【正文】 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 3 章 萬(wàn)年歷系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì)框圖 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由主控模塊、時(shí)鐘模塊、獨(dú)立鍵盤(pán)模塊、顯示模塊共 4 個(gè)模塊組成。 在本次 設(shè)計(jì) 中，我 選用 了 M128643，具有 128*64 點(diǎn)陣顯示。本文提出了一種基于 STC90C51 單片機(jī)的多功能電子萬(wàn)年歷的硬件結(jié)構(gòu)和軟件的設(shè)計(jì)方案，本課題以 STC90C51 單片機(jī)為主控核心，與串行時(shí)鐘日歷芯片 DS130按鍵、字符型液晶 LCD12864 顯示等模塊組成硬件系統(tǒng)。但 是， 一般日歷都為紙制用品，使用不 方 便，壽命不長(zhǎng)。所有程序編寫(xiě)完成后，在 Keil2 軟件中進(jìn)行調(diào)試，確定沒(méi)有問(wèn)題后，下載到單片機(jī)中調(diào)試運(yùn)行。 軟件方面， 使用單片機(jī) C 語(yǔ)言編程， 增加了程序的可讀性和可移植性 ,方便程序的 擴(kuò)展和更改 。在其基本結(jié)構(gòu)上，逐漸衍生了能滿足各種應(yīng)用要求的兼容系統(tǒng)，它能很好的滿 足應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)可靠地運(yùn)行、面向測(cè)控對(duì)象和控制品質(zhì)等方面的要求。 C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序結(jié)構(gòu)清晰、條例明確 并且便于修改 。如 DS1288 DS130 DS130 PCF856X1227 等 等 ，芯片內(nèi)都集成了時(shí)鐘 /日歷功能，給時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)諸 多方便。我們選 用 的晶振 頻率為 12MHz，電容 為 22pF。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H— FFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。對(duì)端口寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器： STC90C51 單片機(jī)內(nèi)含有 2 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù) ?？刂谱止?jié)總是從最低位開(kāi)始輸入 或 輸出。因?yàn)檎袷庮l率較低，也可以不接電容，對(duì)計(jì)時(shí)精度影響不大。當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí) 口輸入為高電平，有鍵按華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 下時(shí) P1 口所對(duì)應(yīng) I/O 口會(huì)被拉低， 中有低電平輸入。而主體循環(huán)部分又分為外循環(huán)部分和內(nèi)循環(huán)部分。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 DS1302 時(shí)鐘 程序 DS1302 的數(shù)據(jù)傳送方式有兩種，即單字節(jié)方式和多字節(jié)突發(fā)傳送方式。 軟件測(cè)試 由于 電子萬(wàn) 年歷涉及到多個(gè)子程序，多個(gè)芯片的編程。稍作修改，顯示就正常了。最后我對(duì)各個(gè)芯片的知識(shí)都非常熟悉 ，使用 PROTEL 設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電路圖 。 三、重點(diǎn)研究問(wèn)題 單片機(jī)與外設(shè)的硬件連接和通信。 六、其它（包括選題來(lái)源） 所有學(xué)生應(yīng)按設(shè)計(jì)進(jìn)度完成相應(yīng)的工作。 （ 3）單片機(jī)發(fā)送到信號(hào)經(jīng)過(guò)顯示電路通過(guò)譯碼最終在液晶屏上顯示出來(lái)。LCD12864 字符型液晶屏作為顯示，獨(dú)立按鍵作為時(shí)間調(diào)整的模塊。 第 13 周（ — ）編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、制作 PPT、說(shuō)明書(shū)、答辯準(zhǔn)備。 第 3— 4 周（ — ）畢業(yè)實(shí)習(xí)，了解各種單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)、工作原理及與專業(yè)有關(guān)知識(shí)，開(kāi)闊眼界，進(jìn)一步收集資LCD12864 液晶屏顯示模塊 DS1302 時(shí)鐘模塊 STC90C51 主控制模塊 鍵盤(pán)模塊 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 料。 液晶顯示屏（ LCD） 12864 液晶顯示模塊是 并且具有輕薄短小、低耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫(huà)面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)，控制方便，時(shí)序簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟等特點(diǎn)。 3. 由于構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ， 相當(dāng)多的測(cè)控功能由軟件實(shí)現(xiàn) ， 故具有柔性特征 ， 不須改變硬件系統(tǒng)就能適當(dāng)?shù)馗淖兿到y(tǒng)功能 。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，能運(yùn)用一門(mén)外語(yǔ)翻譯與課題有關(guān)的外文資料。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 附錄 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)目的 本設(shè)計(jì)的目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用單片機(jī)等所學(xué)課程知識(shí)的能力。