多功能电子钟设计
摘要：随着电子信息技术的不断发展，电子设备已经渗入了人们生活中的各个领域，使得人们的生活已经离不开这些电子设备了。由于现在人们的生活都具有一定的规律，时间观念对人们来说已经很重要了，所以几乎所以家庭都有一个电子时钟。时钟的发展也很迅速，由古老的机械式的逐渐发展为如今的电子式的，而且很多电子设备都自带时钟模块，例如最常见的手机，自带时钟和闹钟功能。所以人们的生活对时钟已经产生了依赖性。
针对电子钟对人们生活产生了一定影响的现象，本次设计选题为多功能电子钟，主要设计出一个电子时钟，可以显示阳历和农历，而且还增加了闹钟的功能。本次设计主要使用单片机为主控制器，使用DS1302时钟芯片提供时钟信息来源，使用蜂鸣器当作闹钟，使用LCD1602作为显示器，还可以通过按键调整时间。这样就可以设计出一个简单的多功能电子钟。
关键词：单片机，时钟芯片，DS1302，LCD1602，闹钟
1引言
1.1 背景
在这个电子信息产业迅速发展的时代，电子设备已经渗入了人们生活中的各个领域，使得人们的生活已经离不开这些电子设备了。由于现在人们的生活都具有一定的规律，时间观念对人们来说已经很重要了，所以几乎所以家庭都有一个电子时钟。时钟的发展也很迅速，由古老的机械式的逐渐发展为如今的电子式的，而且很多电子设备都自带时钟模块，例如最常见的手机，自带时钟和闹钟功能。所以人们的生活对时钟已经产生了依赖性。
单片机在如今的电子产品市场中占据了极其重要的地位，几乎大都数的电子设备都是基于单片机微控制器开发出来的，很多电子时钟模块都是基于微控制器开发的。通过单片机设计出来的电子钟的体积可以做到很小，使得如今的电子钟都是体积小、便携式、多功能的。
1.2 目的及意义
既然如今的电子信息技术发展的很迅速，各式各样的电子器件都向着体积小、功能多、稳定可靠、使用的目标发展，而实时时钟模块产品也越来越多，体积也越来越小，功能也越来越强大，电子时钟遍布了生活的每个角落，比如家庭，广场，汽车站和火车站等，都随处可见,电子时钟已经成为了人们生活中必不可少的必需品。虽然市场中已经有各种各样的时钟产品，而且功能多样化，外形也很漂亮，本文针对电子钟的普遍使用，设计一个多功能电子钟，可显示正常的日期和时间，还能显示农历日期，另外加了一个闹钟的功能，大多数电子中都有闹钟的功能。
设计这样一个多功能电子钟电路，仅需使用单片机、时钟芯片、显示屏、按键和蜂鸣器就能够实现特定的功能，电路设计也很简单，元器件价格也便宜，编程也很简单，对于平常的使用情况，设定的功能已经能够满足需求，所以设计这样一个电路具有一定的使用价值。
2 设计方案
本章主要介绍本次设计的主要方案，对电路中使用的硬件元器件进行选取，之后介绍了设计的总体方案框架。
2.1 硬件设计方案
本节针对电路中使用到的各个电路模块进行方案选择。主要包括主控芯片模块、时钟芯片模块、显示电路模块、按键电路模块、闹钟电路模块。
2.1.1 主控芯片选择方案
方案一：使用AT89C52作为主控芯片。AT89C52是Atmel公司的一个低压高性能的8位微控制器，芯片本身自带8K字节的非易失性FLASH存储器和256字节的易失性的数据存储器RAM，此芯片可以与其他同类的MCS-51系列单片机兼容。AT89C52有40个引脚，可达32个可编程的I/O口，有3个16bit的可编程的定时计数器，5个中断源，P3口还具有第二功能，在单片机行业中使用的很广泛。
方案二：使用STC89C52作为主控芯片。STC89C52单片机是STC公司的一个高性能、低功耗的8位微处理器，芯片本身自带8K字节的FLASH存储器和512字节的数据存储器RAM，与同类的MCS-51系列单片机完全兼容。STC89C52不仅具备AT89C52的所有硬件资源，还有AT89C52不具备的功能，有内置的4K字节的EEPROM，还有Max810复位电路，系统机器周期分为6T和12T可选，最高运行频率可达35MHz。
综上所述，选择STC89C52，因为STC89C52功能比AT89C52多，运行速度快，容量比较大，对于本设计来说很有利。
2.1.2 时钟芯片选择方案
方案一：使用定时器计数模拟时钟。使用单片机自身定时器的定时功能，设定一个固定的定时中断时间，例如1S中断，每到1S中断，秒计数加1，依次类推，分别算出分和时，通过这种方式来提供当前日期时间的值。此方法简单，使用单片机自身资源，减少硬件电路的设计，但是时间基准精度不高，不稳定。
