单片机数字钟设计报告.docx
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单片机数字钟设计报告
中国矿业大学
2011年电子设计竞赛
作品设计总结报告
作品名称：
多功能数字钟
参赛队员：
联系电话：
摘要：
本多功能数字钟采用ATMEL公司的AT89S52单片机作为核心器件，实现对整个系统的自动控制。
采用DALLAS公司的DS1302实时时钟芯片作为时间信号源，实现年、月、日、时、分、秒、星期的自动计时，同时利用其内部31字节的SRAM静态寄存器，实现闹钟数据和生日提醒数据的掉电保存。
采用DALLAS公司的DS18B20单总线数字温度传感器采集环境温度数据，温度转换精度可达0.0625度。
显示器件采用LCD1602液晶显示屏，该显示屏单屏可显示32个字符，所有的时间及温度数据均可在一屏中显示。
关键字：
单片机数字钟AT89S52DS1302DS18B20LCD1602
多功能数字钟设计报告
一、总体要求
1、基本要求：
（1）可实现基本时钟功能，十进制显示小时、分和秒位。
（2）可调时，可预置时间。
（3）倒计时功能。
（4）可定时。
定时时间到发出提示（提示为声音或光等均可）。
2、扩展功能：
（1）时钟12小时制和24小时制之间可调节自由转换。
（2）实现秒表计时功能。
（3）时钟芯片的精确计时。
.
二、整体介绍：
本作品整体如上图，由主板，电池两部分组成。
采用双路供电，电池、交流任选。
交流输入不分极性，板载整流全桥，自动调整电源极性。
直流输入连接6-24伏任意直流电源，有连接座方便连接。
时钟部分不须外界电源保持，自带后备电池，维持时钟运行。
当系统整体工作时，时钟部分自动对后备电源涓流充电，保持电源容量。
键盘输入部分采用矩阵键盘，预留4个空白键位，为以后系统功能拓展，对按键需求增加时准备。
带有3组闹钟，断电自动保护，重新上电后闹钟不丢失。
定时精度为分钟。
闹钟到时会有蜂鸣器鸣响，约一分钟后自动停闹。
还带有一路生日提醒，到达日期后也会有蜂鸣器鸣响。
板载的实时温度测量探头可以实时测量环境温度，显示精度代0.1度，同时有上下限超温报警功能。
一旦温度超过报警上限或低于报警下限，就会报警。
上下限温度可自行设定。
测温范围0度到99度
三、操作说明
主板上的显示部分液晶显示器显示的内容自左向右分别是：
第一行：
年、月、日、星期
第二行：
时、分、秒，实时温度
2*2矩阵键盘的左侧两列共4个按键，4个按键自上而下依次定义为：
第一列：
模式切换①、保存闹钟②、修改时间确认③、闹钟换组④
第二列：
光标左移⑤、数字加一⑥、数字减一⑦、光标右移⑧
液晶显示器下方的白色按键是电源切换开关，弹起为交流供电，按下为直流供电。
下面按模式介绍使用方法。
（注：
因为上电自动进入模式2正常显示模式，所以实际使用中模式显示的顺序与本说明不同）
1、模式0：
闹钟调整模式
按动模式切换键至液晶屏左上角显示“alarm”，设置第一组闹钟。
用光标移动键配合数字加减键设定闹钟，设定好后按保存闹钟键保存闹钟，此时液晶屏上显示“SaveAlarm”，片刻后返回设置界面。
按动闹钟换组键切换至下一组闹钟，按同样的步骤设置。
切换时，屏幕上显示“ChangeTeam”，片刻后返回设置界面。
3组闹钟可以循环切换。
闹钟断电后可保存不丢失。
注意：
每设完一组闹钟后都需要保存，切换闹钟后上一组闹钟的数据会被覆盖。
同时退出闹钟设置模式会将缓冲区内的闹钟数据全部清空。
2、模式1：
时间调整模式
按动模式切换键至液晶屏右上角显示“adjust”，设置时间。
用光标移动键配合数字加减键设定时间、日期，设定完成后，必须按修改时间确认键，确认并保存修改后的时间，否则，修改的时间数据不会被更新到时钟芯片中。
3、模式2：
正常显示模式
上电默认进入的模式，正常显示时间、日期、温度等数据
4、模式4：
上下限报警温度设置模式
按动模式切换键至液晶屏左边显示“max_temp、min_temp”，各自对应着上限报警温度和下限报警温度。
用光标移动键配合数字加减键设定，自动保存，设置完成后可直接退出。
注：
上下限报警温度掉电不保存。
5、模式5：
生日提醒模式
按动模式切换键至液晶屏左上角显示“birthday”，设置生日提醒。
操作同闹钟设置。
生日提醒数据断电不丢失。
五，功能测试
1、设定好三组闹钟（时间间隔3分钟以上），分别到时后蜂鸣器报警，约一分钟后自动停止。
2、用手捏住温度传感器，显示温度值上升，超过温度报警上限后蜂鸣器报警，松手后显示温度下降，低于温度报警上限后，蜂鸣器自动停止。
3、设定好时间、闹钟、生日提醒等数据后，切断外部电源供给（取下电池，切断220V电源），3小时后恢复供电，检查所有数据依然正确，时钟在断电期间依然在走动。
七、未来功能扩展
1、画面风格显示功能选择。
2、增加EEPROM存储器，使闹钟的组数增多，保存时间不再受备份电源的限制。
3、增加无线数据传输功能，可对其他多部同型号数字钟同步统一时间、闹钟、生日提醒、温度报警设定等设定。
附录一：
总体电原理图
附录二：
程序清单
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitlcd_rs=P2^7;
sbitlcd_rw=P2^6;
sbitlcd_enable=P2^5;
sbitsck=P2^1;
