電子萬年歷的畢業(yè)設(shè)計

1、安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)電子萬年歷設(shè)計姓 名： 學(xué) 號 專業(yè)班級： 指導(dǎo)老師： 所在學(xué)院： 2010年 月 日摘要 隨著科技的快速發(fā)展，時間的流逝,至從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。美國DALLAS公司推出的具有涓細(xì)電流充電能的低功耗實時時鐘電路DS1302。它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計時，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且DS1302的使用壽命長，誤差小。對于數(shù)字電子萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時顯示年、月、日、周日、時、分、秒和溫度等信息，還具有時間校準(zhǔn)等功能。該電路采用AT89S52單片機(jī)作為核心，功耗小，能在3V的低壓工作，電壓可選用35V電壓供電。

2、 綜上所述此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。本設(shè)計是基于51系列的單片機(jī)進(jìn)行的電子萬年歷設(shè)計，可以顯示年月日時分秒及周信息，具有可調(diào)整日期和時間功能。在設(shè)計的同時對單片機(jī)的理論基礎(chǔ)和外圍擴(kuò)展知識進(jìn)行了比較全面準(zhǔn)備。在硬件與軟件設(shè)計時，沒有良好的基礎(chǔ)知識和實踐經(jīng)驗會受到很大限制，每項功能實現(xiàn)時需要那種硬件，程序該如何編寫，算法如何實現(xiàn)等，沒有一定的基礎(chǔ)就不可能很好的實現(xiàn)。具體實現(xiàn)功能：（1） 顯示年月日時分秒及星期信息（2） 具有可調(diào)整日期和時間功能（3） 與即時時間同步AbstractWith the soc

3、iety, science and technology, mankind learned that time, from the view of the sun, to the present electronic clock pendulum clock, continuous research and innovation. Observation time in the same time, be able to understand other human beings is closely related to information, such as temperature, w

4、eek, date and so on, the birth of the electronic calendar, and it set the time, date, week and temperature-in-one, with easy to read, intuitive display functional diversity, and many other advantages of simple circuit with the electronic instrumentation of the development trend of the. market prospe

5、cts are broad The main use of the electronic calendar AT89S52 single-chip microcomputer as the main core, provided by the DS1302 clock chip clock, LCD display shows the number. AT89S52 single-chip microcomputer is introduced by Atmel Corporation, a small power consumption, voltage can be selected 4

6、6V power supply voltage; DS1302 clock chip is introduced DALLAS fine with trickle charge function of current low-power real-time clock chip, which can of the year, month, day, week, hour, minute, second for time, also has multiple functions, such as a leap year compensation, and long life of the DS1

7、302, a small error; a simple circuit to connect the characteristics of such sensors only need a data cable for data transmission; digital LCD display is used to display LCD screen, can display year, month, day, week, hour, minute, second and temperature, etc. information. In addition, the electronic

8、 calendar is also a time-calibration functions. Keywords: clock circuit; clock chip DS1302; LCD; single-chipAT89S52；目 錄1方案論證.31.1單片機(jī)芯片的選擇方案和論證.31.2顯示模塊選擇方案和論證.31.3時鐘芯片的選擇方案和論證.31.4電路設(shè)計最終方案決定.42系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn).52.1電路設(shè)計框圖.52.2系統(tǒng)硬件概述.52.3主要單元電路的設(shè)計.52.3.1單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計.52.3.2時鐘電路模塊的設(shè)計. 62.3.3電路原理及說明.72.3.4顯示模塊的

9、設(shè)計.83系統(tǒng)的軟件設(shè)計.93.1程序流程框圖.94測試與結(jié)果分析.114.1硬件測試.114.2軟件測試.114.3測試結(jié)果分析與結(jié)論.114.3.1 測試結(jié)果分析.114.3.2 測試結(jié)論.115prodeus軟件仿真. .125.1Proteus ISIS簡介.125.2Proteus運(yùn)行流程.135.3Proteus功能仿真.136課程設(shè)計總結(jié)與體會. .16參考文獻(xiàn).17附錄一：系統(tǒng)電路圖.18附錄二：系統(tǒng)程序.191 方案論證1.1 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證方案一: 采用89C51芯片作為硬件核心，采用Flash ROM，內(nèi)部具有4KB ROM 存儲空間,能于3V的超低壓工作,而