方案二：使用DS1302时钟芯片作为时钟电路。DS1302是美国DALLAS公司生产的实时时钟芯片，具有涓细电流充电的能力和低功耗的特点。DS1302可以自动的对具体的日期和时间进行计时，而且还具有闰年补偿等许多功能。DS1302接口简单，价格便宜，使用方便，供电电压低，与单片机仅需要3跟线就可以通信。DS1302还可以外接备用电池，主电源掉电后，备用电池给DS1302供电，保证时钟数据不会丢失，而且时钟芯片内部时钟正常运行。
综上所述，选择方案二，因为DS1302是稳定可靠的实时时钟芯片，与单片机的连接也很简单，具有掉电保存数据的功能。
2.1.3 显示电路选择方案
方案一：使用LED数码管，LED数码管是由8个发光二极管组成，8个LED发光二极管的排列形状类似一个8字，根据LED的连接方式，LED数码管分为共阳极和共阴极。LED数码管是一种低功耗的器件，通常用来显示0~F字母，LED数码管的驱动方式很简单，通常情况仅需简单的三极管就可以驱动多个数码管，有时候不需要驱动电路就可点亮数码管。LED数码管还可以显示小数点，数码管的扫描方式可分为静态和动态。一般使用的是动态显示方式，这样功能体现LED数码管的使用价值。
方案二：使用LCD1602显示屏。LCD1602显示屏是一种字符型的点阵显示屏，其内部显示的每个字符都是有一个个的点阵块组成的，一个字符通常用5*7点像素显示，LCD1602一共可以显示16*2个可见的字符，分为2行显示，每行显示16个字符。LCD1602通常用来显示字母、数字和符号，每个字符显示之间具有一定的间距，可以清楚的显示每个字符。LCD1602与单片机的连接方式简单，仅需数据端口和控制端口就可以通信，LCD1602使用寿命长，使用方便。
综上所述，选择方案二，因为LCD1602能够显示数码管显示不了的字符，LCD1602功能多，显示效果好，电路连接简单，使用方便。
2.1.4 按键电路选择方案
方案一：使用独立按键，顾名思义，就是每个按键之间相互独立，互不干涉，互不影响。独立按键一般使用上拉电阻接到电源VCC，当按键为按下时，端口电平为高电平，当按键按下时，端口电平为低电平，通过端口电平的变化辨别按键是否按下。独立按键电路与单片机之间的连接方式极其简单，编写程序也很简单，使用方便。当使用的按键数量不是很多的情况下，可以考虑使用独立按键，当按键数量很多的情况下就不能选择次方案，非常占用单片机IO资源。
方案二：矩阵按键就是所有的按键的连接方式类似矩阵形式，每个按键之间都有关系，行与列之间具有明显的关系。矩阵按键相对于独立按键来说，电路连接复杂，程序编写复杂，但是用个好处就是，在按键数量很多的情况下使用矩阵按键可以节省大量的单片机IO资源。
综上所述，选择独立按键。因为本设计中使用的按键数量很有限，独立按键连接简单，使用方便，编程简单，所以选择独立按键。
目录
1 引言 1
1.1 背景 1
1.2 目的及意义 1
2 设计方案 2
2.1 硬件设计方案 2
2.2 总体方案 4
2.3 设计的功能 5
3 硬件设计 5
3.1 单片机 5
3.2 复位电路设计 6
3.3 晶振电路设计 7
3.4 按键电路设计 7
3.5 时钟电路设计 8
3.6 闹钟电路设计 9
3.7 显示电路设计 9
4 软件设计 10
4. 1 主函数设计 10
4.2 定时器0部分程序设计 11
4.3 LCD1602显示部分程序设计 13
4.4 EEPROM部分程序设计 15
4.5 DS1302部分程序设计 17
4. 6 按键部分程序设计 19
5 系统仿真 21
结论 22
致谢 23
参考文献 24
附 录 25
参考文献
1 单片机通信技术与工程实践，求是科技编著，人民邮电出版社，2005.
2 谭浩强. C语言程序设计. 清华大学出版社，2006.
3 童诗白,华成英. 模拟电子技术基础[M]. 高等教育出版社，2001.
4 周惠潮. 常用电子元件及典型应用. 北京：电子工业出版社，2005.
5 郭强，李维缇编著. 液晶显示应用技术. 西安：电子工业出版社，2000.
6 李宏，张家田等编著. 液晶显示器件应用技术. 北京：机械工业出版社，2004.
7 胡健. 单片机原理及接口技术[M]. 北京：机械工业出版社. 2005.
www.bysj360.com www.bysj360.com/page.asp?id=37 www.bysj360.com/html/4455.html
www.bylw520.net/ www.bylw520.net/html/4498.html www.bylw520.net/html/4500.html
