电子万年历使用说明书.pdf

电子万年历 使用说明书 Z1 0 2010 05 文档版本 1 0 0 文档日期 2010 年 05 月 上海因仑电子科技有限公司 上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司 上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路 125 弄弄弄弄 7 号号号号 邮政编码邮政编码邮政编码邮政编码 200235 Internet 电话电话电话电话 86 21 34520538 传真传真传真传真 86 21 34520539 Email dufeiyan 2 2 第第第第1 1 1 1章章章章 概述概述概述概述 1 11 11 11 1 概述概述概述概述 电子万年历是一种具有年 月 日 时 分 秒 星期等数字显示功能的电子装置 广泛用于家居 办公室 商场 车站等场所 为便捷人们的生活起到了重要的作用 为了更好地满足人们的生产生活需要 本设计是以高性价比的MCU为控制核心 由它对温 湿度传感器信号进行实时巡检 并负责读写实时时钟 芯片的数据 同时将采集到的温湿度值和读取的时钟数据送至LED数码显示器显示 利用按键和遥控器实 现时间的设定等 并通过控制语音芯片来播报当前的时间和环境的温湿度值 另外 采用软件控制实现阴 历功能 本案例主要由STC89C58RD 控制单元电路 PCF8563时钟单元电路 ISD1760语音模块 无线传输单元 电路 以及数码管显示模块等组成 此设计将单片机的外围电路应用较为全面 包括按键 显示 SPI 定 时器 外部中断等等 通过本案例的学习 同学们可全面了解单片机外部电路的设计方法 另外可很好的 提高单片机进阶阶段学生的编程能力 动手能力及创新能力 配置清单配置清单配置清单配置清单 电子万年历控制板 1块 电子万年历显示板 1块 ISD1760语音报时板 1块 无线发射遥控器 1块 上海因仑电子科技有限公司 上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司 上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路 125 弄弄弄弄 7 号号号号 邮政编码邮政编码邮政编码邮政编码 200235 Internet 电话电话电话电话 86 21 34520538 传真传真传真传真 86 21 34520539 Email dufeiyan 3 3 第第第第2 2 2 2章章章章 硬件介绍硬件介绍硬件介绍硬件介绍 2 1 电路原理分析电路原理分析电路原理分析电路原理分析 电路部分主要包括STC89C58RD 控制单元电路 PCF8563时钟单元电路 ISD1760语音模块 温湿度采 集单元电路 无线传输单元电路以及74HC595级联单元电路组成 下面将分别介绍几个重要电路在电路中 实现的功能 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 STC89C58RD STC89C58RD STC89C58RD STC89C58RD 控制单元电路控制单元电路控制单元电路控制单元电路 30pF C13 30PF 30pF C12 30PF 10uF C11 12 Y2 12M 10K R10 VCC GND RST1 SW PB VCC GND RESET ALE DTH11 OUT P0 4 P0 5 P0 6 P0 7 P2 7 P2 6 P2 5 P2 4 KEY4 KEY3 KEY2 KEY1 P3 7P1 4 P1 5 P1 6 P1 7 P3 0 P3 1 P3 2 P3 3 P3 4 EA MISO MOSI SCLK SS SRCLK SER RCLK SCL SDA P1 5 1 P1 6 2 P1 7 3 RST 4 P3 0 RxD 5 P4 3 INT2 6 P3 1 TxD 7 P3 2 INT0 8 P3 3 INT1 9 P3 4 T0 10 P3 5 T1 11 P3 6 WR 12 P3 7 RD 13 XTAL2 14 XTAL1 15 VSS 16 P4 0 17 P2 0 A8 18 P2 1 A9 19 P2 2 A10 20 P2 3 A11 21 P2 4 A12 22 P2 5 A13 23 P2 6 A14 24 P2 7 A15 25 PSEN 26 ALE 27 P4 1 28 EA VPP 29 P0 7 AD7 30 P0 6 AD6 31 P0 5 AD5 32 P0 4 AD4 33 P0 3 AD3 34 P0 2 AD2 35 P0 1 AD1 36 P0 0 AD0 37 VCC 38 P4 2 INT3 39 P1 0 T2 40 P1 1 T2EX 41 P1 2 42 P1 3 43 P1 4 44 U6 STC89C58RC VCC RESET PR2 4 7K GND R11 5 1K VCC P3 3 图2 1 STC89C58RD 控制单元电路 STC单片机是一款增强型51单片机 完全兼容MCS 51 还增加了新的功能 比如新增两级中断优先级 多一个外中断 内置EEPROM 硬件看门狗 具有掉电模式 512B内存等 还支持ISP下载 不用编程器 只要一个MAX232和一些廉价的元件就能写程序 可擦写10万次 因此是一款很好用的单片机 在本项目中 使用单片机I O接口如下 控制数码管显示连接接口 上海因仑电子科技有限公司 