【正文】 人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀錄。 單片機單芯片的微小體積和低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個人信息終端及通訊產品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具，于是基于單片機的醒目而時尚的電子多功能時鐘順應而生。 而 電子萬年歷作為電子類小設計 不僅是市場上的寵兒，也是是單片機實驗中一個很常用的題目。 LED 數(shù)字顯示的日歷鐘顯示清晰直觀、走時準確、可以進行夜視，并且還可以擴展出多種功能。 本設計由數(shù)據(jù)顯示模塊、溫度采集模塊、時間處理模塊和調整設置模塊四個模塊組成。 溫度采集選用 DS18B20 芯片， 萬年歷采用直觀的數(shù)字顯 示， 數(shù)據(jù)顯示采用 1602 液晶顯示模塊， 可以 在 LCD 上 同時顯示年、月、日、周日、時、分、秒，還具有時間校準等功能。 關鍵字 ：時鐘顯示 調整 溫度計 液晶顯示 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 7 頁 共 54 頁 ABSTRACT This paper introduces the based on AT89S52 multifunction electronic calendar of the hardware structure and software and hardware design method. This design by data display module, temperature acquisition module, time processing module and set module four modules. With AT89S52 singlechip microputer system for the controller to serial clock calendar chip DS1302 record calendar and time, it can be to date and time, minutes and seconds for the time, also has a leap year pensation and other functions. Temperature gathering choose DS18B20 chip, calendar by using object digital display, data showed that the 1602 liquid crystal display module, can be in the LCD shows at the same time year, month, day, Sunday, when, minutes and seconds, still have time calibration etc. Function. This calendar has read the convenient, direct display, functional diversity, simple circuit, low cost, and many other advantages, has a broad market prospect. Key words： The clock display adjustment thermometer LCD display 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 8 頁 共 54 頁 1. 系統(tǒng)的方案設計與論證 單片機電子萬年歷的制作有多種方法，可供選擇的器件和運用的技術也有很多種。 系統(tǒng)的功能往往決定了系統(tǒng)采用的結構，經過成本，性能，功耗等多方面的考慮決定用三個 8 位 74LS164 串行接口外接 LED 顯示器， RESPACK8 對單片機AT89S52 進行供電，時間芯片 DS1302 連接單片機 AT89S52。 按照系統(tǒng)設計的要求，初步確定系統(tǒng)由電源模塊、時鐘模塊、顯示模塊、鍵盤接口模塊、溫度測量模塊和鬧鐘模塊共六個模塊組成，電路系統(tǒng)構成框圖如圖1所示。 方案二 : 采用 AT89S52 芯片作為硬件核心 ,采用 Flash ROM，能以 3V的超低電壓工作，而且與 MCS51 系列單片機完全兼容，該芯片內部存儲器為 8KB ROM 存儲空間。 由于 AT89S52 內部具有 8KBROM 存儲芯片并且支持 ISP在線編程 ，因此采用AT89S52 作為主控芯片。 方案二：采用獨立按鍵，查詢簡單，程序處理簡單 ,可節(jié)省 CPU 資源。 時鐘模塊設計與論證 方案一 ：直接采用單片機定時計數(shù)器提供秒信號，使用程序實現(xiàn)年、月、日、星期、時、分、秒計數(shù)。 方案二 ：采用 DS1302 時鐘芯片實現(xiàn)時鐘， DS1302 芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù)，而且精度高 ,位的 RAM 作為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓 ～ 范圍內， 時耗電小于 300nA. 由于 DS1302 時鐘芯片計數(shù)時間精度 高，而且具有閏年補償功能等優(yōu)點， 故采用方案二。 方案二 ： 采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20， 它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式，但準確度不高，誤差最大達 2 度。 溫度測量的步驟 (1).Read ROM（ 33 h），每次對 DS1820 進行操作之前都要對它進行初始化，主要目的在于確定傳感器已經連接到單總線上。 (3).Match ROM（ 55h），只有準確的符合 64 位 ROM 序列的 DS1820 才能響應其后的指令，當然，單點測溫時可以使用 Skip ROM（ CCh）指令來跳過這一步。 (5).Read Scratchpad（ BEh），將讀指令發(fā)出后，就可從總線上讀得表示溫度的 2字節(jié)二進制數(shù)。它的各種時序如圖 25所示 為了保證 DS18B20 的嚴格 I/O 時序。在 DS18B20 操作中，用到的延時有 15μS， 90μS， 270μS， 540μS 等。 