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一、 设计目的与要求 设计目的:通过设计，培养运用已学知识解决实际问题的能力、查阅资料的能力、自学能力和独立分析问题、解决问题的能力和能通过独立思考。 设计要求:设计一个时、分可调的数字电子钟、断电后将数据保存，开启后时间将从断电后时间继续行走。 二、 设计内容与方案制定具有校时功能，按键控制电路其中时键、分键六个键分别控制时、分时间的调整。按下小时数实现对小时数加减，按下分钟数实现对分钟数进行加减，并设置有复位键，启始键。 以AT89C51单片机进行实现秒、分、时上的正常显示和进位，其中显示功能由单片机控制共阴极数码管来实现，数码管进行动态显示。 通过AT24C02分别写入时、分、秒数据在断电后实现保存，在下次通电后将数据读出保持为断电前数据。 三、 芯片简介1、 AT89C52AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。 2、 AT24C02AT24C02支持I2C，总线数据传送协议I2C，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，由于A0、A1和A2可以组成000~111八种情况，即通过器件地址输入端A0、A1和A2可以实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上，通过进行不同的配置进行选择器件。 AT24C02的存储容量为2K bit，内容分成32页，每页8Byte，共256Byte，操作时有两种寻址方式：芯片寻址和片内子地址寻址。 （1）芯片寻址：AT24C02的芯片地址为1010，其地址控制字格式为1010A2A1A0R/W。其中A2，A1，A0可编程地址选择位。A2，A1，A0引脚接高、低电平后得到确定的三位编码，与1010形成7位编码，即为该器件的地址码。R/W为芯片读写控制位，该位为0，表示芯片进行写操作。 （2）片内子地址寻址：芯片寻址可对内部256B中的任一个进行读/写操作，其寻址范围为00~FF，共256个寻址单位。
四、 设计步骤
1.2.各单元电路及工作原理（1）按键控制电路 键盘可实现对时间的校对，用四个按键来实现。按下小时数加实现对小时数进行加一，按下小时数减实现对小时数减一，按下分钟数加一实现对分钟数加一，按下分钟数减一实现对分钟数减一。当按下复位键时时间回到初始时间，按下启停键时时钟开始工作在次按下停止工作。 其电路连接图如下：
LED显示器是现在最常用的显示器之一发光二极管（LED）分段式显示器由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或符号。显示电路显示模块需要实时显示当前的时间,即时、分、秒，因此需要6个数码管，采用动态显示方式显示时间，其硬件连接方式如下图所示。
（3）AT24C02连接电路
AT24C02支持I2C，总线数据传送协议I2C，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。通过AT24C02分别写入时、分、秒数据在断电后实现保存，在下次通电后将数据读出保持为断电前数据。 1.3.绘制原理图 其计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。整个设计图由复位电路、AT89C51单片机、键盘控制电路组成。 显示电路将“时”、“分”、“秒”通过七段显示器显示出来，6个数码管的段选接到单片机的P0口，位选接到单片机的P2口。数码管按照数码管动态显示的工作原理工作。 把定时器定时时间设为50ms，则计数溢出20次即得时钟计时最小单位秒，而20次计数可用软件方法实现，每累计60秒进1分，每累计60分钟，进1小时。时采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。 校时电路时用来对“时”、“分”显示数字进行校对调整，时分秒三个控制键分别接单片机的p3.2、p3.3、P3.4、P3.5进行控制。按一下分键秒单元就加1 ，按一下时键分就加1。将AT24C02接入P3.1和P3.2对断电后数据保存，通电后数据从断电前恢复运行。
1.4.元件清单列表
2、程序设计2.1程序流程 数字电子钟采用内部硬件定时器来进行定时。sec等于60，应将sec清零，同时min加1。如果min等于60，应将min清零，同时h加1。如果h大于23时，应将h清零，当h小于10时十位不显示。通过分析可知，程序中可分别由 {
num2=0;
sec++; if(sec==60) { sec=0; min++; if(min==60) { min=0; h++; if(h==24) h=0; } } } 这段程序负责秒、分、时的计时。 按钮K1、K2和K3、K4为调时、调分控制按键。这两个按钮信号的输入采用外部中断方式来实现。若产生外部中断时，通过调用H或_min来实现调时或调分操作。通过displays()显示时分秒中间用“-”隔开每隔一秒实现闪烁。 断电后数据保存，通过AT24C02芯片采用IIC串口通信解决掉电保护，具体将时、分、秒，数据每隔一秒时间将数据写入AT24C02中，在断电后数据停留在断电前，通电后数据恢复。 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); } }
} 在主程序中先将读出保存数据分别赋给h、min、sec然后判断计时器是否到了一秒，如果到了就在24C02的地址0中写入sec在地址1中写入min在地址2中写入h。最终实现数据断电的保存。
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; } } }
} }
实物图： | 
