基于单片机的万年历的设计.doc

1基于单片机的万年历的设计系部：电子工程系学生姓名：专业班级：电子08C2学号：指导教师：2011年3月26日2声明本人所呈交的基于单片机的万年历的设计，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：日期：2011.3.263【摘要】本论文设计采用AT89C52单片机作为主控制系统；DS1302提供时钟；DS1822进行温度的采集；万年历显示采用了LCD液晶显示屏；闹铃时间设置、闹铃开关功能由按键完成；由Proteus软件对万年历进行功能仿真。本论文设计的万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁多优点。【关键词】：万年历，单片机，时钟，温度，软件ABSTRACTThepresentpaperdesignusesat89C52SCMtotaketheprimarycontrolcircuit；DS1302providestheclock；DS1822carriesonthetemperaturegathering；PerpetualcalendardemonstratedthathasusedtheLCDliquidcrystaldisplaymonitor；Thealarumtimeestablishment,thealarumswitchfunctioncompletesbythepressedkey；CarriesonfunctionsimulationbytheProteussoftwaretoperpetualcalendarThispaperdesignsPerpetualcalendarisconvenient，intuitiveandvariousfunctions。simplecircuitmoreadvantages。【KEYWORD】：perpetualcalendar，SCM，clock，temperature，software4目录绪论.1一、方案设计.2（一）电路方案的选取.21单片机芯片的选择方案.22显示模块选择方案.23电路设计最终方案决定.2二、电路的硬件设计.3（一）系统硬件介绍.31AT89C52单片机简介.3（二）主要单元电路的设计.41单片机主控制模块的设计.42时钟电路模块的设计.53时钟电路原理及说明.54温度测量模块的设计.75显示模块的设计.96闹铃模块电路设计.10三、电路的软件设计.11（一)程序流程框图.11（二）子程序流程图.11四、万年历功能仿真.13（一）Proteus软件简介.131进入ProteusISIS.132基本操作.13（二）按键功能介绍：.151主界面按键功能由上而下依次为：.152当设置时间和闹铃时按键功能介绍.15(三)仿真结果显示.151上电后后LED显示：.152调节分钟：.163调节小时：.164调节日期:.165调节月份：.166调节年份：.177点击闹铃开启键显示：.17总结.18参考文献.19致谢.20附录一：系统电路图.21附录二：仿真程序.221绪论万年历显示的计时装置广泛应用于家庭以及办公室等公共场所。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英晶体振荡器技术，使万年历具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的万年历集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于单片机的定时功能也可以完成万年历的电路设计，因此进行万年历的设计是必要的。本论文将零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养大学生的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C52作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个多功能万年历系统。该时钟系统主要由时钟模块、闹钟模块、显示模块、控制模块组成。系统具有简单清晰的操作界面，能在4V6V直流电源下正常工作。能够准确显示时间，可随时进行时间调整，具有闹铃时间设置、闹铃开关功能。设计以硬件软件化为指导思想，充分发挥单片机功能，大部分能通过软件编程来实现，系统稳定性高。在万年历设计和开发中，本文主要具体工作主要包括以下几点：1）万年历系统的流程设计；2）根据系统的流程主要设计了万年历的硬件电路；3）根据硬件电路进行软件程序设计；4）对设计的万年历进行了仿真与调试。2一、方案设计（一）电路方案的选取1单片机芯片的选择方案方案一：采用AT89C51芯片作为硬件核心，采用FlashROM，内部具有4KBROM存储空间，能于3V的超低压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二：采用AT89C52，片内ROM全都采用FlashROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KBROM存储空间，同样具有AT89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏，所以选择采用AT89C52作为主控制系统。2显示模块选择方案方案一：采用LED数码管动态扫描，LED数码管价格适中，对于显示数字合适，与液晶相比，耗电及体积大与液晶相比，耗电及体积大，所以也不用此种作为显示。方案二：采用LCD液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字、图形,显示多样，清晰可见，省了很多麻烦，所以在此设计中采用LCD液晶显示屏。3电路设计最终方案决定综上各方案所述，对本次设计方案选定：采用AT89C52作为主控制系统；DS1302提供时钟；LCD液晶显示屏作为显示。电路设计框图如图2-1所示：图2-1系统原理图AT89C52主控制模块DS1302时钟模块LCD显示模块键盘模块DS1822温度模块3二、电路的硬件设计（一）系统硬件介绍本电路是由AT89C52单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；时钟电路由DS1302提供，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。可产生年、月、日、周日、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；温度的采集由DS1822构成；显示部份由LCD液晶显示屏显示。1AT89C52单片机简介AT89C52是51系列单片机的一个型号。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes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，功能强大的AT89C52单片机可提供许多较复杂系统控制应用场合。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,但不可以在线编程。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。AT89C52引脚分布如图2-2所示：图2-2AT89C52引脚分布图4（二）主要单元电路的设计1单片机主控制模块的设计AT89C52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3,每一条I/O线都能独立地作输出或输入。单片机的最小系统如下图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端。主控制系统如图2-3所示：图2-3主控制系统2时钟电路模块的设计图2-4示出DS1302的引脚排列，其中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768KHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST5输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RSTS置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电动行时，在Vcc大于等于2.5V之前，RST必须保持低电平。中有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平，I/O为串行数据输入端（双向）。SCLK始终是输入端。DS1302的连接如图2-4所示：图2-4DS1302的连接图3时钟电路原理及说明(1)时钟芯片DS1302的工作原理：DS1302在每次进行读、写程序前都必须初始化，先把SCLK端置“0”，接着把RST端置“1”，最后才给予SCLK脉冲；读/写时序如下图4所示。DS1302的控制字的位7必须置1，若为0则不能把对DS1302进行读写数据。对于位6，若对程序进行读/写时RAM=1，对时间进行读/写时，CK=0，位1至位5指操作单元的地址。位0是读/写操作位，进行读操作时，该位为1；该位为0则表示进行的是写操作。控制字节总是从最低位开始输入/输出的。表2为DS1302的日历、时间寄存器内容：“CH”是时钟暂停标志位，当该位为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；当该位为0时，时钟开始运行。“WP”是写保护位，在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP必须为0。当“WP”为1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。