PIC單片機(jī)萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)報(bào)告

1、基于PIC單片機(jī)的萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)目的通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步了解課程設(shè)計(jì)的要求和寫作過(guò)程，了解課程設(shè)計(jì)的研究方法，培養(yǎng)文獻(xiàn)檢索能力、創(chuàng)新能力、文字表達(dá)能力等。本設(shè)計(jì)主電路都采用目前流行的簡(jiǎn)單的典型電路接法，簡(jiǎn)單實(shí)用、穩(wěn)定廉價(jià)。本設(shè)計(jì)可起到一個(gè)很好的教學(xué)目的和實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?duì)于認(rèn)識(shí)PIC單片機(jī)也有一定的好處，能更加熟悉單片機(jī)和其它芯片之間的通信。2設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和要求2.1主要內(nèi)容1)PIC16F87XK列單片機(jī)是美國(guó)微芯公司(Microchip)推出的單片機(jī)系歹1，采用精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)(RIS。的高性價(jià)比嵌入式控制器，其總線結(jié)構(gòu)采取數(shù)據(jù)總線和指令線分離獨(dú)立的哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)。所以我們要先

2、掌握精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和用法。2)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS130前溫度傳感芯片DS18B20B是DALLA裳司出產(chǎn)的，都采用單總線數(shù)據(jù)傳送方式，所以我們先要弄懂單總線傳送方式是一個(gè)什么樣的傳送方式。3) 1602夜晶芯片是一款常見的LCD對(duì)它的讀寫我們要注意讀寫時(shí)序，還有PIC單片機(jī)速度比8051單片機(jī)要快，以前對(duì)1602寫操作前不會(huì)檢查忙否，但PIC一定要確認(rèn)1602不忙才進(jìn)行寫操作。4) PIC16F87XI列單片機(jī)資源很豐富，故控制寄存器較多，要注意運(yùn)用，還有PIC16F87粽列單片機(jī)有些引角在開出廠時(shí)輸入輸出的是模擬信號(hào)，要對(duì)其控制寄存器進(jìn)行設(shè)置。2.2主要要求1)設(shè)計(jì)要做到操作簡(jiǎn)

3、單實(shí)用廉價(jià)；2）要能顯示秒、分、時(shí)、天、月、周、年、農(nóng)歷以及鬧鐘等信息，并能調(diào)整以上信息；3）鍵盤控制調(diào)整時(shí)鐘信息和顯示要靈敏不能出現(xiàn)較大的延時(shí)，靈活，可移植性強(qiáng)，能夠隨時(shí)對(duì)電路進(jìn)行改進(jìn)。3整體設(shè)計(jì)方案為提高設(shè)計(jì)效率，本設(shè)計(jì)擬將整個(gè)系統(tǒng)模塊化。采用的整體設(shè)計(jì)方案如圖3.1所示，整個(gè)系統(tǒng)由MCU1、顯示電路2,獨(dú)立鍵盤電路網(wǎng)、DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路4、復(fù)位電路等部分組成。圖3.1整體設(shè)計(jì)框圖當(dāng)電源開關(guān)打開后，系統(tǒng)電路初始化，一從DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路中讀取一用時(shí)鐘信息，二從DS18B20a度傳感電路讀取一串溫度信息，然后，MCU8統(tǒng)對(duì)采集到的進(jìn)行變換和處理，再通過(guò)LCD顯示出來(lái)，完成一次顯示

4、過(guò)程。獨(dú)立鍵盤與外部中斷連接，當(dāng)有鍵盤按下時(shí)，觸發(fā)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，子程序?qū)?huì)判斷哪個(gè)鍵被按下了，有什么作用，要進(jìn)行怎樣的處理；復(fù)位鍵按下，系統(tǒng)將重新初始化，并再按上面所述執(zhí)行下來(lái)。4硬件電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中的萬(wàn)年歷的硬件電路主要由MCUfc路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、獨(dú)立鍵盤電路四部分組成：4.1 MC電路的設(shè)計(jì)主要元器件：PIC16F877A單片機(jī)，4MHz晶振、33pF電容、10K電阻、開關(guān)。PIC16F87X系列單片機(jī)是美國(guó)微芯公司(Microchip)推出的單片機(jī)系列，采用精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)(RISC)的高性價(jià)比嵌入式控制器，其總線結(jié)構(gòu)采取數(shù)據(jù)總線和指令線分離獨(dú)立的哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)