上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司 上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路 125 弄弄弄弄 7 号号号号 邮政编码邮政编码邮政编码邮政编码 200235 Internet 电话电话电话电话 86 21 34520538 传真传真传真传真 86 21 34520539 Email dufeiyan 4 4 sbit HC SerIn P0 0 595 14脚 数据输入 sbit HC RCLK P0 1 595 12脚 输出寄存器时钟 sbit HC SRCLK P0 2 595 11脚 移位寄存器时钟 DHT11温湿度传感器连接接口 sbit DHT11 Control P0 3 语音芯片接口定义 sbit MISO P1 0 sbit MOSI P1 1 sbit SCLK P1 2 sbit SS P1 3 发光二极管指示 sbit LED green P1 5 时钟正常工作指示 sbit LED red P1 6 闹钟指示 按键功能位声明 sbit KEY1 P2 0 sbit KEY2 P2 1 sbit KEY3 P2 2 sbit KEY4 P2 3 PCF8563日历时钟芯片连接接口 sbit SDA P3 6 模拟I2C数据传送位 sbit SCL P3 5 模拟I2C时钟控制位 另外 P3 2作为外部中断输入引脚 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 2 2 ISD1760ISD1760ISD1760ISD1760语音语音语音语音报时报时报时报时及功率放大电路及功率放大电路及功率放大电路及功率放大电路 VCCD 1 LED 2 RESET 3 MISO 4 MOSI 5 SCLK 6 SS 7 VSSA 8 AnaIn 9 MIC 10 MIC 11 VSSP2 12 SP 13 VCCP 14 SP 15 VSSP1 16 AUD AUX 17 AGC 18 VOL 19 ROSC 20 VCCA 21 FT 22 PLAY 23 REC 24 ERASE 25 FWD 26 RDY INT 27 VSSD 28 U7 ISD1760 VDD VCC VCC C35 104 C31 10uf 16V C3010uf 16v C34 104 C3310uf 16v C37 104 C32 10uf 16v C36 104 D11 LED R25 1K VCC R31 80K C38 4 7uf 16v IN SIG OUT MISO MOSI SCLK SS R28 100K MIC MIC SP SP FWD ERASE REC PLAY FT VOL S6 SW PB S7 SW PB S8 SW PB S9 SW PB S10 SW PB S11 SW PB FWD ERASE REC PLAY FT VOL 图2 2 ISD176语音报时单元电路 上海因仑电子科技有限公司 上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司 上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路 125 弄弄弄弄 7 号号号号 邮政编码邮政编码邮政编码邮政编码 200235 Internet 电话电话电话电话 86 21 34520538 传真传真传真传真 86 21 34520539 Email dufeiyan 5 5 R27 5K C29 1uF LS2 SPEAKER G N D 4 V CC 2 7 8 1 1 S5A TDA2822 G N D 4 V CC 2 6 5 1 3 S5B TDA2822 R26 10K C40 47uF C41 103 VCC C14 47uF C19 0 1uF C22 104 GND VCC 图2 3 功率放大单元电路 ISD1760是由华邦公司推出的单片优质语音录放电路ISD1700系列芯片中的一款 该芯片可用来替代已 经停产的ISD2560芯片 用户可利用振荡电阻开自己设定芯片的采样频率 从而决定芯片的录放时间 40 120s 和录放音质 4 12Khz 相比过去的ISD2560芯片 ISD1760在功能上集成了录放功能 并增 加了一些更加人性化的提示功能以及对存储空间的精确功能 而且音质也有了明显的提高 ISD1760有独立模式和SPI模式两种工作模式 在系统中采用SPI工作模式 其中单片机为主机 ISD1760 作为从机 主控单片机主要通过四线 SCLK MOSI MISO SS SPI协议来与ISD1760进行串行通信 而 且几乎所有的操作都可以通过SPI协议来完成 在本电路中 可通过KEY2 KEY3按键控制ISD176通过由TDA2822构成的功放电路播放当前温度 当前 湿度 2 1 2 1 2 1 2 1 3 3 3 3 无线传输模块无线传输模块无线传输模块无线传输模块 S1 Switch2 2 S2 Switch2 2 S3 Switch2 2 S4 Switch2 2 A1 1 B1 2 NC 3 C1 4 D1 5 GND 7 Y1 6 Y2 8 A2 9 B2 10 NC 11 C2 12 D2 13 VCC 14 U5 74HC21 GND GND KEY1 KEY2 KEY3 KEY4 KEY1 KEY2 KEY3 KEY4 P3 2 12 A 147 U3A 74F14 