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一、 設計目的與要求 設計目的:通過設計，培養運用已學知識解決實際問題的能力、查閱資料的能力、自學能力和獨立分析問題、解決問題的能力和能通過獨立思考。 設計要求:設計一個時、分可調的數字電子鐘、斷電后將數據保存，開啟后時間將從斷電后時間繼續行走。 二、 設計內容與方案制定具有校時功能，按鍵控制電路其中時鍵、分鍵六個鍵分別控制時、分時間的調整。按下小時數實現對小時數加減，按下分鐘數實現對分鐘數進行加減，并設置有復位鍵，啟始鍵。 以AT89C51單片機進行實現秒、分、時上的正常顯示和進位，其中顯示功能由單片機控制共陰極數碼管來實現，數碼管進行動態顯示。 通過AT24C02分別寫入時、分、秒數據在斷電后實現保存，在下次通電后將數據讀出保持為斷電前數據。 三、 芯片簡介1、 AT89C52AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機在電子行業中有著廣泛的應用。 AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時內含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，2 個讀寫口線，AT89C52可以按照常規方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發成本。 AT89C52為8 位通用微處理器，采用工業標準的C51內核，在內部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內部寄存器、數據RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設計中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1功能控制端口，分別與N1的相應功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU的相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調整狀態進入的控制功能。 2、 AT24C02AT24C02支持I2C，總線數據傳送協議I2C，總線協議規定任何將數據傳送到總線的器件作為發送器。任何從總線接收數據的器件為接收器。數據傳送是由產生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發送器或接收器，但由主器件控制傳送數據（發送或接收）的模式，由于A0、A1和A2可以組成000~111八種情況，即通過器件地址輸入端A0、A1和A2可以實現將最多8個AT24C02器件連接到總線上，通過進行不同的配置進行選擇器件。 AT24C02的存儲容量為2K bit，內容分成32頁，每頁8Byte，共256Byte，操作時有兩種尋址方式：芯片尋址和片內子地址尋址。 （1）芯片尋址：AT24C02的芯片地址為1010，其地址控制字格式為1010A2A1A0R/W。其中A2，A1，A0可編程地址選擇位。A2，A1，A0引腳接高、低電平后得到確定的三位編碼，與1010形成7位編碼，即為該器件的地址碼。R/W為芯片讀寫控制位，該位為0，表示芯片進行寫操作。 （2）片內子地址尋址：芯片尋址可對內部256B中的任一個進行讀/寫操作，其尋址范圍為00~FF，共256個尋址單位。
四、 設計步驟
1.2.各單元電路及工作原理（1）按鍵控制電路 鍵盤可實現對時間的校對，用四個按鍵來實現。按下小時數加實現對小時數進行加一，按下小時數減實現對小時數減一，按下分鐘數加一實現對分鐘數加一，按下分鐘數減一實現對分鐘數減一。當按下復位鍵時時間回到初始時間，按下啟停鍵時時鐘開始工作在次按下停止工作。 其電路連接圖如下：
LED顯示器是現在最常用的顯示器之一發光二極管（LED）分段式顯示器由7條線段圍成8字型，每一段包含一個發光二極管。外加正向電壓時二極管導通，發出清晰的光。只要按規律控制各發光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。顯示電路顯示模塊需要實時顯示當前的時間,即時、分、秒，因此需要6個數碼管，采用動態顯示方式顯示時間，其硬件連接方式如下圖所示。
（3）AT24C02連接電路
AT24C02支持I2C，總線數據傳送協議I2C，總線協議規定任何將數據傳送到總線的器件作為發送器。任何從總線接收數據的器件為接收器。數據傳送是由產生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。通過AT24C02分別寫入時、分、秒數據在斷電后實現保存，在下次通電后將數據讀出保持為斷電前數據。 1.3.繪制原理圖 其計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒。整個設計圖由復位電路、AT89C51單片機、鍵盤控制電路組成。 顯示電路將“時”、“分”、“秒”通過七段顯示器顯示出來，6個數碼管的段選接到單片機的P0口，位選接到單片機的P2口。數碼管按照數碼管動態顯示的工作原理工作。 把定時器定時時間設為50ms，則計數溢出20次即得時鐘計時最小單位秒，而20次計數可用軟件方法實現，每累計60秒進1分，每累計60分鐘，進1小時。時采用24進制計時器，可實現對一天24小時的累計。 校時電路時用來對“時”、“分”顯示數字進行校對調整，時分秒三個控制鍵分別接單片機的p3.2、p3.3、P3.4、P3.5進行控制。按一下分鍵秒單元就加1 ，按一下時鍵分就加1。將AT24C02接入P3.1和P3.2對斷電后數據保存，通電后數據從斷電前恢復運行。
1.4.元件清單列表
2、程序設計2.1程序流程 數字電子鐘采用內部硬件定時器來進行定時。sec等于60，應將sec清零，同時min加1。如果min等于60，應將min清零，同時h加1。如果h大于23時，應將h清零，當h小于10時十位不顯示。通過分析可知，程序中可分別由 {
num2=0;
sec++; if(sec==60) { sec=0; min++; if(min==60) { min=0; h++; if(h==24) h=0; } } } 這段程序負責秒、分、時的計時。 按鈕K1、K2和K3、K4為調時、調分控制按鍵。這兩個按鈕信號的輸入采用外部中斷方式來實現。若產生外部中斷時，通過調用H或_min來實現調時或調分操作。通過displays()顯示時分秒中間用“-”隔開每隔一秒實現閃爍。 斷電后數據保存，通過AT24C02芯片采用IIC串口通信解決掉電保護，具體將時、分、秒，數據每隔一秒時間將數據寫入AT24C02中，在斷電后數據停留在斷電前，通電后數據恢復。 2.2主程序： void main() { init(); sec=read_add(0); if(sec>60) sec=0; min=read_add(1); if(min>60) min=0; h=read_add(2); if(h>24) h=0; if(write==1) { write=0; write_add(0,sec); write_add(1,min); write_add(2,h); } }
} 在主程序中先將讀出保存數據分別賦給h、min、sec然后判斷計時器是否到了一秒，如果到了就在24C02的地址0中寫入sec在地址1中寫入min在地址2中寫入h。最終實現數據斷電的保存。
