單片機(jī)數(shù)碼電子鐘的設(shè)計(jì)方案制作

7.12單片機(jī)數(shù)碼電子鐘的設(shè)計(jì)制作7.12.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^對“單片機(jī)數(shù)碼電子鐘"的設(shè)計(jì)制作，增強(qiáng)對單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼電子鐘功能技術(shù)的理解與應(yīng)用；熟練使用儀器儀表，完成電子電路系統(tǒng)的制作、安裝、調(diào)整和測試并實(shí)現(xiàn)電路系統(tǒng)的功能，增強(qiáng)動手能力和實(shí)踐興趣；通過對“單片機(jī)數(shù)碼電子鐘”基本原理的研究與制作實(shí)踐，進(jìn)一步提高實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力。7。12。2實(shí)驗(yàn)要求1、學(xué)習(xí)和了解數(shù)碼電子鐘的基本原理；2、學(xué)會設(shè)計(jì)和制作數(shù)碼電子鐘；3、學(xué)習(xí)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)方法;4、學(xué)習(xí)軟件程序設(shè)計(jì)原理和方法；5、學(xué)習(xí)單片機(jī)工作原理及實(shí)現(xiàn)軟件程序控制的方法。7。12。3實(shí)驗(yàn)電路原理1、電路功能電子時(shí)鐘已為人們所熟知，作為一個(gè)電子愛好者來說，自己動手制作一款數(shù)碼顯示的電子鐘是一件非常有意義的事。本次實(shí)驗(yàn),是一款利用AT89S52作為主控制芯片的數(shù)碼電子鐘的制作，同時(shí)結(jié)合這款制作的外圍器件,特別編寫了一些控制電路的驅(qū)動程序,供單片機(jī)初學(xué)者參考。本制作可顯示當(dāng)前時(shí)間信息，當(dāng)前日期信息.還具有定時(shí)報(bào)警功能，同時(shí)接入了后備電源，使得系統(tǒng)在外供電斷電的情況下,仍可保持時(shí)鐘數(shù)據(jù)不丟失。2、電路工作原理單片機(jī)數(shù)碼電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)制作是利用51單片機(jī)中的簡易型產(chǎn)品AT89S52作為主控制器件，利用單片機(jī)程序，通過與時(shí)鐘芯片DS1302的通讀，讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息，通過對四位一體共陰數(shù)碼管的掃描控制,完成對時(shí)鐘的顯示。直流12V輸入電源經(jīng)三端穩(wěn)壓集成電路IC4的穩(wěn)壓后，在其輸出端輸出一個(gè)穩(wěn)定的5V工作電壓，作為系統(tǒng)的工作電源。DS1302是一款性價(jià)比較高的時(shí)鐘芯片，外圍元件少,其第8腳為備用電源輸入端，在這里我們設(shè)計(jì)用3V電池進(jìn)行供電，當(dāng)系統(tǒng)斷電后,由備用電源向時(shí)鐘芯片供電，使時(shí)鐘數(shù)據(jù)在外供電停電時(shí)也不會丟失。CD4543為一款BCD-七段譯碼器，可彌補(bǔ)單片機(jī)輸出引腳數(shù)量不夠的問題。當(dāng)單片機(jī)通過與DS1302的通訊,向時(shí)鐘芯片寫入啟動命令后,時(shí)鐘芯片便開始工作，時(shí)鐘啟動以后，自動會進(jìn)行計(jì)時(shí)操作,將最新的時(shí)鐘信息保存在其內(nèi)部寄存器中，包括年、月、日、周、時(shí)、分、秒等信息，單片機(jī)只要不斷地讀取時(shí)鐘芯片中各寄存器中的數(shù)據(jù)就可以.單片機(jī)要將讀取到的時(shí)鐘信息進(jìn)行顯示時(shí)，通過對數(shù)據(jù)的處理，從P1口的高四位輸出顯示數(shù)據(jù)，四位BCD碼數(shù)據(jù)輸入CD4543進(jìn)行譯碼后，驅(qū)動七段數(shù)碼管，同時(shí)配合四位電子開關(guān)來完成四位數(shù)據(jù)的掃描顯示。單片機(jī)數(shù)碼電子鐘電路原理如圖7.12.1所示。圖7.12。1單片機(jī)數(shù)碼電子鐘電路原理圖7。12.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)方法按照圖7。12。1組裝實(shí)驗(yàn)電路，學(xué)習(xí)理解電路工作原理，在掌握硬件電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件程序控制原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行本次實(shí)驗(yàn)。軟件設(shè)計(jì)流程:2、制作與調(diào)試由于本制作主要通過單片機(jī)程序來完成時(shí)鐘數(shù)據(jù)的讀取與顯示，因此對硬件電路的調(diào)試顯得非常簡單，一般只要焊無誤，插上我們提供的燒有程序的單片機(jī)后，便可以正常工作。