万年历设计方案

1、万年历设计方案第一章 绪论1.1 课题研究的意义万年历是我国古代传说中最古老的一部太阳历。为纪念历法编撰者万年功绩，便将这部历法命名为“万年历”。 而现在所使用的万年历， 实际上就是记录一定时间围 （比如 100年或更多）的具体阳历或阴历的日期的年历，方便有需要的人查询使用，与原始历法并无直接联系。而随着微电子技术的高速发展，人类用于计时的工具也在不断发展更新，单片机技术的出现使得万年历有了新的发展方向。单片机以其体积小、功能全、性价比高等诸多优点，在工业控制、家用电器、通信设备、信息处理、尖端武器等各种测控领域的应用中独占鳌头，单片机开发技术已成为电子信息、电气、通信、自动化、机电一体化等专

2、业技术人员必须掌握的技术。目前世界上单片机年产量已达十多亿片，通常是当年微处理器产量的 4-5 倍以上。 用最少的芯片就能实现最强大的功能， 这是将来电子产品的主流方向，它将无可置疑地一步步取代其它同类产品，其数量之大和应用面之广，是其它任何类型的计算机所无法比拟的。以基于单片机的万年历作为设计的课题，因为它有很好的开放性和可发挥性，对作者的要求比较高，不仅考察了对单片机的掌握能力而且强调了对单片机扩展的应用。另外液晶显示的万年历已经越来越流行，特别适合在家庭居室、办公室、大厅、会议室、车站和广场等地方使用，它具有显示清晰直观、走时准确、可以进行夜视等功能，并且还可以扩展出其它多种功能。所以，

3、电子万年历作为设计课题很有价值。1.2 本课题主要的研究工作本论文主要研究基于单片机的万年历设计。当程序执行后， LCD 显示即时时间、年月日、星期、温度。设置3个操作键：K1:设置键；K2:上调键；K3:下调键。本设计的主要容 ： 1、了解单片机技术的发展现状，熟悉万年历各模块的工作原理； 2、选择适当的芯片和元器件，确定系统电路，绘制电路原理图，尤其是各接口电路；3、熟悉单片机使用方法和 C 语言的编程规则，编写出相应模块的应用程序；4、分别在各自的模块中调试出对应的功能，在Proteus 软件上进行仿真。1.2.1 研究容设计目标：使基于STC89C52I片机的万年历实现以下四个功能：1

4、、具有年、月、日、星期、时、分、秒等功能；2、具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能；3、具有与即时时间同步的功能；4、具有显示温度的功能；1.2.2 论文章节安排：第一章：绪论是介绍了基于STC89C52单片机的万年历研究意义，重点阐述了本课题的研究容和研究工作。第二章：单片机的概述主要阐述了单片机系统的定义以及单片机系统的发展现状和发展趋势。因为只有对单片机有了更深入的了解，才能设计出更好的单片机控制系统。本章的结尾是对单片机C语言编程的介绍。第三章：主要介绍了设计要求和课题器件选择的论证方案。第四章：硬件基础中主要描述了万年历的各个模块的硬件设计方案，并结合各个元器件和相应的硬件原理图

5、进行分析，最后展示为了实现研究目标所需要的全部硬件基础。第五章：软件基础主要罗列了实现万年历各个功能的C语言程序的流程图，并分别对其进行了解释和分析，最后把各个C语言子程序在巧妙结合在一起，共同控制整个系统，也就形成了实现研究目标所需要的所有软件基础。第六章：主要对Keil 软件 Proteus 软件进行简单介绍，并给出了关于 Proteus 软件仿真调试万年历的过程。最后简要的介绍了硬件调试中的问题和解决办法。第七章：主要是对本次实验研究的总结，提出本次实验的不足之处以及相应的改进方法，以便后人继续深入研究。1.3 本章小结本章是论文的绪论部分，着重介绍了万年历的研究意义。然后介绍了本文所要

6、解决的实际问题及意义，以及要电子万年历系统要实现的功能和方法。最后简单地描述了本论文的整体框架和论文章节的安排。第二章 单片机的概述目前单片机渗透到了我们生活的各个领域， 几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及远程控制玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域中的机器人、智能仪表、医疗器械了。单片机具有结构简单、控制功能强、可靠性高、体积小、价格低等优点，因而在许多行业都得到了广

