【正文】 ，萬(wàn)年歷已經(jīng)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶的家中，成為現(xiàn)代家庭的必備產(chǎn)品。 其類型也從最初的機(jī)械控制發(fā)展到目前的電腦控制。盡管萬(wàn)年歷得到了很大發(fā)展，功能越來(lái)越完善。 通常我們家居用的萬(wàn)年歷大部分都是只能顯示年月日不能設(shè)置年月日時(shí)間鬧鈴，此次設(shè)計(jì)就針對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行改良，用 EEPROM 存儲(chǔ)時(shí)間的鬧鈴，使得控制起來(lái)更加的方便；添加了掉電記憶功能，改變?cè)械牡綦妬G失情況，可以根據(jù)用戶不同的需求設(shè)置不同時(shí)間的鬧鈴功能；使得家居生活更加的有趣。因此鬧鈴萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)有利于推動(dòng)萬(wàn)年歷市場(chǎng)的發(fā)展，使老百姓能用上更優(yōu)秀的鐘表。 目前單片機(jī)已經(jīng)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到 某 個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡 了 。 在科技高速發(fā)展的今天，由單片機(jī)自由發(fā)揮的舞臺(tái)更加寬廣，現(xiàn)已明顯的朝著巨型化，單片化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 本著學(xué)以致用的原則，本次課程設(shè)計(jì)我從實(shí)際生活出發(fā)，結(jié)合單片機(jī)原理和技術(shù)理論的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)制作了一個(gè)電子時(shí)鐘，通過(guò)液晶顯示時(shí)間，希望經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單電子制作的程序，在實(shí)際動(dòng)手做板和軟件編程過(guò)程中，體會(huì)單片機(jī)強(qiáng)大功能的同時(shí)提高自己動(dòng)手的能力。 第 本設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 . 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)制作一個(gè)鬧鈴萬(wàn)年歷電路，具有萬(wàn)年歷顯示功能，分別表示日期和時(shí)間，帶時(shí)間提示功能，試驗(yàn)中用 LCD1602 顯示。 (2)、 系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的日歷時(shí)鐘，年、月、日、星期、時(shí)、分、秒自動(dòng)修正。 (4)、 能夠隨時(shí)對(duì)當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 第 2章 系統(tǒng)功能及總體結(jié)構(gòu) 第 工作原理 鬧鈴萬(wàn)年歷工作分四個(gè)步驟分別為：系統(tǒng)待機(jī)顯示時(shí)間 — 用戶設(shè)定時(shí)間 — 用戶設(shè)定記事本 — 到達(dá)設(shè)定時(shí)間蜂鳴提示。 圖 第 總體方框圖 系統(tǒng)以 AT89C52 單片機(jī)為核心，連接各外部電路完成人機(jī)交互等各功能的控制。 圖 總體方框圖 電路設(shè)計(jì)部分以單片機(jī)控制電路為核心由時(shí)鐘電路，復(fù)位電路， LCD 顯示電路，電源電路，聲音報(bào)警電路，按鍵電路和 LED 指示電路共同組成鬧鈴萬(wàn)年歷系統(tǒng)電路。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 方案 1 ：采用數(shù)字邏輯芯片 系統(tǒng)有功能設(shè)置、數(shù)據(jù)裝入、定時(shí)、顯示、音響控制多個(gè)功能模塊。由于鍵盤控制信號(hào)繁多，系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)以及相互轉(zhuǎn)移更是復(fù)雜，用純粹的數(shù)字電路或小規(guī)模的可編程邏輯電路實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)有一定的困難，需要用中大規(guī)模的可編程邏輯電路。因此，本設(shè)計(jì)并未采用這種方案。有 8kb 的 FPEROM 和 256 字節(jié) RAM，可滿足系統(tǒng)編程需要，并且價(jià)格低廉，有更好的性價(jià)比，因此我們采用 AT89S52 單片機(jī)。 AT89S52 不需要專門編程器燒寫程序，因此我們選擇了 AT89S52 單片機(jī)系統(tǒng)。 . 時(shí)鐘電路部分方案 方案 1：采用傳統(tǒng)的機(jī)械式定時(shí) 定時(shí)時(shí)間通過(guò)機(jī)械按鈕控制。但由于機(jī)械式定時(shí)容易磨損，定時(shí)精度低，也不能實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的功能。 方案 2：采用小規(guī)模集成元件定時(shí) 比如用計(jì)數(shù)器 /分頻器，該方法價(jià)格便宜，但是接線復(fù)雜，設(shè)計(jì)也比較困難，對(duì)時(shí)序要求比較高。擴(kuò)展麻煩。 方案 3：采用 MCU 內(nèi)部定時(shí)器 采用單片機(jī)的定時(shí)器定時(shí)。另外，單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜功能，能夠設(shè)計(jì)出友好的人機(jī)界面接口，價(jià)格也比較便宜。 方案 4：使用專用時(shí) 鐘 芯片 使用微控制器控制專用時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)控制，這種方案有著計(jì)時(shí)精度高、控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，而且更易于實(shí)現(xiàn)日期 / 時(shí)間顯示等計(jì)時(shí)擴(kuò)展功能。 . 按鍵部分方案 方案 1 ：采用陣列式鍵盤。 方案 2 ：采用獨(dú)立式按鍵電路。缺點(diǎn)是當(dāng)按鍵較多時(shí)占用單片機(jī)的 I/O 數(shù)目較多，優(yōu)點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，且編程極其容易。原理圖如圖 所示。對(duì)于設(shè)計(jì)中復(fù)雜的顯示功能顯然不能勝任。特別適用于智能控制的可編程人性化顯示。而且液晶顯示有功耗低，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，不產(chǎn)生電磁輻射污染等優(yōu)點(diǎn)。 方案 4 ：使用 TFT 材質(zhì) 16K 色或 26 萬(wàn)色彩液晶顯示 TFT 材質(zhì) LCD 現(xiàn)已廣泛用于手機(jī) MP4 等數(shù)碼產(chǎn)品，以及電腦液晶顯示器、液晶電視蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 等。缺點(diǎn)是功耗稍高，需要高壓驅(qū)動(dòng)，將可能會(huì)將近期新興的 LED 彩色液晶屏逐步取代。 . 電源電路設(shè)計(jì) 電源電路在很大程度上決定了一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此電源電路的設(shè)計(jì)在于本系統(tǒng)中也占據(jù)了重要的地位。半波整流產(chǎn)生的電源電壓不恒定且具有間隙性，顧在設(shè)計(jì)中不采用。但由于電路復(fù)雜，顧在設(shè)計(jì)中不采用。帶電源的 USB 集線器也能提供這種供電能力。 方案 4 ：采用電池供電 這種方案最為簡(jiǎn)單，方便，通過(guò) 4 個(gè) 5 號(hào)電池的串聯(lián)，來(lái)提供電源所需的電壓，操作方便安全，電路簡(jiǎn)單。