基于AT89S52單片機(jī)的液晶顯示萬年歷設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告題 目 基于液晶顯示的萬年歷 系 別 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2013年 4 月基于at89s52單片機(jī)的液晶顯示萬年歷設(shè)計(jì)摘 要：本設(shè)計(jì)應(yīng)用at89s52芯片作為核心，采用c語言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)以下功能：小時(shí)、分、秒、年、月、日、星期的顯示和實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)。該設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、lcd顯示電路、按鍵調(diào)整電路和溫度檢測(cè)電路四部分組成。使用時(shí)鐘芯片ds1302完成時(shí)鐘日期的功能，以lcd1602為顯示器，同時(shí)利用溫度傳感器ds18b20測(cè)量周圍環(huán)境溫度，并且可以依靠按鍵隨時(shí)對(duì)日期時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。我們共設(shè)計(jì)四個(gè)按鍵，一個(gè)模式鍵，也就是我們用來選定被修改的

2、數(shù)字的，兩個(gè)調(diào)整鍵，一個(gè)“加”鍵和一個(gè)“減”鍵，當(dāng)按下模式鍵，選定要調(diào)整的數(shù)字的時(shí)候，“加”、“減”可以幫我們調(diào)到所需的狀態(tài)，還有一個(gè)復(fù)位鍵，顯示精度為1秒。設(shè)計(jì)還提供三位實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，其顯示精度為0.1。關(guān)鍵詞：at89s52、時(shí)鐘日歷芯片ds1302、溫度傳感器ds18b20、lcd1602目 錄前言1第一章 方案選擇與萬年歷研究情況21.1 方案選擇21.1.1時(shí)鐘芯片選擇21.1.2鍵盤選擇31.1.3顯示模塊選擇31.2電子萬年歷的研究情況4第二章 主要硬件描述52.1 at89s5252.1.1主要性能52.1.2引腳說明52.2 lcm160282.2.1工作原理82.2.

3、2端口引腳第二功能92.2.3管腳功能102.3 芯片ds1302112.3.1工作原理112.3.2引腳功能及結(jié)構(gòu)122.4 數(shù)字溫度傳感器ds18b20122.4.1ds18b20工作原理122.4.2ds18b20 引腳定義13第三章 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)143.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)143.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)153.3 溫度采集模塊的設(shè)計(jì)153.4 lcdm1602顯示模塊設(shè)計(jì)16第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)174.1主程序設(shè)計(jì)174.2實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷子程序設(shè)計(jì)174.3環(huán)境溫度采集子程序設(shè)計(jì)184.4按鍵子程序設(shè)計(jì)20第五章 測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)果215.1 測(cè)試結(jié)果分析215.2 測(cè)試總結(jié)21

4、結(jié)束語22致謝23參考文獻(xiàn)24附錄一：原理圖25附錄二：源程序26前 言萬年歷,就是記錄一定時(shí)間范圍內(nèi)(比如100年或更多)的具體陽歷與陰歷的日期的年歷, 方便有需要的人查詢使用.萬年只是一種象征,表示時(shí)間跨度大.這次設(shè)計(jì)通過對(duì)萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計(jì), 詳細(xì)介紹at89s52單片機(jī)應(yīng)用中的按鍵處理,數(shù)碼管顯示原理,動(dòng)態(tài)和靜態(tài)顯示原理,定時(shí)中斷,a/d轉(zhuǎn)換 等原理.該系統(tǒng)能夠顯示年,月,日,小時(shí),分鐘,秒,星期,農(nóng)歷,溫度,通過按鍵可以修改時(shí)間等功能.此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功能齊全,具有一定的推廣價(jià)值。 第一章 方案選擇與萬年歷研究情況1.1 方案選擇1.1.1時(shí)鐘芯片選擇方案一:不使用芯片,采用單片機(jī)的定