7、泛应用，并且在诸多领域中都发挥了无可比拟的巨大作用。2.1 单片机的定义和特点2.1.1 单片机的定义单片机即单片微型计算机，是把中央处理器、存储器、定时 / 计数器、输入输出接口都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比，它更强调自供应(不用外接硬件)和节约成本。单片机也被称为微控制器 (Microcontroller ),是因为它最早被用于工业控制领域。单片机的芯片仅由CPU勺专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和cpiB成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。2.1.2 单片机的特点单片机以

8、其卓越的性能， 得到了广泛的应用， 已深入到各个领域。 单片机应用在检测、控制领域中，具有如下特点：1、体积小、控制功能强、成本低。因而可以方便地组装各种智能式控制设备和仪器，做到机、电、仪一体化。2、易扩展。很容易构成各种规模的应用系统，为应用系统的设计和生产带来极大方便。3、可靠性好、使用温度围宽。在各种恶劣的环境下都能可靠的工作，这是其他机种无法比拟的。4、种类多，型号全。很多单片机厂家逐年扩大适应各种需要，有针对性地推出一系列型号产品，使系统开发工程师有很大的选择余地。大部分产品有较好的兼容性，保证了 已开发产品能顺利移植，较容易地使产品进行升级换代。5、低功耗。现在新型单片机的功耗越

9、来越小，供电电压从5V 降低到了3.2V ，甚至1V,工作电流从mA降到nA级，工作频率从十几兆可编程到几十千赫兹。特别是很多单 片机都设置了多种工作方式，这些工作方式包括等待、暂停、睡眠、空闲、节电等。6、可以采用C语言开发环境，具有友好的人机互交环境。大多数单片机都提供基于C语言开发平台，并提供大量的函数供使用，这使产品的开发周期、代码可读性、可移植性 都大为提高。2.2 单片机的发展现状和发展趋势2.2.1 单片机的发展现状单片机技术在不断的发展，它反映在部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的技术水平。在目前，用户对单片机的需要越来越多，

10、但是， 要求也越来越高。 下面分别就这三个方面说明单片机的技术进步状况。1、部结构的进步单片机在部已集成了越来越多的部件， 这些部件包括一般常用的电路， 例如： 定时器，比较器，A/D转换器，D/A转换器，串行通信接口， Watchdog电路，LCD控制器等。有的 单片机为了构成控制网络或形成局部网，部含有局部网络控制模块CAN例如，IMineon公司的 C 505C, C515C C167CR C167CS-32FM 81C90b因此，这类单片机十分容易构成 网络。特别是在控制，系统较为复杂时，构成一个控制网络十分有用。为了能在变频控制中方便使用单片机，形成最具经济效益的嵌入式控制系统。有的

11、单片机部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路，这些单片机有Fujitsu 公司的MB89850系列、MB89860系列；Motorola 公司的 MC68HC08MR16IR24等。在这些单片机 中，脉宽调制电路有6 个通道输出，可产生三相脉宽调制交流电压，并部含死区控制等功能。 特别引人注目的是：现在有的单片机已采用所谓的三核（ TrCore ）结构。这是一种建立在系统级芯片（System on a chip ）概念上的结构。这种单片机由三个核组成：一个是微控制器和DSP核，一个是数据和程序存储器核，最后一个是外围专用集成电路（ASIC）。 这种单片机的最大特点在于把DS所口微控制器同时

12、做在一个片上。这是目前单片机最大的 进步之一。这些单片机都是高档单片机，MClfP是32位的，而DSPK用16或32位结构，专业 .专注工作频率一般在60MHzW上。2、功耗、封装及电源电压的进步现在新的单片机的功耗越来越小，特别是很多单片机都设置了多种工作方式，这些工作方式包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等工作方式。而单片机的封装水平也大大提高，随着贴片工艺的出现，单片机也大量采用了各种合符贴片工艺的封装方式出现，以大量减少体积。在这种形势中， Microchip 公司推出的 8 引脚的单片机特别引人注目。这是PIC12CXX添列。它含有0.52K程序存储器，25128字节数据存储器，6个I

