畢業(yè)設(shè)計(jì)電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)電子萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)姓 名： 學(xué) 號(hào) 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 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(shí)間的流逝,至從觀(guān)太陽(yáng)、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類(lèi)不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。美國(guó)dallas公司推出的具有涓細(xì)電流充電能的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路ds1302。它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且ds1302的使用壽命長(zhǎng)，誤差小。對(duì)于數(shù)字電子萬(wàn)年歷采用直觀(guān)的數(shù)字顯示，可以同時(shí)顯示年、月、日、周日、時(shí)、分、秒和溫度等信息，還具有時(shí)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。 綜上所

2、述此萬(wàn)年歷具有讀取方便、顯示直觀(guān)、功能多樣、電路簡(jiǎn)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(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。本設(shè)計(jì)是基于51系列的單片機(jī)進(jìn)行的電子萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)，可以顯示年月日時(shí)分秒及周信息，具有可調(diào)整日期和時(shí)間功能。在設(shè)計(jì)的同時(shí)對(duì)單片機(jī)的理論基礎(chǔ)和外圍擴(kuò)展知識(shí)進(jìn)行了比較全面準(zhǔn)備。在硬件與軟件設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有良好的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)會(huì)受到很大限制，每項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)時(shí)需要那種硬件，程序該如何編寫(xiě)，算法如何實(shí)現(xiàn)等，沒(méi)有一定的基礎(chǔ)就不可能很好的實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)現(xiàn)功能：（1） 顯示年月日時(shí)分秒及星期信息（2） 具有可調(diào)整日期和時(shí)間功能（3） 與即時(shí)時(shí)間同步abstractwith the society

3、, 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, week,

4、 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 prospects

5、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 6v p

6、ower 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 ds1302,

7、 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 cal

8、endar 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(shí)鐘芯片的選擇方案和論證.31.4電路設(shè)計(jì)最終方案決定.42系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).52.1電路設(shè)計(jì)框圖.52.2系統(tǒng)硬件概述.52.3主要單元電路的設(shè)計(jì).52.3.1單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì).52.3.2時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì). 62.3.3電路原理及說(shuō)明.72.3.4顯示模塊的設(shè)計(jì).8

9、3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).93.1程序流程框圖.94測(cè)試與結(jié)果分析.114.1硬件測(cè)試.114.2軟件測(cè)試.114.3測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)論.114.3.1 測(cè)試結(jié)果分析.114.3.2 測(cè)試結(jié)論.115prodeus軟件仿真. .125.1proteus isis簡(jiǎn)介.125.2proteus運(yùn)行流程.135.3proteus功能仿真.136課程設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì). .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(chǔ)空間,能于3v的超低壓工作,而且與mc

10、s-51系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備isp在線(xiàn)編程技術(shù), 當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)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(shí)也與mcs-51系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為8kb rom 存儲(chǔ)空間，同樣具有89c51的功能，且具有在線(xiàn)編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞,所以選擇采用at89s52作為主控制系統(tǒng)。1.2 顯示模塊選擇方

11、案和論證方案一： 采用led數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描,led數(shù)碼管價(jià)格適中,對(duì)于顯示數(shù)字合適,采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí),雖然占用的單片機(jī)口線(xiàn)少，但連線(xiàn)還需要花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)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(duì)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(jià)格也相對(duì)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(jiàn),并且我做的最小系統(tǒng)上帶一個(gè)ts1620-1,和at89s52已經(jīng)接好，省了很多麻煩，所以在此設(shè)計(jì)中采用lcd液晶顯示屏。1.3 時(shí)鐘芯片的選擇方案

12、和論證方案一： 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)。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大,所以不采用此方案。方案二： 采用ds1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，ds1302芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年進(jìn)行計(jì)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(shí)耗電小于300na。1.4 電路設(shè)計(jì)最終方案決定綜上各方案所述,對(duì)此次作品的方案選定: 采用at89s52作為主控制系統(tǒng); ds1302提供時(shí)鐘;lcd液晶顯示屏作為顯示。2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1 電路

13、設(shè)計(jì)框圖lcd液晶顯示屏顯示模塊at89s52主控制模 塊鍵盤(pán)模塊 ds1302時(shí)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(xiàn)編程功能，低功耗，能在3v超低壓工作；時(shí)鐘電路由ds1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶ram的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5v5.5v。采用三線(xiàn)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(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或ram數(shù)據(jù)。ds1302內(nèi)部有一個(gè)31*8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的ram寄存器。可產(chǎn)生年、月、日、周日、時(shí)、分、秒，具有使用壽命長(zhǎng)，精度高和低功耗

14、等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)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(jì)2.3.1 單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì) at89s52單片機(jī)為40引腳雙列直插芯片,有四個(gè)i/o口p0,p1,p2,p3, mcs-51單片機(jī)共有4個(gè)8位的i/o口（p0、p1、p2、p3），每一條i/o線(xiàn)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(shí)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(kāi)關(guān)后夠上電復(fù)位電路,20引腳為接地端,

15、40引腳為電源端。 如圖2 所示： 圖2 主控制系統(tǒng) 2.3.2 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)，vcc2給ds1302供電。當(dāng)vcc2小于vcc1時(shí)，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(xiàn)，通過(guò)把rst輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)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提供終止單字節(jié)或

16、多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)rst為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)ds1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中rsts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)。上電運(yùn)行時(shí)，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(shí)，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(shuō)明(1) 時(shí)鐘芯片ds1302的工作原理：ds1302在每次進(jìn)行讀、寫(xiě)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(xiě)時(shí)序如下圖4所示。ds1302的控

