【正文】 本科課程設(shè)計(jì)課程名稱： 單片機(jī)原理與接口技術(shù) 課設(shè)項(xiàng)目： 電子萬年歷課程設(shè)計(jì) 課設(shè)地點(diǎn)： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名： 同組人： 指導(dǎo)教師： 2012年 05月30 日設(shè)計(jì)題目：電子萬年歷設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：顯示年月日時(shí)分秒及星期信息具有可調(diào)整日期和時(shí)間功能增加閏年計(jì)算功能增加了顯示溫度的模塊設(shè)計(jì)方案:由于我是在網(wǎng)上購(gòu)買的現(xiàn)成的開發(fā)板來學(xué)習(xí)和使用的,故在方案的選擇上也只能限于開發(fā)板設(shè)計(jì)好的電路和芯片.系統(tǒng)分為主控模塊、時(shí)鐘電路模塊、溫度檢測(cè)模塊,按鍵掃描模塊，LCD顯示模塊，電源電路、復(fù)位電路、晶振電路等模塊。主控模塊采用AT89C52單片機(jī)，按鍵模塊用四個(gè)按鍵，用于調(diào)整時(shí)間，顯示模塊采用LCD1602，時(shí)鐘電路模塊采用DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間、日期的操作,溫度模塊使用18B20實(shí)現(xiàn)度溫度的操作。 STC89C52，ATMEL的51系列單片機(jī)，價(jià)格便宜，在國(guó)內(nèi)使用者非常多。支持串口下載，使用非常方便，且具有很大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)是僅支持串口下載，不支持在線下載，使用中會(huì)有些不方便。:方案一: 普通的共陰LED數(shù)碼管,用點(diǎn)陣LED實(shí)現(xiàn)文字的顯示.方案二: LCD1602液晶顯示屏.LED數(shù)碼管價(jià)格適中，對(duì)于數(shù)字顯示效果較好，而且使用單片機(jī)的端口也較少； LCD1602液晶顯示屏，顯示功能強(qiáng)大，可以顯示大量文字、圖形，顯示多樣性，清晰可見，價(jià)格相對(duì)LED數(shù)碼管來說要昂貴些，但是基于本設(shè)計(jì)顯示的東西較多，若采用LED數(shù)碼管的話，所需數(shù)碼管較多，而且不利于控制，.:方案一:用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生1S的時(shí)基信號(hào)，然后用程序來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)，同時(shí)用程序來產(chǎn)生年、月、日。該方案優(yōu)點(diǎn)是減少使用外設(shè)芯片；缺點(diǎn)是用單片機(jī)模擬時(shí)鐘，使編程量增大，且用定時(shí)器產(chǎn)生時(shí)基信號(hào)，精度不高。方案二:DS1302是一款高性能的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，以計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、接口簡(jiǎn)單、使用方便、工作電壓范圍寬和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用，實(shí)時(shí)時(shí)鐘有秒、分、時(shí)、星期、日、月和年，月小于31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，并具有閏年補(bǔ)償功能，而且在掉電時(shí)能夠在外部紐扣電池的供電下繼續(xù)工作。單片機(jī)有定時(shí)器的功能，但時(shí)間誤差較大，且需要編寫時(shí)鐘程序.因此采用DS1302方案二作為時(shí)鐘電路。:直接采用常用的18B20.系統(tǒng)框圖:液晶顯示（LED）1602單片AT89C52時(shí)鐘芯片DS1302溫度傳感器18B20單元電路設(shè)計(jì):單片機(jī)中央處理系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，選用AT89C52單片機(jī)作為中央處理器，如圖所示。該單片機(jī)除了擁有MCS51系列單片機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)外，內(nèi)部還具有8K的在系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器，低功耗的空閑和掉電模式，極大的降低了電路的功耗，還包含了定時(shí)器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等硬件，其硬件能符合整個(gè)控制系統(tǒng)的要求，不需要外接其他存儲(chǔ)器芯片和定時(shí)器件，方便地構(gòu)成一個(gè)最小系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高。時(shí)鐘振蕩電路 MHZ的晶振,使用內(nèi)部晶振接法并上倆個(gè)30PF的電容,如圖所示.復(fù)位電路復(fù)位電路由電阻和極性電容組成，通過高電平使單片機(jī)復(fù)位，在時(shí)鐘電路開始工作后，當(dāng)高電平的時(shí)間超過大約2us時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。此復(fù)位電路為上電復(fù)位，較為簡(jiǎn)單。若改進(jìn)可以添加手動(dòng)復(fù)位的功能，上電復(fù)位發(fā)生在開機(jī)加電時(shí)，由系統(tǒng)自動(dòng)完成，手動(dòng)復(fù)位通過一個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)，在程序運(yùn)行時(shí)，若遇到死機(jī)，死循環(huán)等情況，通過手動(dòng)復(fù)位就可以實(shí)現(xiàn)重新啟動(dòng)的操作。手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕和一個(gè)電阻。 DS1302時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路主要由時(shí)鐘芯片DS130備用電池、晶振等幾部分組成，如圖(6)所示。DS1302采用3線串行接口，占用引腳少，內(nèi)部集成了可編程日歷時(shí)鐘，用戶可以根據(jù)需要通過單片機(jī)的控制來自行設(shè)置，支持雙電源供電，可以使用外部主電源和備用電源，備份電源能夠使時(shí)鐘芯片繼續(xù)工作。 DS1302管腳圖 DS1302時(shí)鐘電路DS1302各引腳的功能為：8: Vcc1：備用電池端；1: Vcc2：5V電源。當(dāng)Vcc2Vcc1+，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2 Vcc1時(shí)，由Vcc1向DS1302供電；7: SCLK：串行時(shí)鐘，輸入； 6: I/O：數(shù)據(jù)輸入輸出口；5: CE/RST：復(fù)位腳；3: XX2 是外接晶振腳 （）；4: 地（GND）。