13、/O端口以及一个定时器，有的还含 4 道 A/D ，完全可以满足一些低档系统的应用。扩大电源电压围以及在较低电压下仍然能工作是今天单片机发展的目标之一。目前，一般单片机都可以在3.3 5.5V的条件下工作。而一些厂家，则可以生产出在2.26V的条件下工作的单片机。 3、工艺上的进步现在的单片机基本上采用 CMO孩术，但已经大多数采用了 0.6um以上的光刻工艺， 有个别的公司，如 Motorola公司则已采用0.35um甚至是0.25um技术。这些技术的进步 大提高了单片机的部密度和可靠性。3.4 .2 单片机的发展趋势单片机在目前的发展形势下，表现出几大趋势： 1、可靠性及应用越来越水平高，

14、和互联网连接已是一种明显的走向；2、所集成的部件越来越多，NS （美国国家半导体）公 司的单片机已把语音、图像部件也集成到单片机中，也就是说，单片机的意义只是在于单片集成电路，而不在于其功能了。如果从功能上讲它可以讲是万用机。原因是其部已集成上各种应用电路；3、功耗越来越低和模拟电路结合越来越多。随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高，单片机还会不断产生新的变化和进步，最终人们可能发现：单片机与微机系统之间的距离越来越小，甚至难以辨认。2.3 编程语言的选择在1972年，美国贝尔实验室的 D.M.Ritchie 在B语言的基础上最终设计出了一种新 的语言，他取了 BCPU勺第二个字母作为

15、这种语言的名字，这就是 C语言。在众多的程序设计语言中， C 语言简洁紧凑，语言表达能力强，其结构化的流程控制有助于编制结构良好的程序。 C 语言程序经编译后生成的目标程序代码效率高，几乎可以与汇编语言媲美。 C 语言既具备高级语言使用方便、接近自然语言和数学语言的特性，同专业 .专注时也具备对计算机硬件系统的良好操纵和控制能力。 C 语言可移植性好，一个C 语言源程序可以不做改动，或者稍加改动，就可以从一种型号的计算机移转到另外一种型号的计算机上编译运行。因此，C语言被广泛应用于各类系统软件和应用软件的开发。所以本系统以C语言进行软件设计，增加了程序的可读性和可移植性，便于扩展和更 改，软件

16、的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁了。2.4 本章小结本章主要介绍了单片机的定义和特点，重点描述了单片机发展现状和未来的发展趋势，最后简单地介绍了选择的编程语言。专业 .专注第三章 设计要求和方案论证3.1 设计要求1、 具备在液晶上显示年、月、日、星期、时、分、秒的功能；2、 具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能；3、 具有与即时时间同步的功能；4、 具有显示温度的功能；3.2 单片机芯片的选择方案和论证方案一 :采用AT89S51芯片作为硬件核心，部具有 4KB ROMff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

17、具备ISP在线编程技 术， 所以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STC89C525片,STC89C5纯一种低功耗、高性能的8位CMOS控制器，具有8K 的可编程Flash存储器。同样具有AT89S51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当对电 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，因此选择采用STC89C52乍为主控制系统核心。3.3 显示模块选择方案和论证 、 . 1* 方案一：采用LEDgC码管动态扫描，LED数码管价格适

18、中，对于显示数字合适，采用动态扫描法与 单片机连接时, 虽然占用的单片机口线少，但连线还需要花费一点时间，所以也不用此种作为显示。 、. 1* 、 方案二：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合, 若采用在显示数字显得太浪费 , 且价格也相对较高 , 所以在此也不用此种作为显示。、 . J» *方案三：采用 1602液晶显示屏,该液晶显示屏的显示功能强大,置 192种字符， 可显示大量符号、 数字 , 清晰可见 , 而且功率消耗小寿命长抗干扰能力强。所以在此设计中采用 1602 液晶显 示屏。3.4 时钟芯片的选择方案和论证 、 . 1*

19、 方案一：直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大, 所以不采用此方案。、. 1* 、方案二：采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302E片是一种高性能的时钟芯片， 可自动对秒、 分、时、日、周、月、年进行计数，而且精度高，位的RAM故为数据暂存区，工作电压2.5V 5.5V围，2.5V时耗电小于300nA所以本设计采用 DS130方寸钟芯片。3.5 温度传感器的选择方案与论证、 . 1*方案一：使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度变

