【正文】 I 摘 要 本文借助電路仿真軟件 Protues 對(duì)基于 AT89S51 單片機(jī)的電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)方法及仿真進(jìn)行了全面的闡述。該電子萬(wàn)年歷在硬件方面主要采用 AT89C51 單片機(jī)作為主控核心，由 DS1302 時(shí)鐘芯片提供時(shí)鐘、 1602LCM 點(diǎn)陣液晶顯示屏顯示。 AT89C51 單片機(jī)是由 Atmel公司推出的，功耗小，電壓可選用 4～ 6V 電壓供電； DS1302 時(shí)鐘芯片是美國(guó) DALLAS 公司推出的具有涓細(xì)電流充電功能的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且 DS1302 的使用壽命長(zhǎng)，誤 差??；數(shù)字顯示是采用的 LED液晶顯示屏來(lái)顯示，可以同時(shí)顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等信息。此外，該電子萬(wàn)年歷還具有時(shí)間校準(zhǔn)等功能。在軟件方面，主要包括日歷程序、時(shí)間調(diào)整程序，顯示程序等。所有程序編寫(xiě)完成后，在 Keil 軟件中進(jìn)行調(diào)試，確定沒(méi)有問(wèn)題后，在 Proteus 軟件中嵌入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行仿真。 論文主要研究了液晶顯示器 LCM 及時(shí)鐘芯片 DS1302，溫度傳感器 DS18B20 與單片機(jī)之間的硬件互聯(lián)及通信，對(duì)數(shù)種硬件連接方案進(jìn)行了詳盡的比較，在軟件方面對(duì)日歷算法也進(jìn)行了論述。 研究結(jié)果表明，由于萬(wàn)年歷的應(yīng)用相當(dāng) 普遍，所以其設(shè)計(jì)的核心在于硬件成本的節(jié)約軟件算法的優(yōu)化，力求做到物美價(jià)廉，才能擁有更廣闊的市場(chǎng)前景。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)； DS1302； DS18B20； LCM1602 II 目 錄 第 1章 方案設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………………………… ...1 單片機(jī)芯片的選擇 ............................................................................................ 1 顯示模塊選擇方案和論證 ................................................................................... 1 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 ................................................................................ 1 溫度傳感器的選擇方案與論證 ............................................................................. 2 電路設(shè)計(jì)最終方案 決定 ...................................................................................... 2 第 2 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .......................................................................... 3 電路設(shè)計(jì)框圖 .................................................................................................. 3 系統(tǒng)硬件概述 .................................................................................................. 3 主要單元電路的設(shè)計(jì) ......................................................................................... 4 AT89S51單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì) ................................................................. 4 單片機(jī)中斷系統(tǒng) ........................................................................................ 6 .................................................................................. 8 ..................................................................................... 9 顯示模塊的設(shè)計(jì) ...................................................................................... 10 DS1302原理及說(shuō)明 ...................................................................................11 LCM1602工作原理及說(shuō)明 ........................................................................... 13 系統(tǒng)仿真電路 ......................................................................................... 14 第 3 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .................................................................................... 16 程序流程框圖 ................................................................................................ 16 ......................................................................................................... 18 III 第 4 章 系統(tǒng)測(cè)試 ................................................................................................ 19 硬件測(cè)試 ...................................................................................................... 19 軟件測(cè)試 ...................................................................................................... 19 總結(jié) ……………………………………………………………………………… .19 致謝 ..................................................................................................................... 21 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................. 22 附錄：程序 ......................................................................................................... 23 1 第 1 章 方案設(shè)計(jì) 單片機(jī)芯片的選擇 本設(shè)計(jì)采用 AT89S51 芯片作為硬件核心，該芯片采用 Flash ROM，內(nèi)部具有 4KB ROM存儲(chǔ)空間 ,相對(duì)于本設(shè)計(jì)而言程序空間完全夠用。能于 3V的超低壓工作 ,而且與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容 ,而且運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)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)，避免芯片的多次拔插對(duì)芯片造成的損壞。 顯示模塊選擇方案和論證 方案一： 采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合 ,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi) ,且價(jià)格也相對(duì)較高 ,所以也不用此種作為顯示。 方案二： 采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描 ,LED 數(shù)碼管價(jià)格雖適中 ,對(duì)于顯示數(shù)字也最合適 ,而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí) ,占用的單片機(jī)口線少。但是由于數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描需要借助74LS164 移位寄存器進(jìn)行移位，該芯片在電路調(diào)試時(shí)往往會(huì)有很多障礙，所以不采用 LED數(shù)碼管作為顯示。 方案三： 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(jiàn) [3],對(duì)于電子萬(wàn)年歷而言，一個(gè) 1602 的液晶屏即可，價(jià)格也還能接受 ,需要的接口線較多 ,但會(huì)給調(diào)試帶來(lái)諸多方便，所以此設(shè)計(jì)中采用 LCD1602 液晶顯示屏作為顯示模塊。 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 方案一： 直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。采用此種方案雖然可以減少時(shí)鐘芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差單片機(jī)在萬(wàn)年歷的應(yīng)用 2 較大。所以不采用此方案。 方案二： 采用 DS1302 時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘， DS130 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、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 ～ 。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。 DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通 晶振。因此，本設(shè)計(jì)中采用 DS1302 提供時(shí)鐘。 １ .4 溫度傳感器的選擇方案與論證 方案一： 使用熱敏電阻作為傳感器，用熱敏電阻與 一個(gè)相應(yīng)阻值電阻相串聯(lián)分壓，利用熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的特性，采集這兩個(gè)電阻變化的分壓值，并進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。此設(shè)計(jì)方案需用 A/D 轉(zhuǎn)換電路，增加硬件成本而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴(yán)格線性的，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。 方案二： 采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，此類(lèi)傳感器為數(shù)字式傳感器而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)