2.2.源程序：#include<reg52.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int Ucharcode tab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; bit write=0; sbit key1=P3^2; sbit key2=P3^3; sbit key3=P3^4; sbit key4=P3^5; sbit key5=P3^6; sbit key6=P3^7; sbit sda=P3^1; sbit scl=P3^0; void delayms(uint); void display(); sbit key=P3^2; ucharnum2,secshi,secge,minshi,minge,hshi,hge; uchar mun=0,sec=0,min=20,h=5; void displays(); void keyscan(); void delay() {;;} void start() { sda=1; delay(); scl=1; delay(); sda=0; delay(); }
void stop() { sda=0; delay(); scl=1; delay(); sda=1; delay(); }
void respons() { uchari; scl=1; delay(); while((sda==1)&&(i<250)) i++; scl=0; delay(); } void init() { sda=1; delay(); scl=1; delay(); }
void write_byte(uchar date) { uchari,temp; temp=date; for(i=0;i<8;i++) { temp=temp<<1; scl=0; delay(); sda=CY; delay(); scl=1; delay(); } scl=0; delay(); sda=1; delay(); }
uchar read_byte() { uchari,k; scl=0; delay(); sda=1; delay(); for(i=0;i<8;i++) { scl=1; delay(); k=(k<<1)|sda; scl=0; delay(); } returnk; }
void write_add(ucharaddress,uchar date) { start(); write_byte(0xa0); respons(); write_byte(address); respons(); write_byte(date); respons(); stop();
start(); write_byte(0xa1); respons(); write_byte(address); respons(); write_byte(date); respons(); stop();
start(); write_byte(0xa2); respons(); write_byte(address); respons(); write_byte(date); respons(); stop(); }
uchar read_add(uchar address) { uchardate; start(); write_byte(0xa0); respons(); write_byte(address); respons(); start(); write_byte(0xa1); respons(); date=read_byte(); stop(); start(); write_byte(0xa2); respons(); write_byte(address); respons(); start(); write_byte(0xa3); respons(); write_byte(address); respons(); returndate; }
void main() { init(); sec=read_add(0); if(sec>60) sec=0; min=read_add(1); if(min>60) min=0; h=read_add(2); if(h>24) h=0;
TMOD=0x01; EA=1; ET0=1; TH0=(65536-45872)/256; TL0=(65536-45872)%256; TR0=1; while(1) {
displays(); display(); if(write==1) { write=0; write_add(0,sec); write_add(1,min); write_add(2,h);
}
keyscan(); }
}
void displays() { if(num2==0) { P2=0xdb; P0=0x40; delayms(2); } }
void display( ) { secshi=sec/10; secge=sec%10; minshi=min/10; minge=min%10; hshi=h/10; hge=h%10;
P2=0xbf; P0=tab[secshi]; delayms(2); P2=0x7f; P0=tab[secge]; delayms(2);
P2=0xf7; P0=tab[minshi]; delayms(2); P2=0xef; P0=tab[minge];
delayms(2); P2=0xfe; P0=tab[hshi]; delayms(2); P2=0xfd; P0=tab[hge]; delayms(2); }
void delayms(uint xms) { uintx,y; for(x=xms;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); }
void keyscan() { if(key1==0) { delayms(10); if(key1==0) { h++; if(h==24) { h=0; } while(!key1); } }
if(key2==0) { delayms(10); if(key2==0) { h--; if(h==0) { h=24; } while(!key2);
} } if(key3==0) { delayms(10); if(key3==0) { min++; if(min==60) min=0; while(!key3); } }
if(key4==0) { delayms(10); if(key4==0) { if(min==0) min=60; min--; while(!key4); } } if(key5==0) { delayms(10); if(key5==0) { min=20; h=5; sec=0; while(!key5); } } if(key6==0) { delayms(10); if(key6==0) { while(!key6); TR0=~TR0; } } } void T0_time()interrupt 1 { TH0=(65536-45872)/256; TL0=(65536-45872)%256; num2++; if(num2==20) { num2=0; sec++; write=1; if(sec==60) { sec=0; min++; if(min==60) { min=0; h++; if(h==24) { h=0; } } }
} }
實物圖： | 