98 D 74F14 56 C 74F14 34 B 74F14 KEY1 KEY2 KEY3 KEY4 VCCGND A0 1 A1 2 A2 3 A3 4 A4 5 A5 6 A6 D5 7 A7 D4 8 VSS 9 A8 D3 10 A9 D2 11 A10 D1 12 A11 D0 13 DIN 14 OSC2 15 OSC1 16 VT 17 VCC 18 PR1 PT2272 M4 VCC R1 4K7 C1 1 0uF R4 200K VT 5 5 1 1 2 2 3 3 4 4 6 6 U2 J04V 1 2 3 4 5 6 7 8 J2 CON8 R3 D1 LED0 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 J3 CON8 1 2 3 4 5 6 7 8 J4 CON8 VCC GND ANTENNA 图2 4 无线传输单元电路 无线传输模块由PT2272构成的无线接收模块和PT2262构成的无线发射模块 无线接收模块用于接收由 无线传感器发出的315MHZ的编码信号进行解码 如解码得到0001 代表KEY1按键被按下 如解码得到0010 代表KEY2按键被按下 如解码得到0100 代表KEY3按键被按下 如解码得到1000 代表KEY4按键被按下 另外74HC21是双四输入与门 在本电路中 当有按键按下后 可通过Y1引脚输出低电平信号 可作为外部 中断输入信号 在本项目中 时间的调节可通过编码遥控或板载独立按键共同完成 为时钟的实际应用提 上海因仑电子科技有限公司 上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司 上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路 125 弄弄弄弄 7 号号号号 邮政编码邮政编码邮政编码邮政编码 200235 Internet 电话电话电话电话 86 21 34520538 传真传真传真传真 86 21 34520539 Email dufeiyan 6 6 供了方便 2 1 2 1 2 1 2 1 4 4 4 4 PCF8563PCF8563PCF8563PCF8563时钟单元电路时钟单元电路时钟单元电路时钟单元电路 OSCI 1 OSCO 2 INT 3 VSS 4 SDA 5 SCL 6 CLKOUT 7 VDD 8 U4 PCF8563 Y1 32768 C8 15pC10 104 SCL SDA VCC BT1 3V R7 5 1K R5 5 1K 10uF C9 D3 4148 D4 4148 P3 3 CLKOUT 图2 5 PCF8563时钟单元电路 PCF8563 是PHILIPS 公司推出的一款工业级内含I2C 总线接口功能的具有极低功耗的多功能时钟 日 历芯片 PCF8563 的多种报警功能 定时器功能 时钟输出功能以及中断输出功能能完成各种复杂的定时 服务 甚至可为单片机提供看门狗功能 是一款性价比极高的时钟芯片 它已被广泛用于电表 水表 气 表 电话 传真机 便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域 在本项目中 电路具有掉电后时钟正常工作的功能 单片机通过控制PCF8563读取公历年 月 日 时 分 秒 星期 通过软件控制实现公农历的转换功能 并可扩展设置闹钟功能 2 1 52 1 52 1 52 1 5 温湿度采集单元电路温湿度采集单元电路温湿度采集单元电路温湿度采集单元电路 GND R9 DTH11 OUT VCC 1 2 3 4 U7 DHT11 图2 6 温湿度采集单元电路 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器 它应用专用的数字模 块采集技术和温湿度传感技术 确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性 传感器包括一个电阻 式感湿元件和一个NTC测温元件 并与一个高性能8位单片机相连接 因此该产品具有品质卓越 超快响 应 抗干扰能力强 性价比极高等优点 每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准 校准 系数以程序的形式储存在OTP内存中 传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数 单线制 串行接口 使系统集成变得简易快捷 超小的体积 极低的功耗 信号传输距离可达20米以上 使其成 为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则 产品为 4 针单排引脚封装 连接方便 在本项目中 单片机可通过控制DHT11能够显示温湿度的功能 在本项目中 属学生扩展实验内容 上海因仑电子科技有限公司 上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司 上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路 125 弄弄弄弄 7 号号号号 邮政编码邮政编码邮政编码邮政编码 200235 Internet 电话电话电话电话 86 21 34520538 传真传真传真传真 86 21 34520539 Email dufeiyan 7 7 2 1 5 2 1 5 2 1 5 2 1 5 