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 第 3章 硬件電路設(shè)計(jì) 第 系統(tǒng)所需的硬件介紹 . STC89C52 單片機(jī) STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器器。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)TTL 邏輯電平。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 在flash 編程時(shí)， P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。 （ 2） P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻 的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。對(duì) P2 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR） 時(shí)， P2 口送出高八位地址。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 （ 4） P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。 （ 5） RST：復(fù)位輸入。 （ 6） ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。 （ 8） EA/VPP：外部訪問(wèn)允許，欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 （ 9） XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 . 復(fù)位電路 復(fù)位電路是使平均的 CPU 或系統(tǒng)中的其他部件處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位電路以重新啟 動(dòng)。下面詳細(xì)介紹下復(fù)位電路的原理，上電復(fù)位的工作過(guò)程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加給RST 端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著 Vcc 對(duì)電容的充電過(guò)程而逐漸回落，即RST 端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。上電時(shí)， Vcc 的上升時(shí)間約為 10ms，而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 12MHz，起振時(shí)間為 ； 晶振頻率為 1MHz，起振時(shí)間則為 10ms。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“ l”態(tài)。以上就是本次復(fù)位電路的復(fù)位原理。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) R810k+C110uf+5 GND 圖 復(fù) 位電路 . 晶振電路 時(shí)鐘電路由一個(gè)晶體振蕩器 12MHz 和兩個(gè) 30pF 的瓷片電容組成。單片機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地作。由于晶體自身的特性致使 這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?,在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。如圖 晶振原理圖 。 DS1302 存在時(shí)鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時(shí)鐘混亂等缺點(diǎn)。 DS1302 引腳圖如圖 。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。當(dāng) Vcc2大于 Vcc1＋ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。如果在傳送過(guò)程中 RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 . 顯示模塊 LCD1602 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中： LCD1602 第 3 腳： VEE 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端； 第 4 腳： RS 為寄存 器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器； 第 5 腳： RW 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效 。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。 由于 VEE 端接電源時(shí)接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，對(duì)比度過(guò)低會(huì)使屏幕模糊不清，所以使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器來(lái)調(diào)整它的對(duì)比度。液顯的 RW 端口直接接地，因?yàn)槲覀儾恍枰x取內(nèi)部?jī)?nèi)容，高電平時(shí)進(jìn)行對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行讀數(shù)。 . 鬧鈴模塊 鬧鈴模塊由蜂鳴器和蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)組成。 在有鬧鈴發(fā)生的時(shí)候，蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲，產(chǎn)生鬧鈴的效果。 圖 鬧鈴模塊的設(shè)計(jì) 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 第 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)以微控制器 AT89S52 為控制核心，結(jié)合所需的外圍模塊，完成鍵盤數(shù)據(jù)處理、LCD 的控制、時(shí)間的保存，鬧鈴的設(shè)置等功能 。鑒于軟件設(shè)計(jì)的精確性和高效性，我們采用 C 語(yǔ)言編寫程序。軟件系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是整個(gè)過(guò)程完全在鍵盤的控制之下，實(shí)現(xiàn)了完全的友好的人機(jī)交互功能。子程序的功能實(shí)現(xiàn)也是在鍵盤的配合之下完成的。 第 顯示程序設(shè)計(jì) 如圖所示為 LCD1602 顯示流程圖，通過(guò)定時(shí)器與計(jì)時(shí)器配合采集頻率，并且在LCD1602 屏幕顯示出來(lái)，具體 LCD 顯示流程如下。 在控制指令字輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開(kāi)始。 DS1302 有 12 個(gè)寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD碼形式 ,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制如圖所示。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè) 第 5章 系統(tǒng)測(cè)試 第 系統(tǒng)的調(diào)試 整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，要進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，排除軟件和硬件的故障，同時(shí)驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，