基于單片機(jī)的萬年歷的設(shè)計(jì).doc

1基于單片機(jī)的萬年歷的設(shè)計(jì)系部：電子工程系學(xué)生姓名：專業(yè)班級(jí)：電子08C2學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：2011年3月26日2聲明本人所呈交的基于單片機(jī)的萬年歷的設(shè)計(jì)，是我在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和查閱相關(guān)著作下獨(dú)立進(jìn)行分析研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。作者簽名：日期：2011.3.263【摘要】本論文設(shè)計(jì)采用AT89C52單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)；DS1302提供時(shí)鐘；DS1822進(jìn)行溫度的采集；萬年歷顯示采用了LCD液晶顯示屏；鬧鈴時(shí)間設(shè)置、鬧鈴開關(guān)功能由按鍵完成；由Proteus軟件對(duì)萬年歷進(jìn)行功能仿真。本論文設(shè)計(jì)的萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)潔多優(yōu)點(diǎn)。【關(guān)鍵詞】：萬年歷，單片機(jī)，時(shí)鐘，溫度，軟件ABSTRACTThepresentpaperdesignusesat89C52SCMtotaketheprimarycontrolcircuit；DS1302providestheclock；DS1822carriesonthetemperaturegathering；PerpetualcalendardemonstratedthathasusedtheLCDliquidcrystaldisplaymonitor；Thealarumtimeestablishment,thealarumswitchfunctioncompletesbythepressedkey；CarriesonfunctionsimulationbytheProteussoftwaretoperpetualcalendarThispaperdesignsPerpetualcalendarisconvenient，intuitiveandvariousfunctions。simplecircuitmoreadvantages?！綤EYWORD】：perpetualcalendar，SCM，clock，temperature，software4目錄緒論.1一、方案設(shè)計(jì).2（一）電路方案的選取.21單片機(jī)芯片的選擇方案.22顯示模塊選擇方案.23電路設(shè)計(jì)最終方案決定.2二、電路的硬件設(shè)計(jì).3（一）系統(tǒng)硬件介紹.31AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介.3（二）主要單元電路的設(shè)計(jì).41單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì).42時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì).53時(shí)鐘電路原理及說明.54溫度測(cè)量模塊的設(shè)計(jì).75顯示模塊的設(shè)計(jì).96鬧鈴模塊電路設(shè)計(jì).10三、電路的軟件設(shè)計(jì).11（一)程序流程框圖.11（二）子程序流程圖.11四、萬年歷功能仿真.13（一）Proteus軟件簡(jiǎn)介.131進(jìn)入ProteusISIS.132基本操作.13（二）按鍵功能介紹：.151主界面按鍵功能由上而下依次為：.152當(dāng)設(shè)置時(shí)間和鬧鈴時(shí)按鍵功能介紹.15(三)仿真結(jié)果顯示.151上電后后LED顯示：.152調(diào)節(jié)分鐘：.163調(diào)節(jié)小時(shí)：.164調(diào)節(jié)日期:.165調(diào)節(jié)月份：.166調(diào)節(jié)年份：.177點(diǎn)擊鬧鈴開啟鍵顯示：.17總結(jié).18參考文獻(xiàn).19致謝.20附錄一：系統(tǒng)電路圖.21附錄二：仿真程序.221緒論萬年歷顯示的計(jì)時(shí)裝置廣泛應(yīng)用于家庭以及辦公室等公共場(chǎng)所。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英晶體振蕩器技術(shù)，使萬年歷具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。盡管目前市場(chǎng)上已有現(xiàn)成的萬年歷集成電路芯片出售，價(jià)格便宜、使用也方便，但鑒于單片機(jī)的定時(shí)功能也可以完成萬年歷的電路設(shè)計(jì)，因此進(jìn)行萬年歷的設(shè)計(jì)是必要的。本論文將零散的數(shù)字電路的知識(shí)有機(jī)的、系統(tǒng)的聯(lián)系起來用于實(shí)際，來培養(yǎng)大學(xué)生的綜合分析和設(shè)計(jì)電路，寫程序、調(diào)試電路的能力。本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)原理，以單片機(jī)芯片AT89C52作為核心控制器，通過硬件電路的制作以及軟件程序的編制，設(shè)計(jì)制作出一個(gè)多功能萬年歷系統(tǒng)。該時(shí)鐘系統(tǒng)主要由時(shí)鐘模塊、鬧鐘模塊、顯示模塊、控制模塊組成。系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單清晰的操作界面，能在4V6V直流電源下正常工作。能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間，可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，具有鬧鈴時(shí)間設(shè)置、鬧鈴開關(guān)功能。設(shè)計(jì)以硬件軟件化為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮單片機(jī)功能，大部分能通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。