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 結(jié) 論 在這次的基于 單片機(jī)的電子萬(wàn)年歷 的設(shè)計(jì)中，我遇到了很多的困難，也學(xué)到了不少的知識(shí)。 （ 2） 修改時(shí)間、日期時(shí) ,農(nóng)歷的顯示沒(méi)有自動(dòng)匹配 。時(shí)間調(diào)整程序的流程圖如 圖 。 主程序的程序流程圖如 下圖 所示。所以采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)而沒(méi)有用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。 注釋 2： 該模塊內(nèi)部接有上電復(fù) 位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的設(shè)計(jì)中 可將該端懸空。當(dāng)它為 1時(shí)， DS1302 停止振蕩，進(jìn)入低功耗的備份方式，通常在對(duì) DS1302 進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)（ 如進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整程序） ,停止振蕩。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST置為高電平。它為單片機(jī)提供時(shí)間信息的電路圖如下。 對(duì) P3 口寫(xiě)入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉高并可作為輸入端口。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒(méi)有兩次有效的 PSEN 信號(hào)。 STC89C51 單片機(jī)的管腳說(shuō)明如 圖 。 電路圖如下 。目前市場(chǎng)上已經(jīng)推出多種低電壓（ 5V）供電液晶。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 課題的主要內(nèi)容 目前市場(chǎng)上各式各樣的 電子時(shí)鐘數(shù)不勝數(shù)，但多數(shù)是只針對(duì)時(shí)間顯示，功能單一，不能滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枨蟆Ｈ諝v是人們 的 不可 缺 少的日常用品。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，時(shí)間信息采集程序等。 主要包括：主程序， LCD 的顯示程序， DS1302 的時(shí)間信息采集程序，另外， 對(duì)日歷算法 也 作了詳細(xì)的闡 述。因此，由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)是發(fā)展比較快、品種比較全、數(shù)量比較大、應(yīng)用廣泛的控制處理器。通過(guò) Keil2軟件編譯連接可以自動(dòng)生成用于 燒寫(xiě)于單片機(jī)的 HEX 文件。因此計(jì)時(shí)功能 還是 以選專用時(shí)鐘芯片為宜，時(shí)鐘模塊由此實(shí)現(xiàn)，比較簡(jiǎn)單 準(zhǔn)確且 方便。 晶振 電路圖如下 。如果 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。當(dāng)用于定時(shí)器方式時(shí)，定時(shí)器的輸入來(lái)自內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路，每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器加 1，而一個(gè)機(jī)器周期包含有 12 個(gè)振蕩周期，所以，定時(shí)器的技術(shù)頻率為晶振頻率的 1/12，而計(jì)數(shù)頻率最高為晶振頻率的 1/24。 DS1302有主電源 /后備電源雙電源引腳： Vcc1在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源，并提供低功率的電磁備份； Vcc1 在雙電池系統(tǒng)中提供主電源。 為了提高對(duì) 32 個(gè)地址尋址能力（地址 /命令位 1～ 5=邏輯 1） ,可以把時(shí)鐘 /日歷或RAM 寄存器規(guī)定為多字節(jié)（ burst）方式。 LCD12864 液晶顯示電路 由于本設(shè)計(jì) 需要顯示字符與漢字，所以我選用 M128643 漢字圖形點(diǎn)陣液晶作為顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192 個(gè)中文漢字（ 16X16 點(diǎn)陣）、 128 個(gè)字符（ 8X16點(diǎn)陣）及 64X256 點(diǎn)陣顯示 RAM（ GDRAM）。分別對(duì)應(yīng)時(shí)間、日期調(diào)整，退出功能。在外循環(huán)部分是對(duì)當(dāng)時(shí)時(shí)間、日期設(shè)置，如果沒(méi)有設(shè)置完成就一直處于外循環(huán)部分。我們選擇的是單字節(jié)傳送方式。首先必須熟記各個(gè)可編程芯片的控制指令。 （ 4）時(shí)間不走并且顯示不正確。在就是，軟件編程方面，開(kāi)始的時(shí)候，我對(duì) C語(yǔ)言編程只是了解一些，但是，在這次設(shè)計(jì)中，日歷算法比較復(fù)雜，遇到了不少困難 ，我在網(wǎng)上查了不少關(guān)于算法轉(zhuǎn)換的程序，開(kāi)始的時(shí)候，感覺(jué)這些程序非常復(fù)雜，但是，在我 先編寫(xiě)了星期的自動(dòng)刷新程序后，就著重研究陽(yáng)歷轉(zhuǎn)換為農(nóng)歷的程序，經(jīng)過(guò)查參考書(shū)以及在網(wǎng)上查資料， 才 完成了這一部分程序的編寫(xiě) 。 日歷轉(zhuǎn)換的算法。 選題來(lái)源為自選。 二、系統(tǒng)硬件選擇 、單片機(jī)芯片的選擇 STC90C51 臺(tái)灣 STC 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ST 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器顯示模塊 時(shí)鐘模塊 單片機(jī) 主控制模 塊 獨(dú)立鍵盤(pán)模塊 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 （ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 STC90C51 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各 種控制領(lǐng)域，尤其是小電子商品的市場(chǎng)。