯片实现。
研究目的：
通过利用STC89C52单片机和DS1302芯片以及外围的按键和LCD显示器等部件，设计一个基于单片机的电子时钟。设计的电子时钟通过液晶显示器显示，并能通过按键对时间进行设置。
第1章 设计要求与方案论证
1.1 设计要求：
① 具有年、月、日、星期、时、分、秒显示功能
② 具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能
③ 具有12/24小时切换显示功能
1.2 系统基本方案选择和论证
1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证：
方案一:
采用STC89C52芯片作为硬件核心。STC89C52内部具有8KB ROM 存储空间,512字节数据存储空间，带有2K字节的EEPROM存储空间，与MCS-51系列单片机完全兼容,STC89C52可以通过串口下载。
方案二:
采用AT89S52。AT89S52片内具有8K字节程序存储空间，256字节的数据存储空间没有EEPROM存储空间，也与MCS-51系列单片机完全兼容，具有在线编程可擦除技术。
两种单片机都完全能够满足设计需要，STC89C52相对ATS89C52价格便宜，且抗干扰能力强。考虑到成本因素，因此选用STC89C52。
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
单片机经过1、2、3、3代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强I/O功能及较好的结构兼容性方向发展。其发展趋势不外乎以下几个方面：
（1）、多功能
单片机中尽可能地把所需要的存储器和I/O口都集成在一块芯片上，使得单片机可以实现更多的功能。比如A/D、PWM、PCA（可编程计数器阵列）、WDT（监视定时器---看家狗）、高速I/O口及计数器的捕获/比较逻辑等。
有的单片机针对某一个应用领域，集成了相关的控制设备，以减少应用系统的芯片数量。例如，有的芯片以51内核为核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解码器、CAN或者I*I*C总线控制器等，LED、LCD或VFD显示驱动器也开始集成在8位单片机中。
（2）、高效率和高性能
为了提高执行速度和执行效率，单片机开始使用RISC、流水线和DSP的设计技术，使单片机的性能有了明显的提高，表现为：单片机的时钟频率得到提高；同样频率的单片机运行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，单片机的寻址能力、片内ROM（FLASH）和RAM的容量都突破了以往的数量和限制。
由于系统资源和系统复杂程度的增加，开始使用高级语言（如C语言）来开发单片机的程序。使用高级语言可以降低开发 难度，缩短开发周期，增强软件的可读性和可移植性，便于改进和扩充功能。
（3）、低电压和低功耗
单片机的嵌入式应用决定了低电压和低功耗的特性十分重要。由于CMOS等工艺的大量采用，很多单片机可以在更低的电压下工作（1.2V或0.9V），功耗已经降低到uA级。这些特性使得单片机系统可以在更小电源的支持下工作更长的时间。
（4）、低价格
单片机应用面广，使用数量大，带来的直接好处就是成本的降低。目前世界各大公司为了提高竞争力，在提高单片机性能的同时，十分注意降低其产品的价格。
下面大致介绍一下单片机的主要应用领域和特点。
【1】家用电器领域
用单片机控制系统取代传统的模拟和数字控制电路，使家用电器（如洗衣机、空调、冰箱、微波炉、和电视机等）功能更完善，更加智能化和易于使用。
【2】办公自动化领域
单片机作为嵌入式系统广泛应用于现代办公设备，如计算机的键盘、磁盘驱动、打印机、复印机、电话机和传真机等。
【3】商业应用领域
商业应用系统部分与家用和办公应用系统相似，但更加注重设备的稳定性、可靠性和安全性。商用系统中广泛使用的电子计量仪器、收款机、条形码阅读器、安全监测系统、空气调节系统和冷冻保鲜系统等，都采用了单片机构成的专用系统。与通用计算机相比，这些系统由于比较封闭，可以更有效地防止病毒和电磁干扰等，可靠性更高。
【4】工业自动化
在工业控制和机电一体化控制系统中，除了采用工控计算机外，很多都是以单片机为核心的单片机和多机系统。
【5】智能仪表与集成智能传感器
目前在各种电气测量仪表中普遍采用了单片机应用系统来代替传统的测量系统，使得测量系统具有存储、数据处理、查询及联网等智能功能。将单片机和传感器相结合，可以构成新一代的智能传感器。它将传感器变换后的物理量作进一步的变化和处理，使其成为数字信号，可以远距离传输并与计算机接口。
【6】现代交通与航空航天领域
通常应用于电子综合显示系统、动力监控系统、自动驾驶系统、通信系统以及运行监视系统等。这些领域对体积、功耗、稳定性和实时性的要求往往比商用系统还要高，因此采用单片机系统更加重要。
