單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告電子萬年歷的設(shè)計(jì)

1、 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課題名稱： 電子萬年歷的設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 指導(dǎo)老師： 摘要 隨著科技的快速發(fā)展，時(shí)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(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)字電子萬年歷采用直觀的數(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。 綜上所述此萬

2、年歷具有讀取方便、顯示直觀、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，算法如何實(shí)現(xiàn)等，沒有一定的基礎(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)間同步目 錄1 方案論證31.1 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證

3、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)42.1 電路設(shè)計(jì)框圖42.2 系統(tǒng)硬件概述42.3 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)52.3.3 電路原理及說明63 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)83.1 程序流程框圖84 測(cè)試與結(jié)果分析104.1 硬件測(cè)試104.2 軟件測(cè)試104.3 測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)論104.3.1 測(cè)試結(jié)果分析104.3.2 測(cè)試結(jié)論105 proteus軟件仿真115.1proteus 仿真電路圖115.2仿真結(jié)果116課程設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)11參考文獻(xiàn)12附

4、錄121 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mcs-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，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)

5、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)口線少，但連線還需要花費(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

6、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(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

7、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 電路設(shè)計(jì)框圖鍵盤模塊lcd液晶顯示屏顯示模塊 at89s52主控制模 塊 溫度采集模塊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。采用三線接口與cpu進(jìn)行同步通

8、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?？僧a(chǎn)生年、月、日、周日、時(shí)、分、秒，具有使用壽命長(zhǎng)，精度高和低功耗等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能；溫度的采集由ds18b20構(gòu)成；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,

9、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(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。

10、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(dòng)置高電平來啟動(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)。上電動(dòng)行時(shí)，在vcc大于等于2.5v之前，rst必須保持低電平。中有在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.

11、3.3 電路原理及說明(1) 時(shí)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(shí)序如下圖4所示。ds1302的控制字的位7必須置1，若為0則不能把對(duì)ds1302進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。對(duì)于位6，若對(duì)程序進(jìn)行讀/寫時(shí)ram=1，對(duì)時(shí)間進(jìn)行讀/寫時(shí)，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(shí)，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(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，

12、ds1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時(shí)，時(shí)鐘開始運(yùn)行?！皐p”是寫保護(hù)位，在任何的對(duì)時(shí)鐘和ram的寫操作之前，wp必須為0。當(dāng)“wp”為1時(shí)，寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作。(2) ds1302的控制字節(jié)：ds1302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(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(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

13、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(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(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)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的ram

14、寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的ram的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為feh(寫)、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)上的連線一樣，無需修改。圖4 lcd液晶顯示屏顯示模塊3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 程序流程框圖開始初始化 讀日期、時(shí)間 寫日期、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 開關(guān)控制子程序 圖5主程序流程圖控制鍵有效，進(jìn)入年調(diào)整程序等待按鍵程序加鍵有效年加1控制鍵有效，進(jìn)入月調(diào)整程序控制鍵有效，進(jìn)入日調(diào)整程序控制鍵有效，進(jìn)入星期調(diào)整程序控制鍵有效，進(jìn)入時(shí)調(diào)整程序控制鍵有效，進(jìn)入分調(diào)整程序等待按鍵程序加鍵有效月加1等待按鍵程序

15、加鍵有效日加1等待按鍵程序加鍵有效星期加1等待按鍵程序加鍵有效小時(shí)加1等待按鍵程序加鍵有效分加1控制鍵有效，跳出時(shí)間調(diào)整程序，進(jìn)入主循環(huán)程序圖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，則會(huì)對(duì)電路造成短路現(xiàn)象。在本成電子萬年歷的設(shè)計(jì)調(diào)試中遇到了很多的問題。回想這些問題只要認(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)省了不少時(shí)間和精力。（2）對(duì)萬

16、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,所以在編寫程序和調(diào)試時(shí)出現(xiàn)了相對(duì)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(dòng)變阻器，一遍觀看lcd顯示屏，知道

17、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,觀察是否存在漏焊,虛焊,或者元件損壞，滑動(dòng)變阻器器沒有調(diào)好：查看燒寫的程序是否正確無誤，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 仿真電路圖圖7 proteus仿真電路圖5.2仿真結(jié)果運(yùn)行后led顯示：6課程設(shè)計(jì)總結(jié)

18、與體會(huì)制作這次課程設(shè)計(jì)一切都是從零開始，從最簡(jiǎn)單的畫流程圖起步，這次課程設(shè)計(jì)可以圓滿完成，跟單片機(jī)課程里面的課外作業(yè)是離不開的。這次課程設(shè)計(jì)從開始到制作成功前后超過了一個(gè)星期。當(dāng)電子萬年歷可以成功實(shí)現(xiàn)時(shí)，那種激動(dòng)和喜悅只有自己可以體會(huì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，自主學(xué)習(xí)，學(xué)到了許多沒學(xué)到的知識(shí)。較好的完成了設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)期的目的，完了最初的設(shè)想。對(duì)電路的設(shè)計(jì)、布局要先有一個(gè)好的構(gòu)思，才顯得電路板美觀、大方。程序編寫中，由于思路不清晰，開始時(shí)遇到了很多的問題，經(jīng)過靜下心來思考，和同學(xué)討論，理清了思路，反而得心應(yīng)手。在此次設(shè)計(jì)中，知道了做凡事要有一顆平常的心，不要想著走捷徑，一步一

19、腳印。也練就了我的耐心，做什么事都在有耐心。此次課程設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多很多東西，這是最重要的。總之，此次課設(shè)使我的能力得到了全方位的提高，使得我的操作能力和專業(yè)技能都有了很大的提高。在做課程設(shè)計(jì)的日子里得到了張宏偉老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，在此向他們致以誠摯的謝意。感謝提供相關(guān)技術(shù)幫助的老師和同學(xué)，你們的支持和鼓勵(lì)使我對(duì)這次的設(shè)計(jì)完成有了信心和動(dòng)力，我在此深表謝意。參考文獻(xiàn)1劉勇 編 數(shù)字電路 電子工業(yè)出版社 20042陳正振 編 電子電路設(shè)計(jì)與制作 廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系 20073楊子文 編 單片機(jī)原理及應(yīng)用 西安電子科技大學(xué)出版社 20064王法能 編 單片機(jī)原理及應(yīng)用 科學(xué)出版

20、社 2004附錄 系統(tǒng)程序#include #include #include #include #include sbit key=p26; /定義日期和時(shí)間轉(zhuǎn)換按鍵sbit key1=p32;sbit key2=p33;sbit key3=p34;sbit key4=p35;void delay10(void)unsigned char i,j;for(i=0;i255;i+)for(j=0;j200;j+);unsigned char conver(unsigned char a,unsigned char b,unsigned char c)if(a&0x0f)=0x0a) a=a+6; if(a=b) a=c;return a;main() bit flag_1=1;bit flag_2=1;bit flag_3=1;bit flag_4=1; char a; unsigned char j8,choose=0x01;init_serialcomm();/初始化串行口lcd_initial();