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 基于芯 片 STC90C51萬(wàn)年歷系統(tǒng)的框圖 三、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)是本課題的關(guān)鍵，本課題的程序采用 C語(yǔ)言編寫(xiě)，并在 keil2 中調(diào)試并生成 Hex 文件，最后下載到單片機(jī)調(diào)試運(yùn)行。 第 14 周（ — ）答 辯。完成相關(guān)英文資料翻譯。 12864 點(diǎn)陣型液晶顯示模塊， 板上有負(fù)壓電路， 對(duì) 比度可調(diào)、黃綠色背光。 2. 系統(tǒng)擴(kuò)展 、 系統(tǒng)配置較典型 、 規(guī)范 ， 容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng) ，應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟 、 硬件利用系數(shù) 。實(shí)習(xí)結(jié)束后，對(duì)實(shí)習(xí)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，提交實(shí)習(xí)報(bào)告。在此謹(jǐn)向親愛(ài)的同學(xué)們致以最真的祝福！ 最后，我要特別感謝我的家人，他們的支持和關(guān)心是我不斷進(jìn)步的力量源泉，使我有能力、有信心面對(duì)困難，迎接挑戰(zhàn)。至此，整個(gè)電路的設(shè)計(jì)就結(jié)束了。最后，我把單片機(jī)接口直接與顯示屏相連，問(wèn)題就解決了。 其流程圖如下圖 所示： 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 星期自動(dòng)刷新程序流程圖 時(shí)間調(diào)整程序 由于在硬件電路方面上設(shè)計(jì)了時(shí)間調(diào)整按鍵，因此應(yīng)有對(duì)應(yīng)的時(shí)間調(diào)整程序。 （ 3）根據(jù)陽(yáng)歷算出陰歷 并且把時(shí)間信息 送 往 LCD 顯示。由于本次設(shè)計(jì)的規(guī)模并不大，其利大于弊。 Psb接高電平時(shí)，為并口通訊模式。 表 DS1302控制字 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 時(shí)鐘暫停：秒寄存器的位 7 定義位時(shí)鐘暫停位。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc≥ 之前， RST 腳必須保持低電平。 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。 P3口： P3 口是一組內(nèi)部 帶 上拉電阻的 8位雙向 I/O， P3 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。 PSEN：程序 存儲(chǔ)允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) STC90C51 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。 STC90C51 單片機(jī)共有 40個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中斷口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,1 個(gè)全雙工串行通信口， 2個(gè)讀寫(xiě)的 接 口線，片內(nèi)時(shí)鐘電路。 最終方案的 選擇 主控制器選擇 STC90c51 單片機(jī)，時(shí)鐘芯片選擇為 DS1302，顯示屏選擇為 LCD M128643,按鍵部分為獨(dú)立按鍵模塊。界面友好清晰，操作簡(jiǎn) 便。因此，研究帶萬(wàn)年歷的多功能電子時(shí)鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。隨著當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和信息化時(shí)代的來(lái)臨，各種各樣的小型 智能家電產(chǎn)品陸續(xù)出現(xiàn)在我們的生活當(dāng)中。該電子萬(wàn)年歷在硬件結(jié)構(gòu)方面主要采用 STC90C51 單片機(jī)作為主控核心，由 DS1302 時(shí)鐘芯片提供時(shí)鐘、 12864LCD 點(diǎn)陣液晶顯示屏顯示，以及鍵盤(pán)掃描電路。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) STC90C51； DS1302； LCD12864 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) II Ecalendar design based on SCM Abstract Electronic calendar is a very wide range of daytoday timing tool， The calendar clock of digital was getting more and more popular， Especially suitable for use in the family room, office, hall, meeting rooms, stations and squares，LCD display calendar clock is gradually being weled， And the calendar clock of digital showed that clear directviewing, is in luck accurately, can carry on the night vision。 單片機(jī)以體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、家用電器、通信設(shè)備、信息處理、尖端武器等各種測(cè)量和控制領(lǐng)域的應(yīng)用中占有一部分的市場(chǎng)，單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)已成為電子信息、電氣、通信、自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)。使用 C語(yǔ)言配合 keil2軟件可以使程序編寫(xiě)者省去很多麻煩，還使的程序更加的結(jié)構(gòu)化，便于以后的修改。 DS1302芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可以自 動(dòng)對(duì)年月日、時(shí)分秒以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高。 圖