基于DS12C887時鐘芯片的多功能萬年歷設計

1、一、系統(tǒng)的結構和工作原理1.系統(tǒng)結構 此次課程設計的萬年歷，以AT89S52單片機為主控核心，由LCD顯示屏、DS12C887時鐘芯片、溫度傳感器DS18B20、蜂鳴器、功能鍵盤、復位電路、晶振、電源模塊等組成，系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。圖1 系統(tǒng)結構框圖2.工作原理主控制器每隔一段時間（小于一秒鐘）讀一次時鐘芯片的內部寄存器的值，將讀出的時間、星期、溫度等值實時顯示在LCD液晶屏上。同時，主控制器不斷的掃描按鍵電路和溫度測量電路，當有按鍵按下時，識別出按鍵的值并調整相應的時間、星期值再寫入時鐘芯片內部。溫度數(shù)據(jù)由測量電路獲得的環(huán)境溫度值送人顯示電路。二、硬件設計1.主控核心AT89S52單片機

2、AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構。2.DS12C887時鐘電路DS12C887與計算機常用的時鐘芯片MC146818和DS12887管腳兼容，可直接替換。采用DS12C887芯片設計的時鐘電路無需任何外圍電路和器件，并且有良好的微機接口。DS12C887芯片內有微功耗，外圍接口簡單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘系統(tǒng)中。DS12C887主要功能如下：（1）內含一個鋰電池，斷電后運行十年以上不丟失數(shù)據(jù)；（

3、2）計秒、分、時、天、星期、日、月、年、并有閏年補償功能；（3）二進制數(shù)碼或BCD碼表示時間，日歷和定鬧；（4）12小時或24小時制，12小時時鐘模式帶有PM和AM指示，有夏令時功能；（5）Motorola和Intel總線時序選擇；（6）有128個字節(jié)RAM單元與軟件接口，其中14個字節(jié)作為時鐘和控制寄存器，114 字節(jié)為通用RAM，所有RAM單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護功能；（7）可編程方波信號輸出；（8）中斷信號輸出（IRQ）和總線兼容、定鬧中斷、周期性中斷、時鐘更新周期、結束 中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進行測試；DS12C887時鐘芯片和單片機的硬件連接如下圖2 ：圖2 DS12C887與

4、單片機的連接3.DS18B20溫度傳感器采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，其僅需一條數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機連接，可以去除A/D模塊，降低硬件成本，簡化系統(tǒng)電路。另外，數(shù)字式溫度傳感器還具有測量精度高、測量范圍廣等優(yōu)點。DS18B20特性如下：（1） 獨特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處 理器與DS18B20的雙向通訊。（2）在使用中不需要任何外圍元件。（3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+3.0+5.5V。（4）測溫范圍：-55+125。固有測溫分辨率為0.5。（5）通過編程可實現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式。（6）用戶可自設定非易失性的報警上下限值。

5、（7）支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。（8）負壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20芯片的連接如下圖3所示：圖3 DS18B20連接電路4.LCD1602顯示屏本設計采用1602字符型LCD，可顯示兩行，每行16個字符，不能顯示漢字，內置含128個字符的ASCII字符集字庫，只有并行接口，無串行接口。 單片機的P2口與LCD的數(shù)據(jù)端口連接，用于數(shù)字信號的讀取，控制端RS 、R/W分別與單片機的P3.3和P3.1相連。電路連接如圖4所示。圖4 1602LCD硬件電路5.其它硬件電路蜂鳴器電路：為了實現(xiàn)鬧鐘功能，選