20、化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行A/D 转换。此设计方案需用 A/D 转换电路， 增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。、. 1* 、方案二：采用数字式温度传感器DS18B20此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以去除A/D 模块，降低硬件成本，简化系统电路。另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量围广等优点。因此本设计选用 DS18B20 温度传感器。3.6 电路设计最终方案决定综上各方案所述，对此次作品白方案选定：采用STC89C52乍为主控制芯片，DS1302寸 钟芯片计时，DS18B

21、2而集温度，LCD1602乍为显示模块。3.7 本章小结本章主要介绍了系统要实现的功能和万年历系统硬件平台的选择，比较了主控模块，时钟模块， 显示模块， 温度采集模块中不同器件的优劣， 最后确定了电路设计的整体方案。这也是完成设计的先决条件。第四章 系统的硬件设计与实现4.1 电路设计框图根据上章确定的方案给出了系统整体的设计框图:LC戢晶显示模块键盘模块主控制模块STC8952专业.专注温度传感器DS1302时钟模块图4.1系统结构框图为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘模块用来校正液晶上显 示的时间；温度传感器则用来检测当前的环境温度；STC89C5笄片机通过输出各种电脉

22、冲 信号来驱动控制各部分正常工作；而系统的时间、温度等数据则最终通过液晶模块显示出 来。4.2 系统硬件概述本电路是以STC89C52单片机为控制核心，该芯片具有在线编程功能，功耗低，能在 3.3V的超低压下工作；时钟芯片采用 DS1302它是一款高性能、低功耗、自带RAM的实时时钟芯片，具有使用寿命长，精度高和功耗低等特点，同时具有掉电自动保存功能，可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，其工作电压为 2.5V 5.5V;温度检测模块由DS18B20勾成，它采用独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯 ， 具有测量精度高、测量围广等优点，具测温围在-55+125C,工作电

23、压为3v5.5v;显示部 份使用1602液晶显示屏来实现，该显示屏具有低功耗、寿命长、可靠性高的特点，其工作 电压为5v04.3 主要单元电路的设计4.3.1 STC89C52单片机简介STC89C521一种低功耗、高性能的8位CMO暇控制器，具有8K的可编程Flash存 储器。使用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。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPlff口在线系统可编程Flash ,使得STC89C5如众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、 超有效的解决方案。STC89C5现有以下标准功能：8K字节Fla

24、sh , 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，全双工用行口，片晶振及时钟电路。另外，STC89C52T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。引脚排列如图2.1所示。1PIOvccpi Ipn n10. X393ri.ir u.ud i cn i33Liz1 U. 1Pl.3P0,2P14P03p 1 Spn ziJ7耳36r35

25、7Pl 6pn5%£L 1 1VUi BPl.7F0,6R 勺工A7PTF O 7335嵬ICP3.omi-Zk/vprpa.irrDaleM苏teP3.2nNT3同汨NP3 疝EP2 7P3.4rroF2 6P3 5mFN目3.而&,PMPlTjfibP2XTALIF22XT.AJL2PZ1VSSP2C31IJ却1329132S1417If2bl(f乃17副18打222G21图2.1 STC89C52弓I脚图从引脚功能来看，可将引脚分为三部分：1、电源及时钟引脚VCC接+5V电源；VSS接地；XTAL1和XTAL2时钟引脚，外接晶体引线端。当使用 芯片部时钟时，此两引脚端用

26、于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。2、控制引脚RST/VPT RS说复位信号输入端，VPT是备用电源卒&入端。当RST俞入端保持2个机 器周期以上高电平时，单片机完成复位初始化操作。当主电源vece生故障而突然下降到一定低电压或断电时，第2功能VPT将为片RAM供电源以保护片RAMfr的信息不丢失。ALE/PROG地址锁存允许信号输出端。在存取外存储器时，用于锁存低8位地址信号。 当单片机正常工作后，ALE端就会周期性地以时钟振荡频率的1/6固定频率向外输出正脉 冲信号。此引脚的第2功能PROB对片带有4K字节EPROIMJ 8751固化程序时，作为编