DS1302有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器：DS1302有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器秒寄存器（81h、80h）的位7定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志（CH）。當(dāng)初始上電時(shí)該位置為1，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；只有將秒寄器的該位置改寫為0時(shí)，時(shí)鐘才能開始運(yùn)行。小時(shí)寄存器（85h、84h）的位7用于定義DS1302是運(yùn)行于12小時(shí)模式還是24小時(shí)模式。當(dāng)為高時(shí)，選擇12小時(shí)模式。在12小時(shí)模式時(shí)，位5是 ，當(dāng)為1時(shí)，表示PM。在24小時(shí)模式時(shí)，位5是第二個(gè)10小時(shí)位控制寄存器（8Fh、8Eh）的位7是寫保護(hù)位（WP），其它7位均置為0。在對(duì)任何的時(shí)鐘和RAM的寫操作之前，WP位必須為0。當(dāng)WP位為1時(shí)，寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作。也就是說在電路上電的初始態(tài)WP是1，這時(shí)是不能改寫上面任何一個(gè)時(shí)間寄存器的，只有首先將WP改寫為0，才能進(jìn)行其它寄存器的寫操作。DS1302讀寫時(shí)序 DS1302是SPI總線驅(qū)動(dòng)方式。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。DS1302的控制字如下圖：DS1302的控制字圖控制字的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。位6：如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1（A4～A0）：指示操作單元的地址；位0（最低有效位）：如為0，表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作。讀數(shù)據(jù)：讀數(shù)據(jù)時(shí)在緊跟8位的控制字指令后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿，讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)是從最低位到最高位。寫數(shù)據(jù)：控制字總是從最低位開始輸出。在控制字指令輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入也是從最低位（0位）開始。5:溫度傳感器18B20通過18B20進(jìn)行讀數(shù)據(jù)，將讀出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后送到DS18B20是單總線的數(shù)字溫度傳感器。其與單片機(jī)的接口只需要一根數(shù)據(jù)線即可。當(dāng)然連線簡(jiǎn)單意味著軟件處理上可能要麻煩一點(diǎn)。下面來看看它的優(yōu)點(diǎn)看看它的靚照。外形和我們常用的三極管沒有什么兩樣哦。DS18B20的內(nèi)部存儲(chǔ)器分為以下幾部分 ROM:存放該器件的編碼。前8位為單線系列的編碼(DS18B20的編碼是19H)后面48位為芯片的唯一序列號(hào)。在出場(chǎng)的時(shí)候就已經(jīng)設(shè)置好，用戶無法更改。最后8位是以上56位的CRC碼。 DS18B20的溫度存放如上圖所示。其中S位符號(hào)位。當(dāng)溫度值為負(fù)值時(shí)，S = 1 ，反之則S = 0 。我們把得到的溫度數(shù)據(jù)乘上對(duì)應(yīng)的分辨率即可以得到轉(zhuǎn)換后的溫度值。 DS18B20的通訊協(xié)議： 在對(duì)DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格保證讀寫的時(shí)序。否則將無法讀取測(cè)溫結(jié)果。根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個(gè)步驟:每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令。這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。 復(fù)位要求主機(jī)將數(shù)據(jù)線下拉500us，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待16~160us然后發(fā)出60~240us的存在低脈沖，主機(jī)收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。上圖即DS18B20的復(fù)位時(shí)序圖。 下面是讀操作的時(shí)序圖這是寫操作的時(shí)序圖按鍵電路由四個(gè)輕觸開關(guān)組成。按鍵用來調(diào)整時(shí)間，其一端直接接到單片機(jī)的端口，另一端接地，當(dāng)按下按鍵時(shí)，相應(yīng)的端口變?yōu)榈碗娖?，，從而作相?yīng)的操作。用軟件設(shè)計(jì)掃描程序。：K1按鍵進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)按K2,依次進(jìn)入鬧鐘功能是否啟用，鬧鐘時(shí),分秒,年,月,日及時(shí)間時(shí),分,秒的設(shè)置,直到退出設(shè)置狀態(tài)按K3,調(diào)整是否起用鬧鐘和調(diào)節(jié)鬧鐘時(shí),分,秒,年,月,日,時(shí)間的時(shí),分,秒的數(shù)字LCD第二排中間顯示小喇叭，表示啟用鬧鐘功能，無則禁止鬧鐘功能（可在調(diào)整狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置）正常狀態(tài),LCD上排最前面顯示自定義字符,LCD下排最前面閃動(dòng)RICHMCU設(shè)置狀態(tài),LCD上排最前面顯示P,下排最前面在設(shè)置鬧鐘時(shí)間時(shí)顯示alarm:,其它狀態(tài)顯示time：1主程序：首先初始化定時(shí)器、LCD1602及DS1302，然后就開始查詢按鍵，有鍵按下則開始調(diào)整時(shí)間和日期，若沒有按下，則執(zhí)行下面的時(shí)間、日期的顯示，最后依次循環(huán)這些相同的操作：18b20子程序：復(fù)位初始化向1820寫數(shù)據(jù)，跳過rom，讀數(shù)據(jù)提取百、十、個(gè)、小數(shù)點(diǎn)后一位 讀到的數(shù)轉(zhuǎn)換為整型Ds1302子程序：初始化Flag=1？Dnum=?1:小