5、時(shí)計(jì)數(shù)器這種方法原理是利用單片機(jī)芯片的定時(shí)器來產(chǎn)生固定的時(shí)間,模擬時(shí)鐘的時(shí), 分,秒。如:利用at89s52芯片,定時(shí)器用工作方式1,每50ms產(chǎn)生一個(gè)中斷,循環(huán)20次,即1s周期。每一個(gè)周期加1,那么1min為60個(gè)周期,1h就是60*60=3600個(gè)周期,一天就是3600*24=86400個(gè)周期。此方法優(yōu)點(diǎn)是可以省去一些外圍的芯片,但這種方法只能適用于一些要求不是十分精確,不做長(zhǎng)期保留的場(chǎng)合。方案二:并行接口時(shí)鐘芯片 ds12887特點(diǎn):采用單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)并行總線(三總線)擴(kuò)展的接口電路,采用這種接口電路具有操作速度快,編程方便的優(yōu)點(diǎn)。但是對(duì)于80c52單片機(jī)來說,低位地址線要通過鎖存器輸

6、出,還要地址譯碼器,而且并行口芯片的體積相對(duì)較大。方案三:串行接口時(shí)鐘芯片ds1302芯片主特性: （1）實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100 年之前的秒分時(shí)日日期星期月年的能力，還有閏年調(diào)整的能力 （2）31 8 位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)ram （3）串行 i/o 口方式使得管腳數(shù)量最少 （4）寬范圍工作電壓2.0 5.5v （5）工作電流 2.0v 時(shí),小于300na （6）讀/寫時(shí)鐘或ram 數(shù)據(jù)時(shí)有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式 （7）8 腳dip 封裝或可選的8 腳soic 封裝根據(jù)表面裝配 （8）簡(jiǎn)單 3 線接口 （9）與 ttl 兼容vcc=5v（10）可選工業(yè)級(jí)溫度范圍-40 +85

7、優(yōu)點(diǎn):串行接口的日歷時(shí)鐘芯片,使用簡(jiǎn)單,接口容易,與微型計(jì)算機(jī)連線較少等特點(diǎn),在單片機(jī)系統(tǒng)尤其是手持式信息設(shè)備中己得到了廣泛的應(yīng)用。所以，最終選擇串行時(shí)鐘芯片ds1302。1.1.2鍵盤選擇 方案一:矩陣式鍵盤行列式鍵盤的原理就是每一行線與每一列線的交叉地方不相通，而是接上一個(gè)按鍵，通過按鍵來接通。特點(diǎn): 以省出不少的i/o 口資源,程序編寫相對(duì)復(fù)雜點(diǎn),適用于鍵數(shù)比較多的情況。 方案二: 獨(dú)立式鍵盤獨(dú)立式鍵盤是指各個(gè)按鍵相互獨(dú)立地連接到各自的單片機(jī)的i/o 口，i/o口只需要做輸入口就能讀到所有的按鍵。特點(diǎn): 電路簡(jiǎn)單，程序容易寫,適用于按鍵數(shù)較少的情況。 所以我們選擇獨(dú)立式鍵盤。1.1.3顯

8、示模塊選擇 方案一:led數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示比較常用的是采用cd4511和74ls138實(shí)現(xiàn)數(shù)碼轉(zhuǎn)換,數(shù)碼顯示分動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示,靜態(tài)顯示具有鎖存功能,可以使數(shù)據(jù)顯示得很清楚,但浪費(fèi)了一些資源。目前單片機(jī)數(shù)碼管普通采用動(dòng)態(tài)顯示。編程簡(jiǎn)單,但只能顯示數(shù)字,不能顯示中文。方案二:lcd1602 能夠顯示英文和數(shù)字。 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)。特點(diǎn)：1602是字符型液晶，顯示字母和數(shù)字比較方便，控制簡(jiǎn)單，成本較低。1.2電子萬年歷的研究情況經(jīng)過多方面考慮與反復(fù)的實(shí)踐與驗(yàn)證，我決定使

9、用at89s52單片機(jī)為核心處理器，采用串行接口時(shí)鐘芯片ds302作為內(nèi)部時(shí)鐘，以獨(dú)立式鍵盤控制，lcd1602為顯示屏的萬年歷，該萬年歷不僅可以顯示傳統(tǒng)的年，月，日，時(shí)，分，秒還能顯示星期，農(nóng)歷和實(shí)時(shí)溫度。它大大方便的人們了解時(shí)間以及天氣變化。第二章 主要硬件描述2.1 at89s52at89s52是一種低功耗、高性能cmos 8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器。使用atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash

10、，使得at89s52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。2.1.1主要性能1、與mcs-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容；2、8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲(chǔ)器；3、1000次擦寫周期；4、全靜態(tài)操作：0hz-33mhz；5、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器；6、32個(gè)可編程i/o口線；7、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；8、六個(gè)中斷源；9、全雙工uart串行通道；10、低功耗空閑和掉電模式；11、掉電后中斷可喚醒；12、看門狗定時(shí)器；13、雙數(shù)據(jù)指針；14、掉電標(biāo)識(shí)符 。 2.1.2引腳說明 圖2-1：at89s52引腳圖at89s52 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)

11、器。使用atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng) 可編程flash，使得at89s52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 at89s52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram， 32 位i/o 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，at89s52 可降至0hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？?/p>

12、閑模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。p0 口：p0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏 輯電平。對(duì)p0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(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。在這種模式下， p0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash編程時(shí)，p0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。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

13、輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) ttl 邏輯電平。對(duì)p1 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。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）。此外，p1.0和p1.1分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex）。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能：p1.0 t2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出。p1.1 t2ex（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）。p1.5 mosi（在系統(tǒng)編程用）。p1.6 miso（在系統(tǒng)編程用）。p

14、1.7 sck（在系統(tǒng)編程用）p2 口：p2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器 能驅(qū)動(dòng)。 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。對(duì)p3 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。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）。 p3口亦作為at89s52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p3口也接收一些控制信號(hào)。端口引腳 第二功能：p3.0 rxd(串行輸入口)p3.1 txd(串行輸出口)p3.2 into

15、(外中斷0)p3.3 int1(外中斷1)p3.4 to(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)p3.5 t1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)p3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)p3.7 rd(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)此外，p3口還接收一些用于flash閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ale/prog：當(dāng)訪問外部程序存儲(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)。一般情況下，ale仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ale脈沖。

16、對(duì)flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。如有必要，可通過對(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。該位置位后，只有一條movx和movc指令才能將ale激活。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禁止位無效。psen：程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)at89s52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次psen信號(hào)。ea/vpp：外部訪問允許，欲使cpu僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000h-ffffh）

17、，ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。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。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓vpp。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。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。2.2 lcm16022.2.1工作原理lcd1602是指顯示的內(nèi)容為16x2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若

18、干個(gè)5x7或者5x11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義cgram，顯示效果也不好）。目前市面上字符液晶大多數(shù)是基于hd44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于hd44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用4 個(gè) ttl 邏輯電平。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。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）。 在訪問外部程序存儲(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 d

19、ptr） 時(shí)，p2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如movx ri）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。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。對(duì)p3 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。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）。 p3口亦作為at89s52特殊功能（第二功能）使用。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p3口也接收一些

20、控制信號(hào)。2.2.2端口引腳第二功能p3.0 rxd(串行輸入口)p3.1 txd(串行輸出口)p3.2 into(外中斷0)p3.3 int1(外中斷1)p3.4 to(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)p3.5 t1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)p3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)p3.7 rd(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)此外，p3口還接收一些用于flash閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ale/prog：當(dāng)訪問外部程序存儲(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)。一般情況下，ale仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6

21、輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ale脈沖。對(duì)flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。如有必要，可通過對(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。該位置位后，只有一條movx和movc指令才能將ale激活。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禁止位無效。psen：程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)at89s52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，

22、將跳過兩次psen信號(hào)。ea/vpp：外部訪問允許，欲使cpu僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000h-ffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。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。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓vpp。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。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。于市面上大部分的字符型液晶。2.2.3管腳功能圖2-2：lcd1602引腳圖 1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳

23、：vss為電源地第2腳：vcc接5v電源正極第3腳：v0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，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)比度過高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度）。第4腳：rs為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：rw為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳：e(或en)端為使能(enable)端,高電平（1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。2.3 芯片ds1302ds1302 是dallas

24、 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài)ram 通過簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒分時(shí)日日期月年的信息每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整時(shí)鐘操作可通過am/pm 指示決定采用24 或12 小時(shí)格式。2.3.1工作原理ds1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信僅需用到三個(gè)口線1 res 復(fù)位2 i/o 數(shù)據(jù)線3 sclk串行時(shí)鐘時(shí)鐘/ram 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通信ds1302 工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mw。 ds1302的管腳描述如表2-1所示。表2-1 ds1302管腳x1