10、且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計中時由于不具備ISP在線編程技術(shù), 當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。方案二: 采用AT89S52,片內(nèi)ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底壓工作；同時也與MCS-51系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲器為8KB ROM 存儲空間，同樣具有89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞,所以選擇采用AT89S52作為主控制系統(tǒng)。1.2 顯示模

11、塊選擇方案和論證方案一： 采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描,LED數(shù)碼管價格適中,對于顯示數(shù)字合適,采用動態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時,雖然占用的單片機(jī)口線少，但連線還需要花費(fèi)一點(diǎn)時間，所以也不用此種作為顯示。方案二： 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),且價格也相對較高,所以也不用此種作為顯示。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,并且我做的最小系統(tǒng)上帶一個TS1620-1,和AT89S52已經(jīng)接好，省了很多麻煩，所以在此設(shè)計中采用LCD液晶顯示屏。1.3 時鐘芯片的

12、選擇方案和論證方案一： 直接采用單片機(jī)定時計數(shù)器提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時、分、秒計數(shù)。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實現(xiàn)的時間誤差較大,所以不采用此方案。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、年進(jìn)行計數(shù)，而且精度高,位的RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓2.5V5.5V范圍內(nèi)，2.5V時耗電小于300nA。1.4 電路設(shè)計最終方案決定綜上各方案所述,對此次作品的方案選定: 采用AT89S52作為主控制系統(tǒng); DS1302提供時鐘;LCD液晶顯示屏作為顯示。2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)2.

13、1 電路設(shè)計框圖LCD液晶顯示屏顯示模塊AT89S52主控制模 塊鍵盤模塊 DS1302時鐘模塊圖1系統(tǒng)原理圖2.2 系統(tǒng)硬件概述本電路是由AT89S52單片機(jī)為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；時鐘電路由DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31*8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。可產(chǎn)生年、月、日、周日、時、分、秒，具有使用壽命長，精度高

14、和低功耗等特點(diǎn)，同時具有掉電自動保存功能；顯示部份由LCD液晶顯示屏顯示。2.3 主要單元電路的設(shè)計2.3.1 單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計 AT89S52單片機(jī)為40引腳雙列直插芯片,有四個I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51單片機(jī)共有4個8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一條I/O線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如下圖所示,18引腳和19引腳接時鐘電路,XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。第9引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路,20引腳為

15、接地端,40引腳為電源端。 如圖2 所示： 圖2 主控制系統(tǒng) 2.3.2 時鐘電路模塊的設(shè)計圖.3示出DS1302的引腳排列，其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.KHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。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

16、單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RSTS置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時，在Vcc大于等于2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK 為低電平時，才能將RST置為高電平，I/O為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。SCLK始終是輸入端。 圖3 DS1302的引腳圖2.3.3 電路原理及說明(1) 時鐘芯片DS1302的工作原理：DS1302在每次進(jìn)行讀、寫程序前都必須初始化，先把SCLK端置 “0”，接著把RST端置“1”，最后才給予SCLK脈沖；讀/寫時序如下圖4所示。DS13

17、02的控制字的位7必須置1，若為0則不能把對DS1302進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。對于位6，若對程序進(jìn)行讀/寫時RAM=1，對時間進(jìn)行讀/寫時，CK=0，位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進(jìn)行讀操作時，該位為1；該位為0則表示進(jìn)行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。表.2為DS1302的日歷、時間寄存器內(nèi)容：“CH”是時鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時，時鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時，時鐘開始運(yùn)行?！癢P”是寫保護(hù)位，在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，WP必須為0。當(dāng)“WP”為1時，寫保護(hù)位防止對任一寄存器的寫操作。 (2) DS1302的控制字節(jié)：DS1

18、302控制字節(jié)的高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出(3) 數(shù)據(jù)輸入輸出（I/O）在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。(4) DS1302的寄存器DS1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)

19、，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(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。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。 2.3.4 顯示模塊的設(shè)計如圖.4為LCD顯示模塊，和最小系統(tǒng)上的連線一樣，無需修改。圖4 LCD液晶顯示屏顯示模塊3