27、 程脉冲输入端。PSEN程序存储允许输出端。是片外程序存储器的读选通信号，低电平有效。CPU从外部程序存储器取指令时，PSENW号会自动产生负脉冲，作为外部程序存储器的选通信号。EA/VPP程序存储器地址允许输入端。当EA为高电平时，CPUft行片程序存储器指令， 但当PC中的值超过0FFFFH寸，将自动转向执行片外程序存储器指令；当 EA为低电平时， CPUR执行片外程序存储器指令。对 8031单片机，EA必须接低电平。在8751中，当对片 EPRO编程时，该端接21V的编程电压。3、 I/O 口引脚P0.0P0.7: P0 口是一个8位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口，每位能驱动8个

28、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。P1.0P1.7: P1 口是一个具有部上拉电阻的8位双向I/O 口。作为输出口，每位能驱 动4个TTL逻辑电平。止匕外，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)。在flash编程和校验时，P1 口接收低8位地 址字节。P2.0P27P2 口是一个具有部上拉电阻的 8位双向I/O 口。作为输出口，每位能驱 动 4 个 TTL 逻辑电平。在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部

29、数据存储器时， P2 口送出高八位地址。在使用 8 位地址访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2 锁存器的容。 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。P3.0P3.7: P3 口是一个具有部上拉电阻的8位双向I/O 口。作为输出口，每位能驱 专业 .专注动4个TTL逻辑电平。P3 口亦作为STC89C5的殊功能（第二功能）使用。在 flash编程 和校验时，P3 口也接收一些控制信号。4.3.2单片机主控制模块的设计本设计中单片机主要负责对外设的控制和各个功能模块间的协调，没有复杂的数据计 算，因此，8位的51系列单片机足以胜任。51单片机以其低廉的价

30、格以及较出色的性能 成了很多控制系统的首选。它具有丰富的部资源，较大的数据、程序存储区。一个典型的 单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、电源指示灯和外部扩展接口等部分组成，本 系统也不例外，当单片机具备了这些最基本的条件后，就可以正常工作了。单片机的最小系统如图4.2所示，单片机的XTAL0和XTAL1引脚用于连接晶振电路。 XTAL0接外部晶振和微调电容的一端，在片它是振荡器倒相放大器的输入，XTAL1接外部品 振和微调电容的另一端，在片它是振荡器倒相放大器的输出。RESET为复位引脚，连接复位 电路，它用于对单片机进行初始化。复位电路包括复位电容（C6）、复位电阻（R3）和复位开关（S

31、4）。VSSJ电源地,VCC为电源正。VCCC4HI22uFl=1yi11.0592C5HIU32P1.0(T2)VCC4039<r>-P1.1(T2EX)P0.0鼻P1.2P1.3P0.1P0.2<T38 37 <t>-§P1.4P1.5P0.3P0.436 7D>348£59PP1.6P0.5* <13P1.7P0.6RESETP0.710_31(RXD)P3.0EA/VPPV.30 0c29(TXD)P3.1P3.2(INT0)ALE/PROGPSENP3.3(INT1)P2.7P8141sP3.4(T0)P3.5(T1)P2

32、.6P2.52-P3.6(WR)P2.4-O18VP3.7(RD)XTAL0P2.3P2.2L2 2-20XTAL1P2.1<i22 1a21VSSP2.0STC89C52专业.专注22uF图4.2单片机最小系统单片机最小系统复位、晶振电路简介1、复位电路的设计复位电路是使单片机的cpui£系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从这上 状态开始工作。(1)单片机常见的复位电路通常单片机复位电路有两种：上电复位电路，按键复位电路。上电复位电路：上电复 位是单片机上电时复位操作，保证单片机上电后立即进入规定的复位状态。它利用的是电 容充电的原理来实现的。按键复位电路：它不仅具有

33、上电复位电路的功能，同时它的操作 比上电复位电路的操作要简单的多。如果要实现复位的话，只要按下RESET1即可。它主要是利用电阻的分压来实现的在此设计中，采用的按键复位电路。按键复位电路如图 4.3所示。图4.3复位电路(2)复位电路工作原理上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。上电瞬间RESE引脚获得高电平，随着电容的充电，RERSN脚的高电平将逐渐下降。RERS刊唧的高电平只要能保持 足够的时间(2个机器周期)，单片机就可以进行复位操作。上电与按键均有效的复位电路 不仅在上电时可以自动复位，而且在单片机运行期间，利用按键也可以完成复位操作2、晶振电路的设计晶振电路用于产生单片机工