25、 x232.758khz晶振管腳gnd地rst復(fù)位i/o數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳sclk串行時(shí)鐘vcc1 vcc2電源供電管腳2.3.2引腳功能及結(jié)構(gòu)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32.768khz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

26、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)。上電運(yùn)行時(shí)，在vcc2.5v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)輸入輸出端(雙向)。sclk為時(shí)鐘輸入端。 2.4 數(shù)字溫度傳感器ds18b202.4.1ds18b20工作原理 ds18b20的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與ds1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750m

27、s。 ds18b20測(cè)溫原理如圖3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)

28、數(shù)器1的預(yù)置值。2.4.2ds18b20 引腳定義(1)dq為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端； (2)gnd為電源地； (3)vdd為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 圖2-3ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第3章 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘至少包括秒信號(hào)發(fā)生器、時(shí)間顯示電路、按鍵電路、供電電路等四部分，另外，本設(shè)計(jì)要求該電子鐘能夠采集溫度，所以還需要溫度采集電路，硬件電路框圖如圖3-1。at89s52lcd1602顯示器ds1302時(shí)鐘溫度傳感器ds18b20鍵盤+5v電源圖3-1 硬件電路框圖該系統(tǒng)使用at89c52單片機(jī)為核心微控制器，通過讀取時(shí)鐘日歷芯片ds1302和溫度傳感器ds18b20

29、的數(shù)據(jù)，完成電子時(shí)鐘的主要功能時(shí)鐘/日歷和環(huán)境溫度采集，使用比較直觀的lcd1602顯示，同時(shí)顯示年月日，星期，時(shí)分秒以及環(huán)境溫度值。鍵盤是為了完成時(shí)鐘/日歷的校準(zhǔn)。整個(gè)電路使用了+5v電源供電。 3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)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)如圖3-1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

30、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。 圖3-2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 3.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用有ds1302串行時(shí)鐘芯片作為主時(shí)鐘電路，該電路使用單獨(dú)的32.768m的晶振和單獨(dú)的電源供電，減小主控的負(fù)擔(dān)。電路圖如圖3-3所示。圖3-3 時(shí)鐘電路3.3 溫度采集模塊的設(shè)計(jì)采用數(shù)字式溫度傳感器ds18b20，它是數(shù)字式溫度傳感器，具有測(cè)量精度高，電路連接簡(jiǎn)單特點(diǎn)，此類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使用0.7與ds18b20的i/o口連接加一個(gè)上拉電阻,vcc接電源,vss接地。電路圖如圖3-4所示。 圖3

31、-4溫度采集電路 3.4 lcdm1602顯示模塊設(shè)計(jì) 圖3-5 lcd顯示電路第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)c51單片機(jī)可以應(yīng)用匯編語言和c語言進(jìn)行編程。匯編語言與機(jī)器語言指令一一對(duì)應(yīng),所以用匯編語言編寫的程序在單片機(jī)里運(yùn)行起來效率較高。c語言程序可讀性高,更便于理解，本設(shè)計(jì)采用c語言編程11。4.1主程序設(shè)計(jì)第一次上電,系統(tǒng)先進(jìn)行初始化,lcd顯示初始時(shí)間“03:25:00”,并開始走時(shí),初始日期為“2010-4-30”。單片機(jī)依次開始調(diào)用ds1302子程序，ds18b20子程序，鍵盤子程序返回開頭循環(huán)運(yùn)行3。主序流程圖如圖4-1。開始初始化顯示子程序ds1302子程序ds18b20子程序延時(shí)

32、程序圖4-1主序流程圖4.2實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷子程序設(shè)計(jì)該程序主要實(shí)現(xiàn)對(duì)ds1302寫保護(hù)、充電，對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等寄存的讀寫操作。在讀寫操作子程序中都執(zhí)行了關(guān)中斷指令，因?yàn)樵诖型ㄐ艜r(shí)對(duì)時(shí)序要求比較高，而且在此是用單片機(jī)內(nèi)部軟件模擬串行時(shí)鐘脈沖，并由i/o口輸出，所以在通信過程中最好保證傳輸?shù)倪B續(xù)性，不要允許中斷，其流程圖如圖4-2。ds1302每次上電后會(huì)自動(dòng)處于暫停狀態(tài)，必須把秒寄存器的位7置位0，時(shí)鐘才開始計(jì)時(shí)。如果ds1302一直沒有掉電則不會(huì)存在此問題。在進(jìn)行寫操作時(shí)，需要先解除寫保護(hù)寄存器的“禁止”狀態(tài)。當(dāng)用多字節(jié)模式進(jìn)行操作時(shí)，必須寫夠8個(gè)字節(jié)。開始初始化寫入時(shí)鐘初值開