5、，哈佛結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器獨(dú)立編址，也就是兩種存儲(chǔ)器位于不同的邏輯空間里，使得它在執(zhí)行一條指令的同時(shí)，就可以提取下一條指令，因此具有很高的流水處理速度。其高速度、低電壓工作，低功耗，強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)能力，低價(jià)OTP技術(shù)，體積小巧等都體現(xiàn)了單片機(jī)工業(yè)的新趨勢(shì)；其FLASH在線編程功能可以極大地滿足市場(chǎng)的需要，同時(shí)第三方開發(fā)的C語(yǔ)言開發(fā)工具，更使得研發(fā)工程師能夠快速地開發(fā)升級(jí)產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)不斷變化的需求。其節(jié)約成本的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，適于用量大、檔次低、價(jià)格敏感的產(chǎn)品4。PIC16F877有40根接腳，每根接腳都有其特定功能，例如Pin11與Pin32(VDD)為正電源接腳，Pin12與Pin31(VS

6、S)為地線接腳；而有些接腳有兩種甚至三種以上功能，例如Pin2(RA0/AN0)代表PORTA的第一支接腳，在系統(tǒng)重置(Reset汨，可自動(dòng)成為模擬輸入接腳，接收模擬訊號(hào)，也可經(jīng)由程序規(guī)劃為數(shù)字輸出輸入接腳。設(shè)計(jì)中以PIC16F877Al片機(jī)為主芯片，DS1302DS18B2等為輔芯片，將結(jié)果在LCDk顯示。具體總原理圖如圖4.10vetI一1*qF-Jr艮Ml.ZR»l壽心坐T、用2"3加rSV.P&SCAM看期竺小心)瓠PI7.'CJliKiriFJRY2Wd7_-KJIff，之k獨(dú)號(hào)y，BDTrr-訐Eb6工社fTk3sekS-N-乂三w心前變U宿Tx

7、IQ'r同KI11raved-4mTl-MTCXlJ«U知討H電15域班&3XVK艮八門KKLRAPP41JUSC1CLKIi需7LK”11T*TOVDDssRDI.H'SIMRr>ipspjRDJTSTRDPSP3RD4TSPJwsrsr?FlDr,P、嚴(yán)，RAPHP：RlpiK,WAVIRMAMRAl'AMVRkl-AMl-RAl.N，對(duì)4runkKittonRAA37is>>1RHOMRHRU2H"RR4RB5RB?H.DRtBTKJSCITKKJhaj!RCl-TIOCillXTlMirfirrpl1KTTTRTir

8、ITW7TTFRh7R<T二廣RtCK'SCX魯1圖4.1總原理圖電路圖1U麗>AW5RtVWkANttRr5TS.AK7II)|Sill帆節(jié)7DO<1&臺(tái)|口.用4-R(RXHCIblK'TA圖4.2MCU電路圖4.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)主要元器件：DS1302、電容、5K10K20K電阻。DS1302是DALLAS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(guò)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/日歷電路秒、分、時(shí)、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(guò)AM/PM指示決定采用24或1

9、2小時(shí)格式。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，公需用到三個(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。DS13021由DS120效進(jìn)而來(lái)，Vcc1為可編程涓流充電電源，附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器。實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100年之前的秒、分、時(shí)、日期、星期、月、年的能力、還有閏年調(diào)整的能力，這就使本來(lái)要通過(guò)復(fù)雜的算法來(lái)計(jì)算出的星期、閏年的計(jì)算簡(jiǎn)單了許多。設(shè)計(jì)中我們要設(shè)計(jì)一個(gè)高穩(wěn)定晶振電路，這里我們用二片電容和一個(gè)32

10、.768MHz的晶振。具體電路連接如圖4.2所示圖4.3實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路圖4.3 獨(dú)立鍵盤和其它電路的設(shè)計(jì)主要元器件：鍵盤、10千歐和100歐電阻、電源和地等等。鍵盤電路一般都是讓端口檢測(cè)低電平，有用掃描的方法檢測(cè)哪個(gè)鍵有按下，也有用中斷的方法檢測(cè)。本設(shè)計(jì)中的獨(dú)立鍵盤是前者，一般鍵盤可直接接地，但這里為了穩(wěn)定起見，在掛鍵盤的端口用了個(gè)上拉電阻。具體電路連接如圖4.4所示R4圖4.5獨(dú)立鍵盤電路圖5軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)部分可分為：主程序、LCD顯示子程序和DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘子程序、DS18B20溫度計(jì)子程序、鍵盤服務(wù)子程序等。5.1 主程序設(shè)計(jì)在主程序中，需要完成整體的功能構(gòu)架并對(duì)各芯片的初始化，另外