(1)制作制作過程中可以參考以下步驟來完成：將所有元件焊好,先不要插上單片機(jī)，向電源插座送入12V直流電源,測量78L05輸出腳對地電壓，是否為5V左右，這個(gè)電壓的測量可以直接在20腳的集成電路插座上完成,萬用表負(fù)表筆接10腳，正表筆測20腳的電壓。若電壓為0,應(yīng)仔細(xì)查看電源插座邊上的極性保護(hù)二極管是否焊反。另外需要注意的是，CD4543和DS1302兩塊集成電路不要焊反，焊時(shí)查看線路板上的標(biāo)識上的半圓缺口與集成電路上的缺口對牢，5只三極管的方向應(yīng)將實(shí)際型狀與線路板上的標(biāo)識一致。以上幾步都正確后，斷后，再插上單片機(jī)，通電便可以正常工作。制作實(shí)物照片如圖7.12.2所示，在周圍環(huán)境光照較暗時(shí)，3、時(shí)鐘的操作時(shí)鐘芯片在初次上電時(shí)，其數(shù)據(jù)都為初始值，我們必須將時(shí)鐘、日期等信息進(jìn)行設(shè)定.1、當(dāng)前時(shí)鐘的設(shè)定:長按左邊的SB1按鍵不要松，當(dāng)聽到蜂鳴器“嘟”叫一聲后松開,這時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入時(shí)鐘設(shè)定模式.此時(shí)按動SB1鍵便可以調(diào)整時(shí)信息，每按一次蜂鳴器響一聲,同時(shí)小時(shí)顯示加1，當(dāng)加到23時(shí)，再按一下,便顯示為00，其余類推；當(dāng)小時(shí)設(shè)定完后，按一下右邊的SB2鍵，退出時(shí)單元的設(shè)定,時(shí)入分的設(shè)定。這時(shí)再按SB1時(shí)，相應(yīng)的分單元?jiǎng)幼?，操作過程同設(shè)定小時(shí)時(shí)一致。當(dāng)分單元與設(shè)定完后,再一下SB2，這時(shí)蜂鳴器響二聲,表示時(shí)鐘設(shè)定完成，系統(tǒng)退出時(shí)鐘設(shè)定，顯示當(dāng)前時(shí)鐘,同時(shí)每過一秒，中間的亮點(diǎn)閃一下。2、鬧鐘設(shè)定:短按左邊的SB1鍵一下，系統(tǒng)進(jìn)入鬧鐘設(shè)定狀態(tài),初始上電后的鬧鐘時(shí)間為06:00,鬧鐘的調(diào)整方法同前面的時(shí)鐘設(shè)定。3、日期設(shè)定：長按右邊的SB2鍵不要松，當(dāng)聽到蜂鳴器“嘟”叫一聲后松開，這時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入日期設(shè)定模式.四位數(shù)碼顯示的兩位月信息，兩位日期信息，調(diào)整的方法與前面調(diào)時(shí)間的方法類似.4、日期顯示：短按SB2鍵一下，系統(tǒng)便顯示當(dāng)前日期，這時(shí)不用按任何按鍵，延時(shí)一段時(shí)間后返回到時(shí)鐘顯示狀態(tài)。參考程序(DS1302驅(qū)動程序）：＃include<reg52.h>#include<intrins.h>sbitSCK=P3^4; //DS1302時(shí)鐘 sbitSDA=P3^0; //DS1302輸入輸出口 sbitRST=P3^1;//DS1302復(fù)位bitReadRTC_Flag；//讀DS1302全局變量unsignedcharl_tmpdate[7］=｛0，0,12,15,5，3,8}；//秒分時(shí)日月周年08—05-1512:00:00unsignedcharl_tmpdisplay［8］；codeunsignedcharwrite_rtc_address［7]=｛0x80,0x82，0x84,0x86,0x88,0x8a，0x8c｝；//秒分時(shí)日周月年最低位讀寫位codeunsignedcharread_rtc_address[7]=｛0x81,0x83,0x85，0x87,0x89，0x8b,0x8d｝;codeunsignedchartable[]=｛0x3f,0x06,0x5b,0x4f，0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f，0x6f，0x40｝; //共陰數(shù)碼管0—9’—''熄滅‘表codeunsignedchartable1［]={0,1,2，3,4,5，6，7};//顯示位碼表/＊**＊＊*＊＊***＊*＊*＊＊*＊＊＊＊*＊**＊＊**＊＊＊＊＊*＊＊＊*＊****＊*＊＊＊＊**＊*****＊＊*＊＊*＊*＊**＊＊*＊＊*/voidInitTIMER0(void）｛TMOD|=0x01；//定時(shí)器設(shè)置16位TH0=0xef;//初始化值TL0=0xf0；ET0=1;TR0=1;EA=1；}/＊＊*＊***＊＊********＊*＊＊***＊＊***＊＊＊***＊*＊*＊***＊＊＊*＊*＊＊*＊＊＊＊*＊***＊＊＊*＊*＊＊＊**＊***/voidWrite_Ds1302_Byte（unsignedchartemp){unsignedchari；for（i=0；i〈8；i++） //循環(huán)8次寫入數(shù)據(jù){SCK=0；SDA=temp&0x01； //每次傳輸?shù)妥止?jié)temp〉>=1; //右移一位SCK=1;｝}/＊***＊＊**＊**＊*＊＊＊*＊＊*＊＊*＊＊***＊***＊＊＊******＊＊＊＊**＊**＊＊＊*＊****＊*＊*＊＊＊*＊*＊***＊＊*/voidWrite_Ds1302(unsignedcharaddress,unsignedchardat)｛ RST=0； _nop_（）； SCK=0； _nop_()； RST=1； _nop_（）；//啟動 Write_Ds1302_Byte(address）; //發(fā)送地址 Write_Ds1302_Byte(dat）; //發(fā)送數(shù)據(jù) RST=0; //恢復(fù)｝/＊＊＊＊＊**＊**＊＊＊＊＊＊*＊＊*****＊**＊＊*＊＊*＊＊＊＊＊*＊*＊*＊＊＊**＊*＊＊***＊**＊*****＊＊＊**＊**＊＊＊＊/unsignedcharRead_Ds1302（unsignedcharaddress）｛ unsignedchari，temp=0x00； RST=0; _nop_（）； SCK=0; _nop_（）； RST=1； _nop_()； Write_Ds1302_Byte(address); for（i=0;i<8;i++） //循環(huán)8次讀取數(shù)據(jù) { if（SDA） temp｜=0x80; //每次傳輸?shù)妥止?jié) SCK=0; temp>〉=1; //右移一位 SCK=1； ｝ RST=0; _nop_()； //以下為DS1302復(fù)位的穩(wěn)定時(shí)間 RST=0; SCK=0; _nop_(）; SCK=1; _nop_（）； SDA=0； _nop_（）； SDA=1; _nop_(); return(temp）； //返回}/*＊**＊＊**＊*＊＊**＊＊＊**＊＊**＊＊****＊*＊＊****＊***＊＊＊＊＊＊＊*＊＊＊＊＊＊＊***＊*＊＊***＊*＊＊＊*＊***/voidRead_RTC（void） //讀取日歷{unsignedchari,*p;p=read_rtc_address; //地址傳遞for(i=0；i〈7;i++） //分7次讀取秒分時(shí)日月周年{l_tmpdate[i]=Read_Ds1302（*p）;p++；｝｝/**＊**＊*＊**＊*****＊＊**＊＊＊＊＊＊*＊*＊***＊*＊＊*＊＊＊＊＊******＊＊＊***＊＊＊*＊****＊**＊*＊＊/voidSet_RTC（void) //設(shè)定日歷{ unsignedchari，＊p，tmp; for（i=0;i<7；i++）｛//BCD處理 tmp=l_tmpdate[i]/10； l_tmpdate[i]=l_tmpdate[i]%10; l_tmpdate［i]=l_tmpdate［i］+tmp*16; } Write_Ds1302(0x8E，0X00）; p=write_rtc_address; //傳地址 for(i=0;i<7;i++） //7次寫入秒分時(shí)日月周年 ｛ Write_Ds1302(*p,l_tmpdate[i]）； p++; } Write_Ds1302（0x8E,0x80);｝/*＊＊*＊＊＊＊*＊*＊*＊*＊＊＊＊＊*＊＊＊＊**＊＊***＊＊**＊*＊＊＊＊***＊*＊＊＊**＊＊****＊＊***＊*＊＊＊*＊＊/voidtim(void）interrupt1using1//中斷,用于數(shù)碼管掃描{staticunsignedchari,num；TH0=0xf5;TL0=0xe0； P0=table[l_tmpdisplay[i]]; //查表法得到要顯示數(shù)字的數(shù)碼段 P2=table1[i]; i++; if（i==8） { i=0； num++; if（10==num)//隔段時(shí)間讀取1302的數(shù)據(jù).時(shí)間間隔可以調(diào)整 ｛ ReadRTC_Flag=1;//使用標(biāo)志位判斷 num=0; ｝ }}/****＊＊*＊＊＊*＊＊＊*＊*＊＊＊＊＊＊*＊＊*＊*＊*＊*＊＊*＊**＊*＊*＊＊***＊*＊＊＊*＊＊＊*＊＊***＊*＊＊＊＊*＊/voidmain(void）{InitTIMER0（)； Set_RTC()； while(1）｛ if(ReadRTC_Flag） ｛ ReadRTC_Flag=0; Read_RTC(）; switch(l_tmpdate［0]/5)//設(shè)計(jì)每個(gè)5秒交替顯示年月日時(shí)分秒 ｛ case0： case2： case4： case6： case8： case10: l_tmpdisplay［0］=l_tmpdate[2］/16； //數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，因我們采用數(shù)碼管0~9的顯示,將數(shù)據(jù)分開 l_tmpdisplay[1]=l_tmpdate[2]&0x0f； l_tmpdisplay［2]=10; //加入”—" l_tmpdisplay［3]=l_tmpdate［1]/16; l_tmpdisplay[4］=l_tmpdate[1]＆0x0f; l_tmpdisplay[5］=10; l_tmpdisplay［6]=l_tmpdate[0］/16; l_tmpdisplay［7］=l_tmpdate［0］&0x0f； break; case1: case3： case5： case7： case9: case11: l_t