sbitio=P2^2;
sbitrst=P2^3;
sbitDQ=P2^0;
sbitkey1=P1^0;
sbitkey2=P1^1;
sbitkey3=P1^2;
sbitkey4=P1^3;
sbitbeep=P2^4;
uchartime_data[7]={12,7,4,17,11,58,30};
ucharwrite_add[7]={0x8c,0x8a,0x88,0x86,0x84,0x82,0x80};//对时时向里面写的地址
ucharread_add[7]={0x8d,0x8b,0x89,0x87,0x85,0x83,0x81};//读时间时向里面写的地址
uchardisp[14];
uchart_data[7]={12,7,4,17,11,58,30};
/*sbitlcd_rs=P3^4;
sbitlcd_rw=P3^5;
sbitlcd_enable=P3^6;
sbitsck=P2^4;
sbitio=P2^5;
sbitrst=P2^6;
sbitDQ=P2^7;
*/
//***********************************************************
//***********************************************************
voidwrite_ds1302_byte（uchardat）;
voidwrite_ds1302（ucharadd,uchardat）;
ucharread_ds1302（ucharadd）;
voidset_rtc（）;
voidread_rtc（）;
voidtime_pros（）;
voidchange_day（ucharcom）;//星期转换
voidlcd_1302_display（）;
//************************************************
//************************************************
//延时函数，在12MHz的晶振频率下
//大约50us的延时
//************************************************
voiddelay_50us（uintt）;
//************************************************
//延时函数，在12MHz的晶振频率下
//大约50ms的延时
//************************************************
voiddelay_50ms（uintt）;
//**********************************************
//**********************************************
voidlcd_delay（uintz）;
voidlcd_com（ucharcom）;//写指令
voidlcd_dat（uchardat）;//写数据
voidlcd_inital（）;//液晶初始化
voidlcd_com_dat（ucharcom,uchardat）;
voidlcd_com_string（ucharcom,uchardat[]）;
//**********************************************
//**********************************************
voidinit_ds18b20（void）;
voidb1820_delay（uintt）;
voidwrite_byte（uchardat）;
ucharread_byte（void）;
uintreadtemperature（void）;
voidchange_temperature（）;
//**************************************************
//**************************************************
voidkey_change_time（）;
//**************************************************
//**************************************************
voidmain（）
{
lcd_inital（）;
while
（1）
{
key_change_time（）;//时间调节
delay_50us（20）;
lcd_1302_display（）;//时间显示
change_temperature（）;//温度显示
}
}
//***********************************************
//***********************************************
voiddelay_50us（uintt）
{
ucharj;
for（;t>0;t--）
for（j=19;j>0;j--）;
}
voiddelay_50ms（uintt）
{
uintj;
for（;t>0;t--）
for（j=6245;j>0;j--）;
}
voidlcd_com（ucharcom）//写指令