圖 26溫度采集電路 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 11 頁 共 54 頁 顯示模塊模塊設 計與論證 方案一：采用靜態(tài)顯示方法，靜態(tài)顯示模塊的硬件制作較復雜及功耗大，要用到多個移位寄存器，但不占用端口，只需兩根串口線輸出。 方案三 :采用 LCD 的方法 ,具有硬件制作簡單可直接與單片機接口 ,顯示內容多 ,功耗小 ,成本低等優(yōu)點 ,LCM1602 可顯示 32 個字符 ,采用 LCD 的缺點是亮度不夠。本系統(tǒng)設計要求達到功耗小、體積小、成本低，顯示信息多等要求，權衡三種方案，選擇方案三。 1602LCD主要技術參數(shù)： 0. 顯示容量 :162 個字符 1. 芯片工作電壓 :— 3. 工作電流 :() 4. 模塊最佳工作電壓 : 5. 字符尺寸 :(W H)mm 1602 引腳功能說明 各引腳接口說明如表所示 : 表 21 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 12 頁 共 54 頁 表 21：引腳接口說明： 第 1腳： VSS為 地電源。 第 3腳： VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K的電位器調整對比度。 第 5腳： R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 第 6腳： E端為使能端，當 E端由高 電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 15腳：背光源正極。 1602LCD 的指令說明及時序 1602液晶模塊內部的控制器共有 11條控制指令，如表 22所示： 表 22 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM或 DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內容 11 從 CGRAM或 DDRAM讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內容 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 13 頁 共 54 頁 表 22字符控制命令說明： 1602液晶 模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。高電平表示有效，低電平則無效。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍， 低電平不閃爍。 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4位總線，低電平時為 8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7的點陣字符，高電平時顯示 5x10的點陣字符。 指令 8： DDRAM地址設置。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 芯片時序表如下： 讀 狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0—D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0—D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無 表 23 基本操作時序表 讀寫操作時序如圖 27和 28所示： 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 14 頁 共 54 頁 圖 27讀操作時序 圖 28 寫操作時序 1602LCD 的 RAM 地址映射及標準字庫表 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每 條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 圖 29液晶內部顯示地址 例如第二行第一個字符的地址是 40H，那么是否直接寫入 40H就可以將光標定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位 D7恒定為高電平 1所以實際寫入的數(shù)據(jù)應該是 01000000B（ 40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 圖 210 字符代碼與圖形對應圖 1602LCD 的一般初始化（復位）過程 1. 延時 15mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時 5mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時 5mS 寫指令 38H（不檢測 忙信號）以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙 寫指令 38H：顯示模式設置 寫指令 08H：顯示關閉 寫指令 01H：顯示清屏 寫指令 06H：顯示光標移動設置 寫指令 0CH：顯示開及光標設置 1602LCD 的電路連接 液晶 5端為讀 /寫選擇端， 因為我們不從液晶中讀取數(shù)據(jù)，只向其寫入命令和顯示數(shù)據(jù)，因此此端始終選擇為寫狀態(tài)，即低電平接地。其電路如圖 211所示： 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 16 頁 共 54 頁 圖 211 1602的電路連接 1. 6 蜂鳴器鬧鈴電路 當單片機給蜂鳴器一個低電平時，三極管導 通驅動蜂鳴器發(fā)出聲音作為定時鬧鈴，其電路圖如圖 212所示： 圖 212 蜂鳴器連接電路 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 17 頁 共 54 頁 2 系統(tǒng)硬件的設計 根據(jù)上述所確定的系統(tǒng)方案構想，下面進行系統(tǒng)硬件電路的具體設計，系統(tǒng)的具體設計在下面會詳細介紹。 AT89S52 單片機有 40個引腳。作為輸出口用時，每位能驅動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時要求外接上拉電阻。對端口寫“ 1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可