基于51系列单片机及DS1302时钟芯片的电子时钟 - C语言 - Proteus仿真 - 报告

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2、电子时钟硬件电路设计

电子闹钟至少要包括秒信号发生器、时间显示电路、按键电路、供电电源、闹铃指示电路等几部分。硬件电路框图参照图2.3。

该系统使用AT89C52单片机作为核心，通过读取时钟日历芯片DS1302数据，完成此电子时钟的主要功能——时钟。使用LM016L液晶屏显示年、月、日、时、分、秒。

图2.1多功能电子时钟硬件系统框图

键盘是为了完成时钟/日历的校对和日历/温度的显示功能。由于此电子时钟要求具有闹铃功能，所以设计有闹铃电路，进行声音响铃。

整个电路使用了两种电源，+5V电源将为整个电路供电。而+3V电源仅作为DS1302的备用电源。当+5V电源被切断后，DS1302启用+3V电源，可以保持DS1302继续工作。当+5V电源恢复供电，LED依旧显示当前时间，而不会因为断电使系统复位到初始化时间，避免了重新校时的麻烦。 2.1.主控部分(单片机MCS-52)

MCS-52单片机作为主控芯片，控制整个电路的运行。其外围电路主要有两部分：复位电路和晶体振荡器。

复位电路的功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤消复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。该设计采用含有二极管的复位电路，复位电路可以有效的解决电源毛刺和电源缓慢下降（电池电压不足）等引起的问题，在电源电压瞬间下降时可以使电容迅速放电，一定宽度的电源毛刺也可令系统可靠复位。

键 盘 AT89C52 显示 模块 蜂鸣器 闹 铃 DS1302 时钟模块 5

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晶体振荡电路：MCS-52单片机中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为该反向放大器的输入端和输出端。这个反向放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。外接石英晶体(或陶瓷谐振器)及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求,但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性。

图2.2 主控部分电路图

2.2时钟电路设计

系统时钟应用了实时时钟日历芯片DS1302，其连接如图2.3。该硬件电路设计简单，抗干扰能力强。

如图，AT89C52单片机P1.5直接接DS1302的RST端，上电后，AT89C51的P1.5脚自动输出高电平。P1.6作为串行时钟接口，P1.7作为时钟数据的I/O。DS1302采用双电源供电，平时由+5V电源供电，当+5V掉电之后，由图中BT1（+3V备用电池）供电。

特别需要注意X1和X2两端连接的晶振Y1，该晶振频率为32.768KHz。

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图2.3系统时钟电路

2.3整点报时功能

采用蜂鸣器闹铃结构简单，控制方便，但是发出的闹铃声音单一。也可以在编程的时候编写一段音乐程序，待闹铃时间到时，调用该音乐程序给扬声器，便响起音乐。不过该方法只能做一些简单音乐，并且音乐程序会占用很多单片机存储资源。

还有一种方法是采用录音放音芯片1420做闹铃，先对录放音设备录入一段音乐，当到设定时间时，单片机控制录放音设备放音。采用录放音电路，铃声可以是预先设定的一段自己喜欢的音乐，符合电器设备人性化的要求。且1420芯片可以分段录音，还具有语音报时功能。

另外，也可以购置一块音乐集成电路，加置在单片机和蜂鸣器之间，当单片机连接闹铃电路的管脚送出高电平时，音乐集成电路会给蜂鸣器特定脉冲，使蜂鸣器发声。此类集成电路体积较小，使用方便，不足的是音乐简单、单一。

闹铃的闹钟不是本设计中的重点，故采用最简单的方法，占用单片机一根I/O口P3.7，当响铃标志位为“1”时，P3.7送一定频率脉冲，使蜂鸣器U11发出声音。如图2.4

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图2.4 闹铃电路

2.4 LCD LM016L液晶屏显示电路

LM016L液晶模块采用HD44780控制器，hd44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符

移动，闪烁等功能，LM016L与单片机MCU通讯可采用8位或4位并行传输两种方式，hd44780控制器由两个8位寄存器，指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）忙标志（BF），显示数RAM（DDRAM），字符发生器ROMA（CGOROM）字符发生器RAM（CGRAM），地址计数器RAM(AC)。 1、LM1602显示屏的设计 硬件接线图如下：

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图2.5 LM016L电路

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