6、擇蜂鳴器作為鬧鈴。采用PNP型9015三極管，發(fā)射極e腳連接+5V，基極b腳連接10K電阻后接到單片機P1.6口上，c腳連接蜂鳴器。電路如圖5所示。圖5 蜂鳴器電路功能鍵盤：本設計采用了4個鍵盤，分別實現(xiàn)萬年歷時間日期的調整鍵、鬧鐘設置鍵、增加鍵（也為鬧鐘開啟鍵）、減小鍵組成，分別連接P1.0P1.3口。復位電路：89S52的復位輸入引腳RST為其提供了初始化的手段,可以使程序從指定處開始執(zhí)行,在MCS-52的時鐘電路工作后,只要RST引腳上出現(xiàn)超過兩個機器周期以上的高電平時,即可產生復位的操作.只要RST保持高電平,則MCS-52循環(huán)復位.只有當RST由高電平變低電平以后,MCS-52才從0

7、000H地址開始執(zhí)行程序.本系統(tǒng)采用按鍵復位方式的復位電路。電源電路：電路采用5V電源進行供電，為了得到穩(wěn)定的直流電源，通過電源處理電路進行調理，得到穩(wěn)定電壓。三、軟件設計本次系統(tǒng)設計軟件部分采用模塊化結構，由主程序DS12C887子程序、DS18B20子程序、LCD1602子程序構成。模塊程序設計法的主要優(yōu)點是：單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調試；模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務在不同條件下調用；模塊程序允許設計者分割任務和利用已有程序，為設計者提供方便。1.主程序說明及流程圖主程序主要實現(xiàn)了從DS12C887各時間單元中讀出數(shù)據(jù)和DS18B20傳感器中讀取數(shù)據(jù)，并送到LCD1602

8、中顯示的功能，同時檢測有沒有按鍵按下，如果有鍵被按下，則執(zhí)行按鍵處理子程序。首先進行DS12C887時鐘芯片、DS18B20芯片和LCD1602的初始化函數(shù)，然后進行按鍵掃描，不斷地檢測按鍵是否按下，讀取DS12C887時鐘芯片、DS18B20檢測環(huán)境溫度的數(shù)據(jù)，并且送到液晶顯示器顯示；當數(shù)據(jù)發(fā)生變化時候，重新進行掃描寫入。主程序流程圖如圖6。圖6 主程序流程圖2.DS12C887流程圖及初始化程序進入主程序后，DS12C887首先進行初始化設置，若串行口有數(shù)據(jù)，最后則調用函數(shù)從日歷時鐘芯片獲取日歷時鐘信息，調用顯示函數(shù)顯示日歷時鐘信息顯示出來，重復進行。這部分包括DS12C887某個單元寫、

9、讀DS12C887某個單元的內容和DS12C887設定時間。DS12C887的流程圖如圖7所示。開始 DS12C887初始化 調用函數(shù)獲取時鐘信息 送數(shù)據(jù)顯示 圖7 DS12C887的流程圖DS12C887的子程序：#ifndef DS12C887_H #define DS12C887_H #include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit fm=P14;sbit ds_as=P35;sbit ds_wr=P36;sbit ds_ds=P37;sbit ds_cs=P20;sbit ds_irq=P3

10、2;char second,minute,hour,asecond,aminute,ahour,day,week,month,year;void ds_write(uchar add,uchar date) /向DS12C887寫數(shù)據(jù)的函數(shù)ds_cs=0;ds_as=1;ds_ds=1;ds_wr=1;P0=add;ds_as=0;ds_wr=0;P0=date;ds_wr=1;ds_as=1;ds_cs=1;uchar ds_read(uchar add) /從DS12C887讀數(shù)據(jù)的函數(shù)uchar ds_date;ds_as=1;ds_ds=1;ds_wr=1;ds_cs=0;P0=add

11、;ds_as=0;ds_ds=0;P0=0xff;ds_date=P0;ds_ds=1;ds_as=1;ds_cs=1;return ds_date;void settime() /設定時間初始值的函數(shù)第一次上電使用，之后可以屏蔽ds_write(0x0b,0x26); /設置24小時模式，數(shù)據(jù)二進制格式ds_write(0x0a,0x20); /打開振蕩器ds_write(0,55);ds_write(1,0);ds_write(2,59);ds_write(3,0);ds_write(4,23);ds_write(5,0);ds_write(6,5);ds_write(7,1);ds_wr

