【正文】 8 頁 共 40 頁 電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。 中斷控制系統(tǒng)： AT89C52 單片機(jī)的中斷功能較強(qiáng)，以滿足控制應(yīng)用的需要。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器： AT89C52 共有 2個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 AT89C52 AT89C52 主控模塊 鍵盤模塊 DS18B20 溫度采集模塊 LCD 顯示模塊 DS1302 時(shí)鐘模塊 第 7 頁 共 40 頁 的 CPU 能處理 8位二進(jìn)制數(shù)或代碼。 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C52 單片機(jī)采用高性能的靜態(tài) 80C51 設(shè)計(jì)，并采用先進(jìn)工藝制造，還帶有非易失性 Flash 程序存儲(chǔ)器。 溫度采集模塊：感應(yīng)和提供溫度。硬件設(shè)計(jì)總體框圖如圖 31所示。 DS1302 時(shí)鐘日歷芯片，穩(wěn)定性高誤差小。 方案比較：選用 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器，與單片機(jī)連接簡 單，成本低，還具有測量精度高、測量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。 溫度傳感器的選擇 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。 方案比較：因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)鍵盤部分簡單需要的按鍵少，故采用獨(dú)立式按鍵選擇方案二。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。而本設(shè)計(jì)顯示內(nèi)容量大，采用 LCD 液晶顯示畫面效果好，直觀明了，故選用方案二。 但顯示不 夠直觀，太過單調(diào)， 電源設(shè)計(jì)復(fù)雜 。選用方案一作為主方案，方案二作為備用方案。 方案二： 采用 FTC10F04 單片機(jī)，還帶有非易失性 Flash 程序存儲(chǔ)器。 本文介紹了基于 AT89C52 單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子萬年歷。 二十一世紀(jì)的今天，最具代表性的計(jì)時(shí)產(chǎn)品就是電子萬年歷，它是近代世界鐘表業(yè)界的第三次革命。由于 該 系統(tǒng)所用元器件較少，單片機(jī)所被占用的 I/O口不多，因此系統(tǒng)具有 較強(qiáng) 的可擴(kuò)展性。 I 目 錄 摘 要 ................................................................... 1 第 1 章 緒論 ............................................................. 2 第 2 章 設(shè)計(jì)方案 ......................................................... 3 系統(tǒng)基本方案選擇和論證 .............................................. 3 單片機(jī)的選擇 .................................................... 3 顯示模塊的選擇 .................................................. 3 鍵盤模塊的選擇 .................................................. 3 時(shí)鐘芯片的選擇 .................................................. 4 溫度傳感器的選擇 ................................................ 4 電路設(shè)計(jì)最終方案決定 ................................................ 5 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) ......................................................... 6 AT89C52 單片機(jī) ...................................................... 6 AT89C52 的信號(hào)引腳 .............................................. 8 DS1302 時(shí)鐘模塊 .................................................... 10 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 ................................................. 11 工作原理 ....................................................... 12 寄存器和控制命令 ............................................... 12 DS18B20 溫度采集模塊 ............................................... 14 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 ................................................. 15 測溫原理 ....................................................... 15 工作過程及時(shí)序 ................................................. 16 鍵盤模塊 ........................................................... 20 LCD 顯示模塊 ....................................................... 21 II 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) ........................................................ 23 溫度采集軟件 ....................................................... 23 陽歷軟件設(shè)計(jì) ....................................................... 24 陰歷軟件設(shè)計(jì) ....................................................... 26 LCD 顯示系統(tǒng) ....................................................... 29 按鍵系統(tǒng) ........................................................... 30 系統(tǒng)主流程圖 ....................................................... 31 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................................ 32 調(diào)試過程 ........................................................... 