在萬年歷設(shè)計(jì)和開發(fā)中，本文主要具體工作主要包括以下幾點(diǎn)：1）萬年歷系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)；2）根據(jù)系統(tǒng)的流程主要設(shè)計(jì)了萬年歷的硬件電路；3）根據(jù)硬件電路進(jìn)行軟件程序設(shè)計(jì)；4）對(duì)設(shè)計(jì)的萬年歷進(jìn)行了仿真與調(diào)試。2一、方案設(shè)計(jì)（一）電路方案的選取1單片機(jī)芯片的選擇方案方案一：采用AT89C51芯片作為硬件核心，采用FlashROM，內(nèi)部具有4KBROM存儲(chǔ)空間，能于3V的超低壓工作，而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備ISP在線編程技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。方案二：采用AT89C52，片內(nèi)ROM全都采用FlashROM；能以3V的超底壓工作；同時(shí)也與MCS-51系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為8KBROM存儲(chǔ)空間，同樣具有AT89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞，所以選擇采用AT89C52作為主控制系統(tǒng)。2顯示模塊選擇方案方案一：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價(jià)格適中，對(duì)于顯示數(shù)字合適，與液晶相比，耗電及體積大與液晶相比，耗電及體積大，所以也不用此種作為顯示。方案二：采用LCD液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大，可顯示大量文字、圖形,顯示多樣，清晰可見，省了很多麻煩，所以在此設(shè)計(jì)中采用LCD液晶顯示屏。3電路設(shè)計(jì)最終方案決定綜上各方案所述，對(duì)本次設(shè)計(jì)方案選定：采用AT89C52作為主控制系統(tǒng)；DS1302提供時(shí)鐘；LCD液晶顯示屏作為顯示。電路設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示：圖2-1系統(tǒng)原理圖AT89C52主控制模塊DS1302時(shí)鐘模塊LCD顯示模塊鍵盤模塊DS1822溫度模塊3二、電路的硬件設(shè)計(jì)（一）系統(tǒng)硬件介紹本電路是由AT89C52單片機(jī)為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；時(shí)鐘電路由DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31*8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器?？僧a(chǎn)生年、月、日、周日、時(shí)、分、秒，具有使用壽命長(zhǎng)，精度高和低功耗等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能；溫度的采集由DS1822構(gòu)成；顯示部份由LCD液晶顯示屏顯示。1AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C52是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)。AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,但不可以在線編程。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。AT89C52引腳分布如圖2-2所示：圖2-2AT89C52引腳分布圖4（二）主要單元電路的設(shè)計(jì)1單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì)AT89C52單片機(jī)為40引腳雙列直插芯片,有四個(gè)I/O口P0,P1,P2,P3,每一條I/O線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如下圖所示,18引腳和19引腳接時(shí)鐘電路,XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。第9引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路,20引腳為接地端,40引腳為電源端。主控制系統(tǒng)如圖2-3所示：圖2-3主控制系統(tǒng)2時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)圖2-4示出DS1302的引腳排列，其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768KHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST5輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RSTS置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電動(dòng)行時(shí)，在Vcc大于等于2.5V之前，RST必須保持低電平。中有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平，I/O為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。SCLK始終是輸入端。DS1302的連接如圖2-4所示：圖2-4DS1302的連接圖3時(shí)鐘電路原理及說明(1)時(shí)鐘芯片DS1302的工作原理：DS1302在每次進(jìn)行讀、寫程序前都必須初始化，先把SCLK端置“0”，接著把RST端置“1”，最后才給予SCLK脈沖；讀/寫時(shí)序如下圖4所示。DS1302的控制字的位7必須置1，若為0則不能把對(duì)DS1302進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。對(duì)于位6，若對(duì)程序進(jìn)行讀/寫時(shí)RAM=1，對(duì)時(shí)間進(jìn)行