文档介绍：基于51单片机的多功能数字
时钟系统设计
概述、设计思路
该设计方案是以MC51单片机为核心,采用LCD液晶屏幕显示系统,辅以闹钟模块,温度采集模块、日期提醒、键盘时间调整预设置等模块,所构建的数字时钟系统,能动态显示实时时钟的时、分、秒,数据显示(误差限制在30每天),对闹铃方式与温度调节模块进行了重点设计实现SB0、SB1、SB2、SB3四个键实现时钟正常显示,调时,及闹钟时间设置。本系统设计大部分功能有软件来实现,使电路简单明了,系统稳定性也得大大提高。
二、系统组成与工作原理
1、工作原理:
本设计采用STC89C51单片机作为本次课程设计的控制模块。单片机可把由DS18B20、DS1302、AT24C02中的数据利用软件来进行处理,从而把数据传输到显示模块,实现温度、日历和闹铃的显示。以LCD液晶显示器为显示模块,把单片机传来的的数据显示出来,并且显示多样化,在显示电路中,主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。
2、总是设计框架图:
图二:系统总体电路图
三、单元电路的设计与分析
整个电子时钟系统电路可分为六大部分:中央处理单元(CPU)、复位电路部分、显示部分、键盘输入部分、温度采集部分。
1、MCS-51单片机
89S51各引脚功能介绍:
VCC:
89S51 电源正端输入,接+5V。
VSS:
电源地端。
XTAL1:
单芯片系统时钟的反相放大器输入端。
XTAL2:
系统时钟的反相放大器输出端,一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了,此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容,可以使系统更稳定,避免噪声干扰而死机。
RESET:
89S51的重置引脚,高电平动作,当要对晶片重置时,只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间,AT89S51便能完成系统重置的各项动作,使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态,并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。
EA/Vpp:
"EA"为英文"External Access"的缩写,表示存取外部程序代码之意,低电平动作,也就是说当此引脚接低电平后,系统会取用外部的程序代码(存于外部EPROM中)来执行程序。因此在8031及8032中,EA引脚必须接低电平,因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时,此引脚要接成高电平。此外,在将程序代码烧录至8751内部EPROM时,可以利用此引脚来输入21V的烧录高压(Vpp)。
ALE/PROG:
端口3的管脚设置:
:RXD,串行通信输入。
:TXD,串行通信输出。
:INT0,外部中断0输入。
:INT1,外部中断1输入。
:T0,计时计数器0输入。
:T1,计时计数器1输入。
:WR:外部数据存储器的写入信号。
:RD,外部数据存储器的读取信号。
2、复位电路
MCS-51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连,斯密特触发器用来抑制噪声,在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次,然后才能得到内部复位操作所需要的信号。
上电复位:上电复位电路是—种简单的复位电路,,接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时,复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号,对电容的充电过程而回落,所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。为了保证系统安全可靠的复位,RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。
电路图如下:
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。
3、时钟电路
时钟是单片机的心脏,单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准,有条不紊的一拍一拍地工作。因此,时钟频率直接影响单片机的速度,时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式:一种是内部时钟方式,另一种为外部时钟方式。本文用的是内部时钟方式。
电路图如下:
MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容,就构成一个稳定的自激振荡器。
4、显示电路
采用LCD显示,LCD显示具有丰富多样性,灵活性,电路简单、易于控制而且功耗小,对于信息量多的系统,是比较适合的,LCD液晶显示模块采用LCD1602型号,具有很低的功耗,。通过编程实现总动关闭屏幕能够更有效地降低功耗。LCD