34、作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信 号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的 实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地工作。通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，如图 4.4 中Y1、C1、C2可以根据情况选择6MHz 12MHzt 24MH冷频率的石英晶体，补偿电容通 常选择30pF左右的瓷片电容。-XTAL14.3.3时钟电路模块的设计HC14.4时钟振荡电路30PF 1DS1302是DALLA宓司推出的涓型充电时钟， 与单片碗行通信。图静态RAM通过简单的串行4一Y1封12MHZ一个实时时钟/日历和

35、31字节30PF4.5所示为DS1302的引脚排列，其中VCC1为后备电源，VCC劝主电源。DS1302由VCC做VCCAL2音中的较大者供电。所以在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。X1和X2是振荡源，外接32.768KHz晶振用来为芯片提供计时脉冲。RST是复位/片选线，通过把RSTt入驱动置高电平来启动 所有的数据传送。RST俞入有两种功能：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，RSTI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!行操作。如果在传送过程中 RST置为低电平,则会终止此次数据

36、传送，I/O引脚变为高阻态。上电行动时，在 VC6于等于2.5V之前, RS侬须保持低电平。在SCLKM氐电平时，才能将RSTS为高电平，I/O为串行数据输入端（双向）。SCLK!台终是输入端。C2Header 2图4.5 DS1302的硬件接线图时钟芯片DS1302的工作原理:(1) DS1302 的控制字节DS1302控制字节的高有效位(位 7)必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入 DS1302中，位6如果0,则表示存取日历时钟数据，为 1表示存取RAMK据；位5至位1 指示操作单元的地址；最低有效位(位0)如为0 表示要进行写操作，为 1 表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输

37、出(2) 数据输入输出( I/O )在控制指令字输入后的下一个 SCLK寸钟的上升沿时，数据被写入 DS1302数据输入 从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个 SCLK永冲的下降沿读出 DS1302的数据，读出数据时从低位 0位到高位7。(3) DS1302 的寄存器DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式。“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勺写操 作之前，“WP必须为0。当“WP为1时，写保护位防止对任一

38、寄存器的写操作。此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器容。DS1302与RAM®关的寄存器分为两类：一类是单个 RAM11元，共31个，每个单元组态为 一个8位的字节，其命令控制字为C0HH FDH其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类 为突发方式下的RAMS存器，此方式下可一次性读写所有的RAM勺31个字节，命令控制字为 FEH(W)、FFH(t豁。4.3.4 温度传感器电路设计数字温度传感器 DS18B20是由Dalles半导体公司生产的，它具有耐磨耐碰，体积小，使

39、用方便，封装形式多样(如图 4.6 )，适用于各种狭小空间设备数字测温和 控制领域。专业 .专注KIGNDNG 一NC限35封盛2 H1SB203£口酊封装VccNCucNC图4.6 DS18B20 的两种封装1、DS18B20的主要特性(1)适应电压围更宽，电压围 电。3.05.5V ,在寄生电源方式下可由数 据线供专业.专注(2)独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20的双向通讯。(3) DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。(4) DS18B20在使用中不需要任何外

40、围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路。(5)温围55c+ 125C,在-10+85C时精度为± 0.5 C。(6)可编程 的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5 C、0.25 C、0125 c和0.0625 C,可实现高精度测温。(7)在9位分辨率时最多在 93.75ms把温度转换为数字，12位分辨率时最多在 750ms把温度值转换为数字，速度更快。(8)测量结果直接输出数字温度信号，以 "一线总线”串行传送给CPU同时可 传送CRC®验码，具有极强的抗干扰纠错能力。(9)负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常

41、工作。2、 DS18B20的部结构DS18B20部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH和TL、配置寄存器(如图 4.7)。r±TV电源检测配置寄存器低温触发器TL高温触发器TH温度灵敏元件存储器和控制器8位CRC&成器64位R0和单线接口高速缓存存储器图4.7 DS18B20的部结构组成DS18B20的供电方式有两种：寄生电源供电方式和外部电源供电方式。本设计采用外部电源供电方式（如图4.8 ） , DS18B20工作电源由VDD弓|脚接入,此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度。外部电源供电方式是DS