11、，在主程序模塊中還需要設(shè)置定時(shí)器0,并對(duì)它們進(jìn)行初始化。主程序一次循環(huán)流程圖如圖5.1所示。當(dāng)打開電源開關(guān)時(shí)，各個(gè)模塊初始化，然后顯示固定在液晶上的用于美化顯示的圖形。之后讀取溫度信息，定時(shí)器0初始化，讀取時(shí)間等信息，冒號(hào)閃爍，讀取星期、農(nóng)歷信息，顯示所有信息，結(jié)束一次循環(huán)。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，顯示完所有信息后，將返回到讀取溫度子函數(shù)前再往循環(huán)下執(zhí)行。蛆盤”始化LCD照作初始化心小固定圖形.L''-J定0初始化圖5.1主程序流程圖5.2 鍵盤服務(wù)子程序設(shè)計(jì)在主程序中，進(jìn)入鍵盤服務(wù)程序后，開始掃描鍵盤，如果設(shè)置鍵沒(méi)有鍵按下或是按下次數(shù)K=K%10=0,則本次掃描結(jié)束，若設(shè)置鍵按下次數(shù)K

12、=K%10=1;則可通過(guò)加、減鍵調(diào)節(jié)秒；若設(shè)置鍵按下次數(shù)K=K%10=2,則可通過(guò)加、減鍵調(diào)節(jié)分；若設(shè)置鍵按下次數(shù)K=K%10=3,則可通過(guò)加、減鍵調(diào)節(jié)時(shí)；若設(shè)置鍵按下次數(shù)K=K%10=4,則可通過(guò)加、減鍵調(diào)節(jié)大；若設(shè)置鍵按下次數(shù)K=K%10=5,則可通過(guò)加、減鍵調(diào)節(jié)年；若設(shè)置鍵按下次數(shù)K=K%10=6,則可通過(guò)加、減鍵調(diào)節(jié)星期；若設(shè)置鍵按下次數(shù)K=K%10=7,則可通過(guò)加、減鍵調(diào)節(jié)鬧鈴開關(guān)；若鬧鈴關(guān)，則設(shè)置鍵按下次數(shù)K=K%10=8,將回到初始顯示界面。若鬧鈴開，則設(shè)置鍵按下次>K=K%10=8,則可通過(guò)加、減鍵調(diào)節(jié)鬧鈴分；則可通過(guò)加、減鍵調(diào)節(jié)鬧鈴時(shí)；若設(shè)置鍵按下次數(shù)K=K%10=10

13、,將回到初始顯示界面圖5.2獨(dú)立鍵盤服務(wù)流程圖5.3 LCD&示子程序設(shè)計(jì)在LCD顯示子程序中，初始化后，從LCD中讀狀態(tài)字，判斷LCD是否在忙狀態(tài)，不是則可向LCD寫控制命令，再寫數(shù)據(jù)，即顯示數(shù)據(jù)。切始化詠狀忘字用指令域數(shù)第讀顯示數(shù)據(jù)圖5.3LCD顯示流程圖器材：LCD(LGM12641BS1R)一個(gè)單片機(jī)PIC16F877A一個(gè)紅色法官二極管一個(gè)DS1302一個(gè)32768Hz的晶振一個(gè)6pF的電容二個(gè)10k的電阻五個(gè)1k的電阻四個(gè)Button按鍵四個(gè)1 .目的和意義1.1 設(shè)計(jì)目的1 .掌握單片機(jī)8031的性能及使用方法2 .掌握使用單片機(jī)編程的方法；3 了解七段數(shù)碼顯示數(shù)字的原理

14、；4 .掌握多位數(shù)字的顯示技術(shù)；5 .掌握ADC0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用；1.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容由于日常電壓都是模擬量，要把他們的輸出變?yōu)閿?shù)字量就需要有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。本次實(shí)驗(yàn)選用的是八位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809o其次，計(jì)算機(jī)中的數(shù)字都是十六進(jìn)制數(shù)，而我們習(xí)慣于十進(jìn)制數(shù)的讀寫，因此，在軟件設(shè)計(jì)中則要把十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。在顯示的時(shí)候也是如此。本裝置的輸出用三位LED顯示,因此在軟件設(shè)計(jì)中還要解決數(shù)字輸出與LED的接口問(wèn)題。硬件則需要將輸出線接到八段數(shù)碼管上。原理框圖1 .可測(cè)量099V的模擬電壓；2 .精確到0.1V;3 .結(jié)果用LED動(dòng)態(tài)顯示；硬件電路設(shè)計(jì)8031單片機(jī)8031為字長(zhǎng)8位的單

15、片微型計(jì)算機(jī)，由中央處理器、內(nèi)部RAM內(nèi)部ROM兩個(gè)16位的定時(shí)計(jì)數(shù)器、四個(gè)8位的I/O口（PRP1、P2、P3）、一個(gè)全雙工的串行口、五個(gè)中斷源以及時(shí)鐘等組成。它具有速度快、功能強(qiáng)、功耗底、抗干擾性好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。它是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插封裝（DIP）形式。八位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809,ACD0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，為28引腳雙列直插式封裝?？蓪?shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100微秒左右。A/D轉(zhuǎn)換用于實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。按轉(zhuǎn)換原理可分為四種，即：計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器