目前，我国生产很多型号的单片机，在此，我们采用型号为STC89C52的单片机。因为： STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 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，兼容标准MCS-52指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C52提供了高性价比的解决方案。
STC89C52是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，STC89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
毕业设计说明书目录
引言 4
概述 4
研究目的 4
第1章 设计要求与方案论证 5
1.1 设计要求： 5
1.2 系统基本方案选择和论证 5
1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证： 5
1.2.2 显示模块选择方案和论证： 7
1.2.3 时钟芯片的选择方案和论证： 7
1.3 电路设计最终方案决定 7
第2章 主要元件介绍 7
2.1 STC89C52介绍 7
2.1.1 STC89C52主要功能及PDIP封装 7
2.1.2 STC89C52引脚介绍 8
2.1.3 STC89C52最小系统电路 9
2.2 DS1302时钟芯片介绍 .........................................10
2.2.1 DS1302概述 ............................................10
2.2.2 DS1302引脚介绍 .......................................10
2.2.3 DS1302时钟电路........................................11
2.2.4 DS1302使用方法 ........................................11
2.3 1602字符液晶介绍 ............................................13
2.3.1 1602液晶概述 13
2.3.2 1602引脚介绍 13
2.3.3 1602字符液晶使用方法 14
2.4 键盘控制电路................................................17
第3章 系统硬件设计 18
3.1 电路设计框图 18
3.2 系统硬件概述 18
第4章 系统的软件设计 18
4.1 Keil软件介绍 18
4.2程序流程框图 21
4.3 软件设计概述 23
4.4主函数 23
4.5显示时间、日期、周子函数 24
4.6液晶及DS1302初始化函数 25
第5章 系统仿真及仿真软件介绍 26
5.1 PROTUES软件介绍 26
5.2 Protel 99 se介绍 26
5.3 电子钟系统仿真 28
第6章 调试与功能说明 29
6.1 硬件测试与硬盘调试 29
6.2软件调试问题及解决............................................29
附录.................................................................30
附录一...............................................................30
附录二...............................................................31
参考文献.............................................................39
参考文献
[1]陈权昌,李兴富.单片机原理及应用.广州:华南理工大学出版社,2007.8
[2]李庆亮.C语言程序设计实用教程.北京:机械工业出版社,2005.3
[3]杨志忠.数字电子技术.北京:高等教育出版社,2003.12
[4]及力.Protel 99 SE原理图与PCB设计教程.北京:电子工业出版社,2007.8
[5]徐江海.单片机实用教程.北京:机械工业出版社,2006.12
[6]胡宴如.模拟电子技术.北京:高等教育出版社,2008.6
[7] 刘宁.单片机多功能时钟的设计.浙江:浙江海洋学院,2009.
[8] 汪文，陈林.单片机原理及应用.湖北:华中科技大学出版社,2007.
[9] 康华光.电子技术基础数字部分.北京:高等教育出版社,2008.
[10] 杨欣．电子设计从零开始.北京:清华大学出版社,2005.
[11] 唐勇.基于单片机的电子钟的设计.湖南:湖南工学院,2007.
[12] 邢小杰.单片机电子时钟设计.中国科技博览,2009