17、制字的位7必須置1，若為0則不能把對(duì)ds1302進(jìn)行讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。對(duì)于位6，若對(duì)程序進(jìn)行讀/寫(xiě)時(shí)ram=1，對(duì)時(shí)間進(jìn)行讀/寫(xiě)時(shí)，ck=0，位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫(xiě)操作位，進(jìn)行讀操作時(shí)，該位為1；該位為0則表示進(jìn)行的是寫(xiě)操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開(kāi)始輸入/輸出的。表.2為ds1302的日歷、時(shí)間寄存器內(nèi)容：“ch”是時(shí)鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，ds1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始運(yùn)行。“wp”是寫(xiě)保護(hù)位，在任何的對(duì)時(shí)鐘和ram的寫(xiě)操作之前，wp必須為0。當(dāng)“wp”為1時(shí)，寫(xiě)保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫(xiě)操作。 (2) ds1302的控制字節(jié)：ds1302控

18、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(xiě)入ds1302中，位6如果0，則表示存取日歷時(shí)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(xiě)操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開(kāi)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(gè)sclk時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入ds1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開(kāi)始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)sclk脈沖的下降沿讀出ds1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。(4) ds1302的寄存器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

19、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(shí)鐘突發(fā)寄存器及與ram相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫(xiě)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(lèi)：一類(lèi)是單個(gè)ram單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)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(xiě)操作；另一類(lèi)為突發(fā)方式下的ram寄存器，此方式下可一次性讀寫(xiě)所有的ram的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為feh(寫(xiě))、ffh(讀)。 2.3.4 顯示模塊的設(shè)計(jì)如圖.4為lcd顯示模塊，和最小系統(tǒng)上的連線(xiàn)一樣，無(wú)需修改。圖4 lcd液晶顯示屏顯示模塊3 系統(tǒng)的軟

20、件設(shè)計(jì)3.1 程序流程框圖開(kāi)始初始化 讀日期、時(shí)間 寫(xiě)日期、時(shí)間 顯示子程序 時(shí)間修改子程序 日期修改子程序顯示結(jié)果返回 開(kāi)關(guān)控制子程序 圖5主程序流程圖圖6 時(shí)間調(diào)整程序流程圖4 測(cè)試與結(jié)果分析4.1 硬件測(cè)試電子萬(wàn)年歷的電路系統(tǒng)較大，對(duì)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(cuò)誤，則會(huì)對(duì)檢測(cè)造成很大的不便，而且電路的交線(xiàn)較多，對(duì)于各種鋒利的引腳要注意處理，否則會(huì)刺被帶有包皮的導(dǎo)線(xiàn)，則會(huì)對(duì)電路造成短路現(xiàn)象。在本成電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)調(diào)試中遇到了很多的問(wèn)題?；叵脒@些問(wèn)題只要認(rèn)真多思考都是可以避免的，以下為主要的問(wèn)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)省了不少時(shí)間和精

21、力。（2）對(duì)萬(wàn)年歷修改時(shí)間或日期時(shí)，有時(shí)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(cè)試，發(fā)現(xiàn)電路的驅(qū)動(dòng)能力不足，最后在ds1302時(shí)鐘芯片的/cs、sclk、ret端接入5.1k的上拉電阻后,電路的驅(qū)動(dòng)能力才能滿(mǎn)足，即可解決不亮現(xiàn)象。4.2 軟件測(cè)試電子成年歷是多功能的數(shù)字型，可以看當(dāng)前日期,時(shí)間。電子成年歷功能很多，所以對(duì)于它的程序也較為復(fù)雜,所以在編寫(xiě)程序和調(diào)試時(shí)出現(xiàn)了相對(duì)較多的問(wèn)題。最后經(jīng)過(guò)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(guò)程中遇到的主要問(wèn)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(dòng)變阻器，一遍觀(guān)看lc

22、d顯示屏，知道看到合適的亮度為止。4.3 測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)論4.3.1 測(cè)試結(jié)果分析 1.在測(cè)試中遇到lcd液晶顯示屏為不顯示時(shí),首先使用試測(cè)儀對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試,觀(guān)察是否存在漏焊,虛焊,或者元件損壞，滑動(dòng)變阻器器沒(méi)有調(diào)好：查看燒寫(xiě)的程序是否正確無(wú)誤，對(duì)程序進(jìn)行認(rèn)真修改。4.3.2 測(cè)試結(jié)論經(jīng)過(guò)多次的反復(fù)測(cè)試與分析,可以對(duì)電路的原理及功能更加熟悉,同時(shí)提高了設(shè)計(jì)能力與及對(duì)電路的分析能力。同時(shí)在軟件的編程方面得到更到的提高,對(duì)編程能力得到加強(qiáng)，同時(shí)對(duì)所學(xué)的知識(shí)得到很大的提高與鞏固。5 proteus軟件仿真5.1proteus isis簡(jiǎn)介proteus isis是英國(guó)labcenter公司開(kāi)發(fā)的電

23、路分析與實(shí)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(mǎn)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(lèi)產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。（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(dòng)態(tài)仿真、i2 c調(diào)試器、spi調(diào)試器、鍵盤(pán)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(hào)發(fā)生器等。（3）目前支持的單片機(jī)類(lèi)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）支持大量的

24、存儲(chǔ)器和外圍芯片。總之，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(dòng)畫(huà)面：圖7 proteus啟動(dòng)畫(huà)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(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)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(guò)左側(cè)工具欄中的p(從庫(kù)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(xiàn)。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(shí)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(xiàng)鍵、增大鍵、減小鍵、確定鍵。圖196課程設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)制作這次課程設(shè)計(jì)一