请输入学校名称请输入专业 基于单片机的GPS时间校准设计 姓 名： 请输入姓名 学 号： 请输入学号 指导教师：请输入指导教师 2019年11月9日摘 要：2Abstract4第一章 概述51.1实时时钟研究的背景及意义51.2论文主要研究内容51.2.1 系统设计实现的目标51.2.2 系统的总体设计5第二章 硬件电路设计72.1单片机控制部分72.2 DS1302时钟芯片部分102.3 LCD1602液晶显示部分122.5.2 1602引脚功能说明122.5.3 1602LCD的指令说明及时序132.5.4 1602LCD的RAM地址映射及标准字库表142.5.5 1602LCD的一般初始化（复位）过程162.4.6 1602LCD的电路连接162.4 GPS模块VK2828U7G5LF部分17第三章 软件部分设计213.1 按键程序流程图21结束语30致谢词31参考文献32附录33硬件原理图与PCB图33源程序：35摘 要：本文介绍了基于STC89C52单片机的多功能电子万年历的硬件结构和软硬件设计方法。本设计由数据显示模块、GPS模块、时间处理模块和按键输入模块四个模块组成。系统以STC89C52单片机为控制器，以DS1302时钟日历芯片DS1302记录日历和时间，它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能。GPS模块采用了VK2828U7G5LF，万年历采用直观的数字显示，数据显示采用1602液晶显示模块，可以在LCD1602上同时显示年、月、日、周日、时、分、秒，和GPS模块的工作模式。此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，具有广阔的市场前景。关键字：单片机,时钟芯片, 温度传感器, 1602液晶显示器Abstract This paper introduces the hardware structure of the electronic calendar based on STC89C52 single-chip microcomputer and the hardware and software design method.This design by the dSTCa display module, GPS module, time processing module and key input module of four modules.System with STC89C52 single-chip microcomputer as the controller, with DS1302 clock chip DS1302 calendar calendar and time, it can be for years, months, days, hours, minutes, seconds time, also has a leap year compensSTCion and other.Key words: single chip, the clock chip, temperSTCure sensor, 1602 liquid crystal display第一章 概述1.1实时时钟研究的背景及意义在现实我们生活中每个人都可能有自己的时钟，光阴在永不停息的流逝，有了时钟人们就能随着时间有计划的过着每一天。然而现在绝大部分的时钟有的需要不断地跟换电池，有些时钟需要外接电源，如果一旦电池没电或者外接电源无法供电，时钟就会停止计时了。而美国DALLAS 公司的新型时钟日历芯片DS1302就能解决这一问题。该器件能提供实时时钟（RTC）/日历、定时闹钟。少于31天的月份，月末日期可自动调整，其中包括闰年补偿。该器件还可以工作于24小时货代/PM指示的12小时格式。一个精密的温度补偿电路用来监视Vcc的状态。还有就是一旦时间数据出现错误，我们总是手动的进行调整时间数据，比较麻烦，那么，一款不用手动调整，自动校准的实时时钟势必在行。本时钟还具有环保、走时无噪音、低功耗等非实时时钟不具有的功能。该实时时钟不但可以作为家用，而且更可以在公共场合使用，如车站、码头、商场等场所。1.2论文主要研究内容1.2.1 系统设计实现的目标 本文是以实时时钟芯片DS1302和STC89C52单片机为主要研究对象，着重进行51单片机控制系统的设计研究和如何读取DS1302内部时钟信息的研究。以及运用GPS模块进行时间数据与卫星的自动同步。主要内容包括：1.年月日星期时分秒显示；2.手动年月日星期时分秒调整；3.自动年月日星期时分秒调整；1.2.2 系统的总体设计采用STC89C52作为主控单片机，时钟模块选用DS1302作为时钟芯片，温度模块选用DS18B20作为温度传感器，显示模块选用LCD1602，设置部分选用按键电路。STC89C52与MCS-51单片机产品兼容 、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、 全静态操作：0Hz33Hz 、 三级加密程序存储器 、 32个可编程I/O口线 、三个16位定时器/计数器 八个中断源 、全双工UART串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒 、看门狗定时器 、双数据指针 、掉电标识符 。DS1302 实时时钟芯片功能丰富，可以用来直接代替IBM PC 上的时钟日历芯片DS12887，同时，它的管脚也和MC146818B、DS12887 相兼容。由于DS1302 能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决子“千年”问题；DS1302 中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10 年之久；对于一天内的时间记录，有12 小时制和24 小时制两种模式。用户还可对DS1302 进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。GPS模块就是集成了RF射频芯片、基带芯片和核心CPU，并加上相关外围电路而组成的一个集成电路。目前GPS模块的GPS芯片大部分还是采用全球市占率第一的SiRFIII系列为主。由于GPS模块采用的芯片组不一样，性能和价格也有区别，采用SIRF三代芯片组的GPS模块性能最优，价格也要比采用MTK或者MSTAR等GPS芯片组的贵很多。第二章 硬件电路设计本次设计主要有单片机主控部分、DS1302时钟芯片部分、LCD1602液晶显示部分、GPS模块、按键输入部分。整体硬件框图如下：本系统以STC89C52单片机为核心，本系统选用11.0592MHZ的晶振，使得单片机有合理的运行速度。起振电容30pF对振荡器的频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性影响较合适，复位电路为按键高电平复位。下面简单的介绍一下单片机控制部分、DS1302部分、LCD1602部分以及GPS模块。2.1单片机控制部分STC89C52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k BytesISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用STC公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的STC89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。STC89C52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。STC89C52共有四个8位的并行I/O口：P0、P1、P2、P3端口，对应的引脚分别是P0.0 P0.7，P1.0 P1.7，P2.0 P2.7，P3.0 P3.7，共32根I/O线。每根线可以单独用作输入或输出。 P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0不具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4 个TTL逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）。 P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。 P3 口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。P3口亦作为STC89C52特殊功能使用，在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。 单片机的引脚图如图3.3所示。图3.3 STC89C52单片机引脚图单片机最小系统，是指用最少的元件与单片机组成的可以工作的系统。对52单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。单片机接口电路主要用来连接计算机和其他外部设备，各功能模块及原理如下：复位电路：单片机最小系统复位电路的极性电容C3的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10-30F，51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。单片机工作之后，只要在RST引线上加载10ms以上的高电平，单片机就能有效地复位。CS-51单片机通常采用自动复位和按键复位两种方式。这里采用按键复位和上电复位两种电路结合。晶振电路：典型的晶振取11.0592MHZ或者12MHZ，晶振越大，则单片机的处理速度越