42、18B20最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。U2DS18B20123VCCVCC图4.8 DS18B20引脚接线引脚说明：GND为接地引脚；DQ为数据输入输出脚。用于单线操作，漏极开路；VCC接电源正;4.3.5独立式键盘设计实现键盘控制的方法有多种，它可以用 FPG酥进行控制，也可以用单片机来进行控 制。在本系统中，我们采用了单片机来进行控制，因为单片机可以很好的解决键抖动。由若干个按键组成一个键盘，其电路结构可分为独立式键盘和矩阵式键盘两种。独立式键盘每个键单独占用一根I/O 口线，每根I/O 口线上的按键工作状态不会影响

43、其他I/O 口线上的状态，矩阵式键盘按键排列为行列式矩阵结构，也称行列式键盘结构。4行4列共16个键，只占用8根I/O 口线，键数目较多，可节省口线。本设计采用的是独立式键 盘。键盘的工作方式可分为编程控制方式和中断控制方式。CPUS一个工作周期，利用完成其他任务的空余时间，调用键盘扫描子程序，经程序查询，若无键操作，则返回；若有 键操作，则进而判断是哪个键，并执行相应的键处理程序。这种方式为编程扫描方式。由 于单片机在正常应用过程中，可能会经常进行键操作，因而编程控制方式使CPUS常处于工作状态， 在进行本次设计中，只涉及到了设置、上调、下调三个功能。因此采用独立 式键盘。如下图所示：设忆0

44、CtO p1.5 SW-PB图4.9按键的设计上也4.3.6显示模块的设计Q。p1.6SW-PB本设计中由于要对时间、温度进行显示，所以选择液晶显示屏 1602模块作为输出。 下调1602字符型LCD!常有14条引脚线或16面脚浅的LCD p1的来的2条线是背光电源线。SW-PB它可以显示两行，每行16个字矶多用单+5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜, 具有很高的性价比。1602液晶模块部的字符发生存储器（CGROM）经存储了 160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01

45、000001B（41H1,显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“ A”。管脚功能如表4-1所示:专业.专注表4-1 LCD1602引脚功能引脚符号功能说明1VSS一般接地2VDD接电源（+5V）3V0液晶显示器对比度调整端。4RSRS为寄存器选择。5R/WR/W为读写信号线。6EE（或EN调为使能（enable）端，下降沿使能。7DB0底4位土态、 双向数据总线0位（最低位）8DB1底4位二态、双向数据总线1位9DB2底4位土态、双向数据总线2位10DB3底4位土态、双向数据总线3位11DB4局4包二态、双向数据总线4包12DB5局4位二态、双向数据总线5位13DB

46、6局4包二态、双向数据总线6包14DB7高4位二态、 双向数据总线7位（最高位）LCD160左要管脚介绍：VM液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生鬼影使用时可以通过一个10K勺电位器调整对比度。R效寄存器选择端，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。R/W读写信号线端，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当R辞口R/M同为低电平时可以写入指令或者显示地址；当R效高电平R/W为低电平时可以写入数据。E为使能端， 当由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。将L1602的RS端和P2.0, R/W端和P2.1, E端和P2.2相连，当

47、RS=0时，对LCD1602 写入指令；当RS=1时，对LCD1602?入数据。当R/W端接高电平时芯片处于读数据状态， 反之处于写数据状态，E端为使能信号端。当R/W为高电平，E端也为高电平，RS为低电平 时，液晶显示屏显示需要显示的示数。图4.10为1602液晶显示屏与单片机的硬件连接图。专业.专注VCCVCCJ1U1图4.10 LCD邈映硬件连线图二4.4本章小结1* 产产P1.0(T2)P1.1(T2EX)P1.2VCC P0.0 P0.1本章主要介绍了圣孝!储计，其中对时爰腮P1.5P0.4、，产，J温度传感器和STC8905g受普襄统的设计做高产 9* _.93 . RESETP0

