本科毕业设计说明书（论文）
晶体振荡器 校时电路 时计数器 分计数器 译码器 译码器 23 50 第 6页 共 48页
59 译码器 秒计数器 分频器
图2.2 数字电子钟逻辑图
本电路主要由石英晶体振荡器、分频器、计数器、译码器、LED显示器和校时电路组成，采用了COMS系统（双列直插式）中小规模集成芯片。总体方案由主体电路和扩展电路两大部分组成，其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟展功能，进行了各单元的设计，总体调试。
2.2 本设计采用的方案
对此次作品的方案选定：采用AT89S52作为主控制系统，LCD1602液晶模块作为显示，时钟芯片DS12C887提供时钟。硬件系统主要有单片机AT89S52、DS12C887、1602LCD等。
采用AT89S52单片机作为系统的控制核心，一是对通过I/O口组成的键盘进行定期扫描，并执行相应的键处理；二是定时读取时钟芯片数据，使之在各位LCD中显示。时钟功能采用单片集成的时钟芯片DS12C887来实现，它是保证时钟准确的重要器件。在运行时，按下相应的键，可以对显示的数据进行相应的校正处理，以显示正确的时间。
根据按键电路可实现年、月、日、时、分、秒的调整，S1键是功能键，切换需要选择调整的位，S2、S3键分别对时间进行加或减的操作，S4是复位键，进行复位操作，S5是闹钟键。
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设计的整体框图如图2.3所示。
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图2.3 设计的整体框图
（1）单片机控制模块
单片机来承担单片机在系统中对其他模块进行控制，是整个系统的核心部件，主要是对其他模块进行控制和数据交换。
（2）时钟模块的设计
时钟模块主要是用于对时、分、秒、年、月、日和星期的计时。该模块采用的芯片为DS12C887时钟芯片。
（3）显示模块
显示模块主要由1602 LCD显示器完成，显示器主要是为人机交互提供即时的信息，能让人们与机器进行很好的交流。
（4）键盘模块
本系统的按键主要是用于对时钟的校对，现对按键的功能简述如下：S1键是功能键，切换需要选择调整的位，S2、S3键分别对时间进行加或减的操作，S4是复位键，进行复位操作，S5是闹钟键。
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3 硬件电路设计
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根据上述，采用AT89S52单片机作为系统的控制核心。一是对通过I/O口组成的键盘进行定期扫描，并执行相应键处理；二是定时读取时钟芯片数据，使之在各位LCD中显示。时钟功能采用集成的时钟芯片DS12C887来实现，它是保证时钟准确的重要器件。在运行时，按下相应的键，可以对显示的数据进行相应的校正处理，以显示正确的时间[5]。
3.1 单片机控制电路
单片机控制系统包括AT89S52单片机以及它的外围电路（晶振电路和复位电路）。 3.1.1 单片机系统发展
随着计算机技术的发展，单片机技术已成为计算机技术中的一个独立的分支，单片机的应用领域也越来越广泛，特别是在工业控制和仪器仪表智能化中扮演着极其重要的角色。从应用领域看，单片机主要用于控制，所以也称它为微控制器。
目前计算机硬件技术向巨型化、微型化和单片化发展。自1975年美国德克萨斯仪器公司第一块单片机芯片TMS-1000问世以来，在短短的20余年间，单片机技术已发展成为计算机技术中一个非常有活力的分支，它有自己的技术特征、规范、发展道路和应用环境。按单片机的生产技术和应用对象，单片机先后经历了4位机、8位机、16位机、32位机几个有代表性的发展阶段[6]。
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。
AT89S52的主要性能有：
（1）与MCS-51单片机产品兼容； （2）8K字节在系统可编程Flash存储器； （3）1000次擦写周期； （4）全静态操作：0Hz~33Hz； （5）三级加密程序存储器； （6）八个中断源；
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（7）全双工UART串行通道；
（8）低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒； （9）看门狗定时器； （10）双数据指针； （11）掉电标识符。
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8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52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[7]。
AT89S52的引脚如图3.1所示。
图3.1 AT89S52引脚的引脚图
AT89S52的各个引脚的说明如下： VCC：电源电压 GND：接地
P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口,即地址/数据总线复用口。作为输出口时，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
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校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。
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模式下，P0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
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。
此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表3.1所示[8]。
在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
表3.1 引脚号第二功能
引脚 P1.0 P1.1 P1.5 P1.6 P1.7
第二功能
T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）
MOSI（在系统编程用） MISO（在系统编程用） SCK（在系统编程用）
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。
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（例如执行MOVX @DPTR，A）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（如MOVX @R1，A）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，P2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。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。