数码管控制数码管控制数码管控制数码管控制单元电路单元电路单元电路单元电路 GNDGND VCC OE 13 LCHCLK 12 SDI 14 RST 10 SFTCLK 11 QA 15 QB 1 QC 2 QD 3 QE 4 QF 5 QG 6 QH 7 SDO 9 VDD 16 GND 8 U1 MC74HC595AD wendu OE 13 LCHCLK 12 SDI 14 RST 10 SFTCLK 11 QA 15 QB 1 QC 2 QD 3 QE 4 QF 5 QG 6 QH 7 SDO 9 VDD 16 GND 8 U2 MC74HC595AD shijian GNDGND VCCVCC OE 13 LCHCLK 12 SDI 14 RST 10 SFTCLK 11 QA 15 QB 1 QC 2 QD 3 QE 4 QF 5 QG 6 QH 7 SDO 9 VDD 16 GND 8 U3 MC74HC595AD riqi GND VCC VCC GND OE 13 LCHCLK 12 SDI 14 RST 10 SFTCLK 11 QA 15 QB 1 QC 2 QD 3 QE 4 QF 5 QG 6 QH 7 SDO 9 VDD 16 GND 8 U4 MC74HC595AD duan GND VCC VCC GND L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 VCC R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 A B C D E F G DP L9 L10 L11 L12 L13 L14 L15 L16 L17 L18 L19 L20 L21 L22 L23 L24 SRCLK SER RCLK SRCLK RCLK SRCLK RCLK SRCLK RCLK 图2 7 数码管控制单元电路 74HC595 是硅结构的 CMOS 器件 兼容低电压 TTL 电路 遵守 JEDEC 标准 74HC595 是具有 8 位移位寄存器和一个存储器 三态输出功能 移位寄存器和存储器是分别的时钟 数据在 SRCLK 的上 升沿输入 在 RCLK 的上升沿进入的存储寄存器中去 如果两个时钟连在一起 则移位寄存器总是比存储 寄存器早一个脉冲 移位寄存器有一个串行移位输入 SER 和一个串行输出 SDO 和一个异步的 低电平复位 存储寄存器有一个并行 8 位的 具备三态的总线输出 当使能 OE 时 为低电平 存储寄 存器的数据输出到总线 在本项目中 U1 U2 U3三个595用于控制24位数码管的位选端 U4用于控制数码管的段选 详见 万年历显示板原理图 第第第第3 3 3 3章章章章 程序分析程序分析程序分析程序分析 3 13 13 13 1 程序流程图程序流程图程序流程图程序流程图 上海因仑电子科技有限公司 上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司 上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路 125 弄弄弄弄 7 号号号号 邮政编码邮政编码邮政编码邮政编码 200235 Internet 电话电话电话电话 86 21 34520538 传真传真传真传真 86 21 34520539 Email dufeiyan 8 8 图3 1 主函数程序流程图 上海因仑电子科技有限公司 上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司 上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路 125 弄弄弄弄 7 号号号号 邮政编码邮政编码邮政编码邮政编码 200235 Internet 电话电话电话电话 86 21 34520538 传真传真传真传真 86 21 34520539 Email dufeiyan 9 9 上海因仑电子科技有限公司 上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司 上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路 125 弄弄弄弄 7 号号号号 邮政编码邮政编码邮政编码邮政编码 200235 Internet 电话电话电话电话 86 21 34520538 传真传真传真传真 86 21 34520539 Email dufeiyan 10 10 图3 2 按键扫描及闪烁位选择程序流程图 第第第第4 4 4 4章章章章 新手上路新手上路新手上路新手上路 4 14 14 14 1 硬件结构介绍硬件结构介绍硬件结构介绍硬件结构介绍 图4 1 万年历控制板结构图 特殊引脚说明 J4 1 1 与电子万年历显示板J4 2 1相连接 J4 1 2 与ISD1760语音及功放模块板J4 3 1连接 J4 1 3 PT2272 M4解码地址设置 J4 1 2 J4 1 3 J4 1 1 上海因仑电子科技有限公司 上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司上海因仑电子科技有限公司 上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路上海市漕溪路 125 弄弄弄弄 7 号号号号 邮政编码邮政编码邮政编码邮政编码 200235 Inter