沈阳理工大学课程设计专用纸 .30摘 要本论文设计一个基于单片机、液晶1602显示和DS12C887高精度时钟芯片控制于一体的高精度电子时钟。计时器是人类发展以来对于时间观念认知的伟大发明，不少机器设备上也少不了高精度计时器的支持，工业上计时器的应用无处不在，生活中人们根据时间上班，工作，生活，学习所以高精度稳定的计时器扮演着非常重要的角色。本设计以宏晶公司的STC89C52单片机为控制核心，以液晶屏LCD1602显示器为显示模块，依靠DS12C887芯片高精度计时的特点，可以设计出一个具有显示年月日，星期，时分秒，以及定时闹钟功能为一体的高精度电子时钟，本时钟具有如下特点：（1） 计时准确，基本无误差，运行10年误差仅1秒；（2） 可以随意设置时间，包括年月日，星期，时分秒，闹钟开/关，时间；（3） 系统掉电后，时钟仍可精确计时10年；（4） 系统上电后，自动恢复正常时间；（5） 本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。关键词：STC89S52单片机 LCD1602 DS12C887 精确计时 目录摘 要1目录21 引 言32 总体设计42.1基本原理42.2系统总体框图及设计思路83 详细设计93.1 硬件设计93.2软件设计.133.2.1程序设计思路133.2.2 程序流程图133.2.3 程序代码144 系统调试及分析265 心得体会28参考文献291 引 言单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 计时器是人类发展以来对于时间观念认知的伟大发明，不少机器设备上也少不了高精度计时器的支持，工业上计时器的应用无处不在，生活中人们根据时间上班，工作所以高精度稳定的计时器扮演着非常重要的角色。 本文主要对使用单片机设计电子时钟进行了分析，并介绍了基于单片机电子时钟硬件组成。利用单片机为控制核心，以液晶屏LCD1602显示器为显示模块，依靠DS12C887芯片高精度计时的特点，可以设计出一个具有显示年月日，星期，时分秒，以及定时闹钟功能为一体的高精度电子时钟。并且本文分别从原理图，主要芯片，以及程序的调试来详细阐述。 如果直接使用单片机进行定时、计时，那么单片机运行代码时，难免会因环境、人为操作等因素导致时间不能准确，产生一定的误差等，如果没有特殊的方法，系统意外掉电时，时间数据会丢失，重启系统时还需重设时间，所以本设计采取使用高精度计时芯片DS12C887方案。2 总体设计2.1基本原理1.单片机控制原理：它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。目前最常用的单片机为MCS-51，是由美国INTEL公司（生产CPU的英特尔）生产的，89C51是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的，其内核兼容MCS-51单片机。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。2.DS12C887工作原理：在DS12C887内有11字节RAM用来存储时间信息，4字节用来存储控制信息，其具体地址及取值如表1所列。表1 DS12C887的存储功能地址功能取值范围(十进制)取值范围二进制BCD码0秒059003B00591秒闹铃059003B00592分059003B00593分闹铃059003B0059412小时模式112010C AM818C PM0112 AM8192 PM24小时模式023001700235时闹铃，12小时制112010C AM818C PM0112 AM8192 PM时闹铃，24小时制023001700236星期（星期日=1）17010701077日131011F01318月112010C01129年0990063009910控制寄存器A11控制寄存器B12控制寄存器C13控制寄存器D50世纪099NA19,203.液晶LCD1602工作原理：LCD指令表指令功能控制线数据线RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除屏幕0000000001清除屏幕，并把光标移至左上角光标回到原点000000001x光标移至左上角，显示内容不变设定进入模式00000001I/DSI/D=1：地址递增，I/D=0：地址递减 S=1：开启显示屏，S=0：关闭显示屏显示器开关0000001DCBD=1：开启显示幕 C=1：开启光标 B=1：光标所在位置的字符闪烁移位方式000001S/CR/LxxS/C=0、R/L=0:光标左移；S/C=0、R/L=1：光标右移 S/C=1、R/L=0：字符和光标左移；S/C=1、R/L=1：字符和光标右移功能设定00001DLNFxxDL=1：数据长度为8位，DL=0：数据长度为4位 N=1：双列字，N=0：单列字；F=1:5x10字形，F=0：5x7字形CG RAM地址设定0001CG RAM地址将所要操作的CG RAM地址放入地址计数器DD RAM地址设定001DD RAM地址将所要操作的DD RAM地址放入地址计数器忙碌标志位BF01BF地址计数器内容读取地址计数器，并查询LCM是否忙碌，BF表示LCM忙碌写入数据10写入数据将数据写入CG RAM或DD RAM读取数据11读取数据读取CG RAM或DD RAM的数据图 10-57 1602LCD 内部显示地址 例如第二行第一个字符的地址是 40H，那么是否直接写入 40H 就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位 D7恒定为高电平 1 所以实际写入的数据应该是 01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。 1602 液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，如图 10-58 所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是 01000001B （41H），显示时模块把地址 41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”2.2系统总体框图及设计思路电子时钟液晶1602显示人机键盘交互计时+闹钟 总体设计思路：本设计利用单片机P0和P2作为并行数据输入输出口，P3.0、 P3.1、 P3.2为功能控制键。其中，按键功能分别控制为时钟功能选择键，增加键和减少键。3 详细设计3.1 硬件设计1芯片及原理介绍（一） STC89C52STC89C52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：0Hz33MHz 、 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 。 P1口引脚特殊功能P1.0T2（定时器T2外部输入）P3口引脚P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD（外部数据存储器读先通）STC89C52的一些特殊功能口，如下表所示：（二） DS12C887日历时钟芯片选用DS12C887，其引脚分布如图4所示。图4 DS12C887引脚分布图DS12C887的内部结构框图如图5所示。图5 日历时钟芯片DS12C887内部结构框图由图5可知，DS12C887内部可看成由电源、日历时钟信息、寄存器和存储器，以及总线接口四部分构成，四部分配合工作，共同实现芯片的功能。7DS12C887的具体引脚功能如下：GND、VCC：直流电源，其中VCC接+5V输入，GND接地，当VCC输入为+5V时，用户可以访问DS12C887内RAM中的数据，并可对其进行读、写操作；当VCC的输入小于+4.25V时，禁止用户对内部RAM进行读、写操作，此时用户不能正确获取芯片内的时间信息；当VCC的输入小于+3V时，DS12C887会自动将电源发换到内部自带的锂电池上，以保证内部的电路能够正常工作。MOT：模式选择脚，DS12C887有两种工作模式，即Motorola模式和Intel模式，当 MOT接VCC时，选用的工作模式是Motorola模式，当MOT接GND时，选用的是Intel模式。本设计选用其Intel模式，所以电路图中MOT端接GND。SQW：方波输出脚，当供电电压VCC大于4.25V时，SQW脚可进行方波输出，此时用户可以通过对控制寄存器编程来得到13种方波信号的输出。AD0AD7：复用地址数据总线，该总线采用时分复用技术，在总线周期的前半部分，出现在AD