32 仿真結(jié)果 ........................................................... 33 總 結(jié) .................................................................. 34 參考文獻(xiàn) ................................................................ 35 附錄 1 整機(jī)電路圖 ....................................................... 36 附錄 2 元件明細(xì)表 ....................................................... 37 附錄 3 系統(tǒng)主程序 ....................................................... 38 第 1 頁 共 40 頁 摘 要 電子萬年歷能顯示：年、月、日、時(shí)、分、秒及星期信息，并具有可調(diào)整日期和時(shí)間功能。要求該系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)和功能： 、月、日和時(shí)、分、秒； ，可調(diào)整公歷年、月、日和時(shí)、分、秒； ，當(dāng)市電停電時(shí)，不但萬年歷所有數(shù)據(jù)不丟失，且萬年歷照常運(yùn)行（有后備電池供電，可供數(shù)年）； 2099年。 進(jìn)度安排： 要有較為詳細(xì)的時(shí)間安排（時(shí)間具體到周）； 第 2～ 4周：查找資料，選擇參考方案； 第 5～ 6周：確定方案； 第 7～ 8周：查找資料，進(jìn)行單元電路的設(shè)計(jì)； 第 9～ 10周：整機(jī)電路整機(jī)與分析； 第 11～ 12周：整理報(bào)告，定稿； 第 13～ 14周：制作 PPT，準(zhǔn)備答辯； 第 15周：答辯。選用的是單片機(jī) AT89C52 來實(shí)現(xiàn)電子萬年歷的功能。軟件程序均采用 C語言編寫，便于移植與升級(jí)。第一次是擺和擺輪游絲的發(fā)明，相對穩(wěn)定的機(jī)械振蕩頻率源使鐘表的走時(shí)差從分級(jí)縮小到秒級(jí)，代表性的產(chǎn)品就是帶有擺或擺輪游絲的機(jī)械鐘或表。 首先介紹單片機(jī)的發(fā)展與其在中低端領(lǐng)域中的優(yōu)勢以及課題的開發(fā)意義 ， 接著介紹了 AT89C52 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了萬年歷基本電路的設(shè)計(jì) ， 然后使用單片機(jī) C 語言進(jìn)行萬年歷程序的設(shè)計(jì)，程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，使得邏輯關(guān)系簡單明了，維護(hù)方便。它是一種高性能、低功耗的 8位 CMOS 微處理芯片，市場應(yīng)用最多。 顯示模塊的選擇 方案 一 ：使用傳統(tǒng)的 LED 數(shù)碼管顯示。 方案 二 ：使用液晶顯示屏顯示 時(shí)間數(shù)字 。 鍵盤模塊的選擇 在對日期和時(shí)間進(jìn)行控制，對日期和時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)校準(zhǔn)過程 中，系統(tǒng)需要 產(chǎn)生激勵(lì)電流 ，因此需要用按鍵。 方案二：使用矩陣式鍵盤。 時(shí)鐘芯片的選擇 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)。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)生較大的測量誤差。而熱敏電阻作為傳感器，成本高，誤差大。數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，測量準(zhǔn)確，誤差小范圍廣。 圖 31 硬件設(shè)計(jì)框圖 主控模塊： 根據(jù)輸入信息進(jìn)行處理，并將控制數(shù)據(jù)傳出。 鍵盤模塊：對系統(tǒng)進(jìn)行操作。它是一種高性能、低功耗的 8 位 CMOS 微處理芯片，市場應(yīng)用最多。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部 RAM）： AT89C52 芯片中共有 256個(gè) RAM 單元，但其中后 128單元被專用寄存器占用，能作為寄存器供用戶使用的只是前 128 單元，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。 圖 32 AT89C52單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 并行 I/O口： AT89C52 共有四個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。 AT89C52共有 5 個(gè)中斷源，即外中斷 2 個(gè)，定時(shí) /計(jì)數(shù)中斷 2 個(gè)，串行中斷 1 個(gè)。系統(tǒng)允許的晶振頻率一般為 6MHZ 和 12MHZ。 ～ ：只能做一般 I/O 口。 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， ALE 用于控制把 P0 口輸出的低 8位地址鎖存器鎖存起來，以實(shí) 現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。 EA ：訪問程序存儲(chǔ)控制信號(hào)。 XTAL1 和 XTAL2：外接晶體引線端。 以上是 AT89C52 單片機(jī)芯片 40條引腳的定義及簡單功能說明。如果把前述的信號(hào)定義為引腳第一功能的話，則根據(jù)需要再定義的信號(hào)就是它的第二功能。 AT89C52 單片機(jī)的備用電源也是以第二功能的方式由 9腳（ RST/VPD）引入的。 對于 30 和 31三個(gè)引腳，由于第一功能信號(hào)與第二功能信號(hào)是單片機(jī)在不同工作方式下的信號(hào)，因此不會(huì)發(fā)生使用上的矛盾。實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的信息，每個(gè)月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過 AM/PM標(biāo)志位決定采用 24 或 12 小時(shí)時(shí)間格式。 此外 ， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關(guān)的寄存器等。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。 RST是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc 之前， RST 必須保持低電電 源 控 制 輸入移位 寄存器 振蕩器與分頻器 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 命令與控制 邏輯 31*8RAM Vcc1 Vcc2 GND I/O SCLK RST X1 X2 第 12 頁 共 40 頁 平。 工作原理 DS1302 工作時(shí)為了對任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳（ RST）置為高電平且將 8位地址和命令信息裝入移位寄存器。此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關(guān)的寄存器等。 我們現(xiàn)在已經(jīng)知道了控制寄存器和 RAM 的邏輯地址，接著就需要知道如何通過外部接口來訪問這些資源。具體的讀寫時(shí)序參考圖 35，但是請注意，無論是哪種同步通訊