33、始計(jì)時(shí)讀出數(shù)據(jù)返回圖4-2 對(duì)ds1302操作流程圖4.3環(huán)境溫度采集子程序設(shè)計(jì)ds18b20是1-wire單線器件，它在一根數(shù)據(jù)線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，這就需要一定的協(xié)議來對(duì)讀寫數(shù)據(jù)提出嚴(yán)格的時(shí)序要求，at89c51單片機(jī)并不支持單線傳輸。因此，必須采用軟件的方法來模擬單線的協(xié)議時(shí)序6。主機(jī)操作單線器件ds18b20必須遵循下面的順序。 1.初始化；2.發(fā)rom操作命令；3.內(nèi)存操作命令；4.數(shù)據(jù)處理。開始初始化ds18b20發(fā)起skip rom命令發(fā)起convert命令延時(shí)1s等待溫度轉(zhuǎn)換完成初始化ds18b20應(yīng)答脈沖否？發(fā)起read scrarcpad命令讀低8位字節(jié)tl數(shù)據(jù)讀高8位字

34、節(jié)th數(shù)據(jù)發(fā)出報(bào)警信號(hào)是否超出設(shè)置溫度范圍應(yīng)答脈沖否？ 實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度采集轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖4-3。圖4-3 對(duì)環(huán)境溫度采集轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)的程序流程圖4.4按鍵子程序設(shè)計(jì)單片機(jī)對(duì)鍵盤掃描的方法有隨機(jī)掃描方式、定時(shí)掃描方式和中斷掃描方式。在隨機(jī)掃描方式中，cpu完成某特定任務(wù)后，即執(zhí)行鍵盤程序，以確定鍵盤有無按鍵輸入，然后根據(jù)按鍵功能轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的操作，在執(zhí)行鍵盤按鍵規(guī)定的功能中不理踩鍵盤輸入。定時(shí)掃描方式與隨機(jī)掃描方式基本相同，只是利用cpu內(nèi)的定時(shí)中斷，每隔一定時(shí)間掃描有無按鍵按下，鍵盤反應(yīng)速度快，在處理按鍵功能過程中，可以通過鍵盤命令進(jìn)行干預(yù)，如取消、暫停等操作。前兩種掃描方式均

35、會(huì)占用cpu大量時(shí)間，不管有沒有鍵入操作，cpu總要在一定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行掃描，這對(duì)于單片機(jī)控制系統(tǒng)是很不利的。由于本設(shè)計(jì)中at89c51單片機(jī)在系統(tǒng)中的主要任務(wù)是接收ds1302和ds18b20的數(shù)據(jù)并送出顯示，完成時(shí)鐘/日歷和日期/溫度的控制，89c51單片機(jī)完全有能力完成以上工作，所以采用隨機(jī)掃描方式，系統(tǒng)也能夠正常運(yùn)行。第五章 測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)果5.1 測(cè)試結(jié)果分析（1）在測(cè)試中遇到ledlcd1602不顯示分析: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。再接著研究程序的時(shí)序圖是否正確。最后發(fā)現(xiàn)程序時(shí)序方面出了點(diǎn)小錯(cuò)。修改后就把問題解決了（2）測(cè)試中遇到調(diào)時(shí)間調(diào)到