12、ite(8,1);ds_write(9,9);void setalarm() /將設定的鬧鐘時間寫進DS12C887的函數(shù)ds_write(1,asecond);ds_write(3,aminute);ds_write(5,ahour); void beep() /鬧鐘的聲音函數(shù) fm=0;delay(100);fm=1;delay(20);fm=0;delay(100);fm=1;#endif3.DS18B20流程圖及初始化程序 進入主程序后，DS18B20首先進行初始化設置，然后通過對環(huán)境溫度的檢測，調用顯示函數(shù)顯示溫度信息，重復進行。DS18B20的流程圖如圖8所示。開始 DS18B20

13、初始化 檢測環(huán)境溫度獲取信息 送數(shù)據(jù)顯示 圖8 DS18B20的流程圖 DS18B20的子程序：#ifndef DS18B20_H#define DS18B20_H#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit ds18b20=P16;uchar flag2/*零下標志位*/;void delay1(uint z) /DS18B20 延時函數(shù)uint i;while(z)i=200;while(i0)i-;z-;void dsreset() /發(fā)送復位和初始化uint i;ds18b20=0;i=

14、103;while(i0)i-;ds18b20=1;i=4;while(i0)i-;bit tmpread_bit() /讀取數(shù)據(jù)的一位uint i;bit dat;ds18b20=0;i+;ds18b20=1;i+;i+;dat=ds18b20;i=8;while(i0)i-;return dat;uchar tmpread_byte() /讀一個字節(jié)uchar i,j,dat;dat=0;for(i=1;i=8;i+)j=tmpread_bit();dat=(j1);return dat;void tmpwrite(uchar dat) /寫一個字節(jié)uint i;uchar j;bit t

15、estb;for(j=1;j1;if(testb) /寫“1”ds18b20=0;i+;i+;ds18b20=1;i=8;while(i0)i-;else /寫“0”ds18b20=0;i=8;while(i0)i-;ds18b20=1;i+;i+;void tmpchange() /DS18B20開始轉換dsreset();delay1(1);tmpwrite(0xcc);tmpwrite(0x44);uint read_tmp() /讀取溫度uchar a,b;uint t;float tt;dsreset();delay1(1);tmpwrite(0xcc);tmpwrite(0xbe)

16、;a=tmpread_byte();b=tmpread_byte();t=b;t=8;t=t|a;if(t0x0fff)flag2=0;elseflag2=1;t=-t;tt=t*0.0625;t=tt*10+0.5;return t;/*void rom() /讀取期間序列號子程序/uchar i;uchar sn1,sn2;dsreset();delay1(1);tmpwrite(0x33);sn1=tmpread2();sn2=tmpread2();*/void display_tem() /顯示溫度的函數(shù)uchar a,b,c,flagdate;uint d;tmpchange();d

17、elay1(200);d=read_tmp();a=d/100;b=d%100/10;c=d%10;if(flag2=0)flagdate=0x20;elseflagdate=0x2d;write_spe(9,flagdate);write_tem(10,a);write_tem(11,b);write_spe(12,46);write_tem(13,c);write_spe(14,223);write_spe(15,C);#endif 四、個人心得及總結 通過這次的課程設計使我:掌握智能數(shù)字萬年歷系統(tǒng)的基本設計方法;熟悉智能數(shù)字萬年歷系統(tǒng)的電路接口設計及常用的通信接口器件應用;熟練應用PRO

18、TEL99進行電路圖的繪制。理解數(shù)據(jù)采集處理模塊、DS12C887時鐘模塊、RS232串口通信模塊、鍵盤模塊、點陣模塊、數(shù)碼管模塊等接口應用。課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識、發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，這次課程設計雖然很累，但我學到了很多東西，對軟件的設計過程和方法有了更深入的了解，培養(yǎng)了我們的團隊精神，鍛煉了我們的溝通和表達能力。通過這次的課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的。只有把理論知識與實踐相結合起來，才能真正的為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。這次課程實際，使我們在基本理論的綜合應用及正確解決實際問題等方面得到了一