20、系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1 程序流程框圖開始初始化 讀日期、時間 寫日期、時間 顯示子程序 時間修改子程序 日期修改子程序顯示結(jié)果返回 開關(guān)控制子程序 圖5主程序流程圖圖6 時間調(diào)整程序流程圖4 測試與結(jié)果分析4.1 硬件測試電子萬年歷的電路系統(tǒng)較大，對于焊接方面更是不可輕視，龐大的電路系統(tǒng)中只要出于一處的錯誤，則會對檢測造成很大的不便，而且電路的交線較多，對于各種鋒利的引腳要注意處理，否則會刺被帶有包皮的導(dǎo)線，則會對電路造成短路現(xiàn)象。在本成電子萬年歷的設(shè)計調(diào)試中遇到了很多的問題?；叵脒@些問題只要認(rèn)真多思考都是可以避免的，以下為主要的問題：（1）LCD液晶顯示屏顯示部分已經(jīng)連在最小系統(tǒng)上，節(jié)省了不少

21、時間和精力。（2）對萬年歷修改時間或日期時，有時LCD液晶顯示屏被屏蔽掉，造成不亮現(xiàn)象。解決：根據(jù)儀器的測試，發(fā)現(xiàn)電路的驅(qū)動能力不足，最后在DS1302時鐘芯片的/CS、SCLK、RET端接入5.1K的上拉電阻后,電路的驅(qū)動能力才能滿足，即可解決不亮現(xiàn)象。4.2 軟件測試電子成年歷是多功能的數(shù)字型，可以看當(dāng)前日期,時間。電子成年歷功能很多，所以對于它的程序也較為復(fù)雜,所以在編寫程序和調(diào)試時出現(xiàn)了相對較多的問題。最后經(jīng)過多次的模塊子程序的修改，一步一步的完成，最終解決了軟件。在軟件的調(diào)試過程中遇到的主要問題是： 燒入程序后，LCD液晶顯示屏顯示亮度不好。 解決：一遍旋轉(zhuǎn)10K歐的滑動變阻器，一遍

22、觀看LCD顯示屏，知道看到合適的亮度為止。4.3 測試結(jié)果分析與結(jié)論4.3.1 測試結(jié)果分析 1.在測試中遇到LCD液晶顯示屏為不顯示時,首先使用試測儀對電路進(jìn)行測試,觀察是否存在漏焊,虛焊,或者元件損壞，滑動變阻器器沒有調(diào)好：查看燒寫的程序是否正確無誤，對程序進(jìn)行認(rèn)真修改。4.3.2 測試結(jié)論經(jīng)過多次的反復(fù)測試與分析,可以對電路的原理及功能更加熟悉,同時提高了設(shè)計能力與及對電路的分析能力。同時在軟件的編程方面得到更到的提高,對編程能力得到加強(qiáng)，同時對所學(xué)的知識得到很大的提高與鞏固。5 Proteus軟件仿真5.1Proteus ISIS簡介Proteus ISIS是英國Labcenter公司

23、開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點(diǎn)是：（1）全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。（2）具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2 C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。（3）目前支持的單片機(jī)類型有：ARM7系列、68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。（4）支

24、持大量的存儲器和外圍芯片?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 ，可仿真ARM、51、AVR、PIC。Proteus啟動畫面：圖7 Proteus啟動畫面5.2Proteus運(yùn)行流程Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖所示。包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。運(yùn)行Proteus程序后，進(jìn)入軟件的主界面。通過左側(cè)工具欄中的P(從庫中選擇元件命令)命令，在Pick Devices 左側(cè)窗口中選擇所需元件的關(guān)鍵字，然后放置元件并調(diào)整方向和位置以及參數(shù)設(shè)置，最后進(jìn)行連線。Proteus ISIS的工作界面：圖8 Proteus ISIS的工作界面5.3Proteus功能仿真Proteus仿真效果最后載入hex文件后可以進(jìn)行模擬仿真，可以全速運(yùn)行也可以單步調(diào)試運(yùn)行。圖9運(yùn)行按鍵上電后后LED顯示： 圖10調(diào)節(jié)秒鐘：圖11調(diào)節(jié)分鐘：圖12調(diào)節(jié)時鐘：圖13調(diào)節(jié)星期：圖14調(diào)節(jié)日期：圖15調(diào)節(jié)月份：圖16調(diào)節(jié)年份：圖17點(diǎn)擊確定鍵顯示：圖18按鍵功能自上而下依次為：選擇修改項鍵、增大鍵、減小鍵、確定鍵。圖196課程設(shè)計總結(jié)與體會制作這次課程設(shè)計