36、2057年后跳到2000年分析:認(rèn)真研究時(shí)鐘芯片的datasheet發(fā)現(xiàn),對(duì)年的讀取,讀出后是bcd碼轉(zhuǎn)換成十制顯示時(shí)算法不正確（3）按鍵調(diào)整時(shí),不是按單位遞增和遞減分析:在鍵盤程序中,按鍵一次,向芯片寫入一個(gè)新的數(shù)字,在寫入數(shù)字后必須有一定延時(shí)才再寫入另一個(gè)數(shù)字 （4）燒寫程序進(jìn)單片機(jī)里面時(shí),有時(shí)會(huì)在顯示屏上顯示爛碼. 分析:用電壓表檢查.最后檢測(cè)出usb下載線的端口電壓不夠換條新線就可以把問題解決5.2 測(cè)試總結(jié)經(jīng)過多次的反復(fù)測(cè)試與分析,掌握了硬件的設(shè)計(jì)與分析的能力, 學(xué)會(huì)看英文版的datasheet,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)。對(duì)所學(xué)的知識(shí)得到很大的提高與鞏固

37、。 最終實(shí)現(xiàn)功能:（1）能顯示陽歷年、月、日、星期、小時(shí)、分、秒（2）顯示模塊采用lcd液晶顯示，要求能用按鍵調(diào)整時(shí)間。 （3）能顯示陰歷月、日，在顯示陰歷時(shí)間時(shí)能標(biāo)明是否為閏年。 （4）具有定時(shí)報(bào)警功能，能夠進(jìn)行整點(diǎn)和半點(diǎn)語音報(bào)時(shí)。（5）能夠準(zhǔn)確在lcd上顯示室。（6）在顯示農(nóng)歷時(shí)通過算法能夠把天干地去也顯示出來。結(jié)束語通過對(duì)基于單片機(jī)的萬年歷的研究和設(shè)計(jì)，完成了一種能夠顯示陽歷、陰歷、星期、時(shí)間、實(shí)時(shí)溫度、天干地支的多功能萬年歷，該萬年歷還可以定時(shí)報(bào)警和進(jìn)行進(jìn)行整點(diǎn)和半點(diǎn)報(bào)時(shí)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)從開始到完成包括文檔的編寫總共花了一個(gè)月左右的時(shí)間，設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于星期和年月日的計(jì)算方法，還有單片機(jī)和各

38、個(gè)芯片之間的通信協(xié)議，液晶的讀寫時(shí)序，按鍵的防抖。本系統(tǒng)基本完成了設(shè)計(jì)指標(biāo)的所有要求，所有的程序分塊編寫，通過main函數(shù)來調(diào)用，增加了程序的易修改性和易讀性，方便他人的使用和改進(jìn)。但是由于時(shí)間的局限性以及本人能力的有限性，本系統(tǒng)還有許多需要改進(jìn)和完善的地方。其中主要的問題就是功耗和電源供電的問題，該處采用5v供電，最好采用3v供電。整個(gè)電路的功耗太大，沒讓單片機(jī)工作在空閑模式，這都是作品不實(shí)用，不能夠大批量生產(chǎn)，這都有待改進(jìn)，希望以后有機(jī)會(huì)對(duì)該系統(tǒng)做進(jìn)一步的完善。致謝在本次設(shè)計(jì)中，我想首先感謝蔣老師，從設(shè)計(jì)的開始到完成，給了我很多指導(dǎo)性的意見，不斷幫助我完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從大一開始，蔣老師作為我

39、的導(dǎo)師，一直很注重我們動(dòng)手能力的培養(yǎng)。他豐富的教學(xué)及實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，以及和藹的態(tài)度，使得我投入了大量時(shí)間在創(chuàng)新基地的實(shí)驗(yàn)室中，做了許多實(shí)驗(yàn)。而這，對(duì)我的幫助和影響是非常巨大的。正是因?yàn)橛辛诉@些鍛煉的機(jī)會(huì)，我才能非常順利地完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后非常感謝無錫科技職業(yè)學(xué)院應(yīng)用電子系的老師和同學(xué)，是他們讓我學(xué)會(huì)了如何學(xué)習(xí)，更學(xué)會(huì)了如何做人，這將是我終身受益的寶貴財(cái)富。參考文獻(xiàn)1 周興華編著 手把手教你學(xué)單片機(jī)c程序設(shè)計(jì)北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20072 侯玉寶編著. 基于proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真 北京:電子工業(yè)出版社,20083 張義和編著. 例說51單片機(jī)(c語言