48、.7连接方法、其特性及盾刷1(rxM确定系硒整彳151920(TXD)P3.1ALE/PROG40123456789DS1302602液干品,VSS,VDD,V0RSRWEDB0DB1 示Di、DDB4S18B2032阖0件设计方案141516DB7E1E2P3.2(INT0)P3.3(INT1)P3.4(T0)P3.5(T1)P3.6(WR)-P3.7(RD)XTAL0 XTAL1VSSPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0LCD1602ST8C9C5227262524VCC专业.专注第五章系统的软件设计5.1 程序流程图5.1.1 系统总流程图系统总流程图

49、如图5.1所示。流程图分析：首先系统初始化，系统开始运行，当有设置键按下时进入修改时间模式，无按键按下时读取时间、温度等数据送入液晶屏显示；在 修改时间模式下设置时间完成后再送数据到液晶屏显示。5.1.2 温度程序流程图专业.专注温度读取流程图如图5.2所示。流程图分析：开始进入初始化DS18B20就是通过主机拉低单线产生复位脉冲然后释放该线，如果有应答脉冲，即发起ROMT令当成功的执行操作命令后，就使用Convert T命令即开始温度转换，当转换完后，又初始化 DS18B2QH 否有应答脉冲，若有，就发起 Read Scratchpad （读取暂存器和CRG?节）命令，既同时 读出第1, 2

50、个字节，即为温度的数据。图5.2温度显示流程图5.1.3 DS1302时钟程序流程图时钟流程图如图5.3所示。流程图分析：DS1302开始计时时，首先进行初始化，当有 中断信号时，读取时钟芯片的数据送入液晶屏显示。这时若有设置键按下时，进行时间修改，完成后将数据送入时钟芯片；若没有按键按下，则直接存入EPROM送入液晶屏显示。图5.3时钟流程图5.1.4 LCD显示程序流程图专业.专注显示程序流程图如图5.4。流程图分析：首先对1602显示屏进行初始化（初始化大约 持续10ms左右），然后检查忙信号，若BF=Q则获彳#显示RAM勺地址，写入相应的数据显示；若BF=1,则代表模块正在进行部操作，

51、不接受任何外部指令和数据，直到BF=0为止。5.2 程序的设计5.2.1 DS18B20 测温程序DS18B20是一种单总线数字式温度传感器，它与单片机之间采用的是串行数据传送，所以在对DS18B20tt行读写操作时必须按照它的时序进行。一般访问DS18B20寸按如下步骤进行：初始化；ROMM乍命令；存储器操作命令；执行/数据。部分源程序如下：ReadOneChar(void)unsigned char i=0;unsigned char dat=0;for (i=8;i>0;i-)DQ=1;DS18_delay(1);DQ=0;dat>>=1;/ 复合赋值运算，等效dat=

52、dat>>1DQ=1;if(DQ)dat|=0x80;DS18_delay(4); return(dat);WriteOneChar(unsigned char dat) / 有参函数，功能是" 写" ，而写的容就是括号的参数unsigned char i=0;for(i=8;i>0;i-)DQ=0;DQ=dat&0x01;DS18_delay(5);DQ=1;dat>>=1;/复合赋值运算，等效dat=dat>>1(dat=dat 右移一位后的值 )DS18_delay(4);Init_DS18B20();WriteOne

53、Char(0xcc);WriteOneChar(0x44);DS18_delay(125);Init_DS18B20();unsigned int ReadTemperature(void)/ 初始化，调用初始化函数/ 跳过读序列号的操作， 调用写函数， 写 0xcc 指令码/ 启动温度转换，调用写函数，写 0x44 指令码/ 转换需要一点时间，延时/ 初始化，调用初始化函数WriteOneChar(Oxcc);/跳过读序列号的操作，调用写函数，写0xcc指令码WriteOneChar(0xbe);调用写函数，写0xbe指令码，读温度寄存器tempL=ReadOneChar();/读出温度的低位 LSBtempH=ReadOneChar();/读出温度的高位 MSBtempa=(tempH*256)+tempL)*0.0625; / 温度转换DS18_delay(20);return(tempa); /运算结果返回到函数：ReadTemperature()5.2.2 DS1302读写程序DS1302 SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器 的数据。要想与DS1302®信，首先要先了解 DS1302的控制字。DS1302的控制字如图5.5 所示。控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK寸