16、、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行式A/D轉(zhuǎn)換器。目前使用較多的為后三種。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器具有高精度、抗干擾性好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，但速度較慢，經(jīng)常應(yīng)用于對(duì)速度要求不高的儀表中；逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器在精度、速度和價(jià)格上都適中，是目前最常用的A/D轉(zhuǎn)換器；并行式A/D轉(zhuǎn)換器是一種用編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高速A/D轉(zhuǎn)換器其速度最快，價(jià)格也最高，使用于要求較高的場(chǎng)合。綜上，本設(shè)計(jì)選用逐次逼近式8位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809ADC0809勺主要技術(shù)特性和指標(biāo)： 分辨率：8位。 轉(zhuǎn)換時(shí)間：取決于芯片時(shí)鐘頻率。 單一電源：+5V。 模擬輸入電壓范圍：?jiǎn)螛O性05V,雙極性+5V或+10V。,具有可控三態(tài)輸出鎖存器

17、。 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制脈沖式（正脈沖），上升沿使內(nèi)部所有寄存器清“0”，下降沿使A/D轉(zhuǎn)換器開始。LED顯示器通常所說(shuō)的LED顯示器有七個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱之為七段LED顯示器。止匕外，顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點(diǎn)。agy3.軟件電路設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)思路本題要求輸入099v的模擬電壓，結(jié)果用LED顯示。由于計(jì)算機(jī)讀入的只能是數(shù)字量，因此首先要用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入8031進(jìn)行處理。冉者，用LED顯示結(jié)果時(shí)就要考慮8031與LED的接口問(wèn)題。在程序中要完成的還有輸入量于輸出量的對(duì)應(yīng)問(wèn)題。ADC0809是八位的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字范圍為0255,

18、而輸出要求0100。因此，模擬量與數(shù)字輸出的變化比為100/255。在計(jì)算機(jī)乘法中不能給一個(gè)數(shù)直接乘以0.4,所以在處理輸入值時(shí)就必須計(jì)算輸入值*4/10。算得的值不必再進(jìn)行其他轉(zhuǎn)換便可通過(guò)LED顯示。3.2程序流程圖顯小程序led:;位控口部分;是否有小數(shù)點(diǎn)movdptr,#9002hmovxdptr,ajnbacc.1,b1movdptr,#outsegmova,r0calltableljmpshowb1:movdptr,#outsegmova,r0calltableshow:movxdptr,amovr6,#01hacalldelayincr0mova,r3rlajbacc.3,ld1m

19、ovr3,aajmpledmovdptr,#outbitmova,#0movxdptr,a;關(guān)所有八段管ld1:ljmpstart;返回table:incamovca,a+pcretdb3fh06h5bh4fh66h6dhdb7dh07h7fh6fhtable1:incamovca,a+pcretdb0bfh86h0dbh0cfh0e6hdb0edh0fdh87h0ffh0efhDelay:;延時(shí)子程序movr7,#0DelayLoop:djnzr7,DelayLoopdjnzr6,DelayLoopret3.3程序清單outbitequ9002houtsegequ9004hstart:mov

20、dptr,#outbitmova,#0movxdptr,amovdptr,#8000hmova,#00movxdptr,ajisuan:movxa,dptrmovb,#04hmulabmov30h,bmov31h,amova,#0ffhmovb,#0ahdivabmov32h,amov33h,bmovb,30hmulabmov32h,amova,33hmovb,30hmulabadda,30hmov33h,amova,31hmovb,#0ahdivabadda,32hmov32h,amova,33hadda,bmovb,#0ahdivabadda,32hmov32h,amova,bmov70h

21、,amova,32hmovb,#0ahdivabmov72h,acjnea,#0ah,a1關(guān)所有八段管;起動(dòng)A/D;把ADC的輸出賦給a;積的高位存入30h單元;積的低位存入31h單元;15-51是進(jìn)制轉(zhuǎn)換問(wèn)題;商存入32h單元;余數(shù)存入33h單元;高位的總商;b中放總后的余數(shù);把小數(shù)位存入緩存區(qū)把十位存入緩存區(qū)mov70h,#09hmov71h,#09hmov72h,#09hjmpxianshia1:mova,bmov71h,axianshi:movr0,#70hmovr3,#01hmova,r3led:movdptr,#9002hmovxdptr,ajnbacc.1,b1movdptr,#outsegmova,r0calltableljmpshowb1:movdptr,#outsegmova,r0calltableshow:movxdptr,amovr6,#01hacalldelayincr0mova,r3rla;溢出處理部分;把個(gè)位數(shù)存入緩存區(qū);位控口部分;是否有小數(shù)點(diǎn)jbacc.3,ld1movr3,aajmpledmovdptr,#outbitmova,#0movxd