{
lcd_rs=0;
lcd_rw=0;
P0=com;
lcd_enable=1;
lcd_delay
（1）;
lcd_enable=0;
}
voidlcd_dat（uchardat）//写数据
{
lcd_rs=1;
lcd_rw=0;
P0=dat;
lcd_enable=1;
lcd_delay
（1）;
lcd_enable=0;
}
voidlcd_inital（）//初始化程序
{
lcd_rs=0;
lcd_rw=0;
lcd_com（0x38）;
lcd_com（0x01）;
lcd_delay（5）;
lcd_com（0x0c）;//不显示光标
}
voidlcd_delay（uintz）//延时函数
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidlcd_com_dat（ucharcom,uchardat）//在液晶的某一位置写某个数
{
lcd_com（0x80+com）;
lcd_delay（5）;
if（dat>='A'&&dat<='Z'||dat>='a'&&dat<='z'）
lcd_dat（dat）;
else
lcd_dat（0x30+dat）;
}
voidlcd_com_string（ucharcom,uchardat[]）//在某个位置写字符串
{
uchara;
lcd_com（0x80+com）;
lcd_delay（5）;
for（a=0;a<3;a++）
{
lcd_dat（dat[a]）;
lcd_delay（5）;
}
}
//**********************************************
//**********************************************
//1302实时时钟部分
voidwrite_ds1302_byte（uchardat）//用时钟写一个字节
{
uchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
sck=0;
io=dat&0x01;
dat=dat>>1;
sck=1;
}
}
voidwrite_ds1302（ucharadd,uchardat）//随机写入数据
{
rst=0;
_nop_（）;
sck=0;
_nop_（）;
rst=1;
_nop_（）;
write_ds1302_byte（add）;
write_ds1302_byte（dat）;
rst=0;
_nop_（）;
io=1;
sck=1;
}
ucharread_ds1302（ucharadd）//随机读出一个数据
{
uchari,value;
rst=0;
_nop_（）;
sck=0;
_nop_（）;
rst=1;
_nop_（）;
write_ds1302_byte（add）;
for（i=0;i<8;i++）
{
value=value>>1;
sck=0;
if（io）
value=value|0x80;
sck=1;
}
rst=0;
_nop_（）;
sck=0;
_nop_（）;
sck=1;
io=1;
returnvalue;
}
voidset_rtc（）//对1302进行对时
{
uchartime_data[7]={12,7,4,17,11,58,30};//年周月日时分秒
uchari,j;
for（i=0;i<7;i++）
{
j=time_data[i]/10;
time_data[i]=time_data[i]%10;
time_data[i]=time_data[i]+j*16;
}
write_ds1302（0x8e,0x00）;//去除写保护
for（i=0;i<7;i++）
write_ds1302（write_add[i],time_data[i]）;
write_ds1302（0x8e,0x80）;//加写保护
}
voidread_rtc（void）//读出当前时间
{
uchari;
for（i=0;i<7;i++）
time_data[i]=read_ds1302（read_add[i]）;
}
voidtime_pros（void）//显示时分秒
{
disp[0]=time_data[6]%16;//秒
disp[1]=time_data[6]/16;
disp[2]=time_data[5]%16;//分
disp[3]=time_data[5]/16;
disp[4]=time_data[4]%16;//时
disp[5]=time_data[4]/16;
disp[6]=time_data[3]%16;//日
disp[7]=time_data[3]/16;
disp[8]=time_data[2]%16;//月
disp[9]=time_data[2]/16;
disp[10]=time_data[1]%16;//周
disp[11]=time_data[1]/16;
disp[12]=time_data[0]%16;//年
disp[13]=time_data[0]/16;
}
voidchange_day（ucharcom）//写星期进去
{
switch（disp[10]）
{
case1:
lcd_com_string（com,"MON"）;break;
case2:
lcd_com_string（com,"TUE"）;break;
case3:
lcd_com_string（com,"WED"）;break;
case4:
lcd_com_string（com,"THU"）;break;
case5:
lcd_com_string（com,"FRI"）;break;
case6:
lcd_com_string（com,"SAT"）;break;
case7:
lcd_com_string（com,"SUN"）;break;
}
}
voidlcd_1302_display（）
{
rst=1;
read_rtc（）;//读时间
rst=0;
time_pros（）;//处理时间
lcd_com_dat（0x01+2,2）;
lcd_com_dat（0x02+2,0）;
lcd_com_dat（0x03+2,disp[13]）;//年十位
lcd_com_dat（0x04+2,disp[12]）;//年个位
lcd_com_dat（0x05+2,0x2d-0x30）;
lcd_com_dat（0x06+2,disp[9]）;//月十位
lcd_com_dat（0x07+2,disp[8]）;//月个位
lcd_com_dat（0x08+2,0x2d-0x30）;
change_day（0x0d）;//周
lcd_com_dat（0x09+2,disp[7]）;//日十位
lcd_com_dat（0x0a+2,disp[6]）;//日个位
lcd_com_dat（0x48,disp[0]）;//秒个位
lcd_com_dat（0x47,disp[1]）;//秒十位
lcd_com_dat（0x46,0x3a-0x30）;
lcd_com_dat（0x45,disp[2]）;//分个位
lcd_com_dat（0x44,disp[3]）;//分时位
lcd_com_dat（0x43,0x3a-0x30）;
lcd_com_dat（0x42,disp[4]）;//时个位
lcd_com_dat（0x41,disp[5]）;//时十位
}
//***************************************************
//***************************************************
//温度部分
voidb1820_delay（uintt）
{
while（t--）;
}
voidinit_ds18b20（void）//对ds18b20进行初始化
{
ucharn;
DQ=1;
b1820_delay（8）;
DQ=0;
b1820_delay（80）;
DQ=1;
b1820_delay（8）;
n=DQ;
b1820_delay（4）;
}
voidwrite_byte（uchardat）//对ds18b20写一个字节
{
uchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
DQ=0;
DQ=dat&0x01;
b1820_delay（4）;
DQ=1;
dat>>=1;
}
b1820_delay（4）;
}
ucharread_byte（void）//对ds18b20读一个字节
{
uchari,value;
for（i=0;i<8;i++）
{
DQ=0;
value>>=1;
DQ=1;
if（DQ）
value|=0x80;
b1820_delay（4）;
}
returnvalue;
}
uintreadtemperature（void）//返回的一个16位的数
{
uinta,c,b;
init_ds18b20（）;
write_byte（0xcc）;//跳过ROM
write_byte（0x44）;//启动温度测量
b1820_delay（300）;
init_ds18b20（）;
write_byte（0xcc）;
write_byte（0xbe）;
a=read_byte（）;//读低8位
b=read_byte（）;//读第二个8位
c=b*256+a;
returnc;
}
voidchange_temperature（）
{
uinttemp;
uchartp;
temp=readtemperature（）>>3;
//readtemperature（）/256;
tp=temp&0x01;
if（tp==1）//显示小数
lcd_com_dat（0x4d,5）;
else
lcd_com_dat（0x4d,0）;
temp=readtemperature（）>>4;//显示整数部分
lcd_com_dat（0x4a,temp/10%10）;
lcd_com_dat（0x4b,temp%10）;
lcd_com_dat（0x4c,0x2e-0x30）;
lcd_com_dat（0x4e,0xdf-0x30）;
lcd_com_dat（0x4f,'C'）;
}
//*****************************************************************
//*****************************************************************
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