40、). 北京:人民郵電出版社. 20084 李朝青編著. 單片機(jī)原理及接口技術(shù). 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，20055 周慈航編著. 單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，19916 馬忠梅編著. 單片機(jī)的c語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì). 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，20037 李廣弟編著. 單片機(jī)基礎(chǔ). 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，19948 曾巧媛編著. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京:電子工業(yè)出版社，19979 邱麗芳編著. 單片機(jī)原理與應(yīng)用. 人民郵電出版社，200710 何立民編著. mcs-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京航空航天大學(xué)出版社，2003附錄一：原理圖附錄二：源

41、程序程序如下#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar table=0123456789:-;uchar t,num=0;uint temp,we; /定義整型的溫度數(shù)據(jù)float f_temp; /定義浮點(diǎn)型的溫度數(shù)據(jù)uint shi,fen,miao,nian,yue,ri;uint shi1,fen1,miao1,nian1,yue1,ri1,we1;sbit rs=p26;sbit en=p27;sbit ds=p20;sbit scl=p12;sbit io=p11;sbit rst=p10;

42、sbit key1=p30;sbit key2=p31;sbit key3=p32;void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=120;y0;y-);#include#include#include#includevoid main()init_1602();init_1302();/reset_1302();while(1)tempchange();display();keyscan();1602.void write_date(uchar date)en=0;rs=1;p0=date;en=0;delay(5);en=1;void writ

43、e_com(uchar date)en=0;rs=0;p0=date;en=0;delay(5);en=1;void init_1602()write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);void display()nian=read_byte(0x8d);yue=read_byte(0x89);ri=read_byte(0x87);shi=read_byte(0x85); fen=read_byte(0x83); miao=read_byte(0x81);we=read_byte(

44、0x8b); write_com(0x80+1);write_com(0x0c);write_date(table2);write_date(table0);write_date(tablenian/16);write_date(tablenian%16);write_date(table11);write_date(tableyue/16);write_date(tableyue%16);write_date(table11);write_date(tableri/16);write_date(tableri%16);write_com(0x80+13);switch(we) case 1:

45、write_date(m);delay(5); write_date(o);delay(5); write_date(n); break; case 2:write_date(t);delay(5); write_date(u);delay(5); write_date(e); break; case 3:write_date(w);delay(5); write_date(e);delay(5); write_date(d); break; case 4:write_date(t);delay(5); write_date(h);delay(5); write_date(u); break;

46、 case 5:write_date(f);delay(5); write_date(r);delay(5); write_date(t); break; case 6:write_date(s);delay(5); write_date(a);delay(5); write_date(t); break; case 7:write_date(s);delay(5); write_date(u);delay(5); write_date(n); break; write_com(0x80+0x40+1);write_date(tableshi/16);write_date(tableshi%1

47、6);write_date(table10);write_date(tablefen/16);write_date(tablefen%16);write_date(table10);write_date(tablemiao/16);write_date(tablemiao%16);write_com(0x80+0x40+10);write_date(tableget_temp()/100);write_date(tableget_temp()%100/10);write_date(0x2e);write_date(tableget_temp()%10);write_date(0xdf);wri

48、te_date(c);key.cvoid keyscan()write_byte(0x8e,0); /允許寫入 nian1=(nian/16)*10+nian%16; /把當(dāng)前從1302中讀出的十六進(jìn)制存放的數(shù)，轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制計(jì)算yue1=(yue/16)*10+yue%16;ri1=(ri/16)*10+ri%16;shi1=(shi/16)*10+shi%16; /把當(dāng)前從1302中讀出的十六進(jìn)制存放的數(shù)，轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制計(jì)算fen1=(fen/16)*10+fen%16;miao1=(miao/16)*10+miao%16;we1=(we/16)*10+we%16;if(key1=0) del

49、ay(5);if(key1=0)num+;if(num=8) num=1; if(num=1) write_com(0x80+3); write_com(0x0f);if(num=2) write_com(0x80+6);write_com(0x0f);if(num=3) write_com(0x80+9);write_com(0x0f); if(num=4) write_com(0x80+13);write_com(0x0f); if(num=5) write_com(0x80+0x40+1); write_com(0x0f);if(num=6) write_com(0x80+0x40+4);write_com(0x0f);if(num=7) write_com(0x80+0x40+7);write_com(0x0f); wh