基于AT89S52的电子万年历设计报告Word格式.docx
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基本的要了解一些主要器件的基本功能和作用。
除了采用集成化的时钟芯片外,还有采用MCU的方案,利用AT89系列单片机制成台历电路,采用软件和硬件结合的方法,控制LCD液晶屏输出,分别用来显示年、月、日、时、分,其最大特点是:
硬件电路简单,安装方便易于实现,软件设计独特,可靠。
本设计的电子台历以AT89S52单片机为控制核心,采用Dallas公司的DS1302实时时钟构成时钟电路,能够实现时间和日期的显示,还增加了闹钟报时的功能,设计详细地分析设计原理和制作的全过程。
1设计原理
1.1设计任务与要求
根据课设任务及设计要求本电子台历可实现以下功能:
1、能够显示年、月、日、时、分。
2、可以人为校正年、月、日、时、分。
3、第一次开机显示:
2000010112:
00。
4、掉电信息不丢失。
5、具有闹钟功能。
1.2方案设计
按照系统设计的要求和功能,将系统分为主控制器模块、显示模块、按键开关模块、蜂鸣器电路模块。
系统框图如图1所示,主控制模块采用AT89S52单片机为控制中心,显示模块采用液晶LCD1602显示,计时使用AT89S52单片机自带的定时器功能,实现对时间、日期的操作,通过按键盘开关实现对时间、日期的调整。
1.3硬件单元电路设计与参数计算
1.3.1主控制系统
单片机中央处理系统的方案设计,我们选用ATMEL公司的AT89C52单片机作为中央处理器,如图2所示。
该单片机除了拥有MCS-51系列单片机的所有优点外,部还具有8K的在系统可编程FLASH存储器,低功耗的空闲和掉电模式,极大的降低了电路的功耗,还包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件,其硬件能符合整个控制系统的要求,不需要外接其他存储器芯片和定时器件,方便地构成一个最小系统。
整个系统结构紧凑,抗干扰能力强,性价比高。
是比较合适的方案。
1.3.2时钟振荡电路
时钟振荡电路图3所示,时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号,电路由两个30pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成,并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处,使单片机工作于部振荡模式。
此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。
电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振,提高电路的运行速度,对于AT89S52其工作频率为0至33MHz,在这个围单片机能够正常的工作。
1.3.3复位电路
复位电路由电阻和极性电容组成,如图4所示,通过高电平使单片机复位,在时钟电路开始工作后,当高电平的时间超过大约2us时,即可实现复位。
此复位电路同时具备了上电复位和手动复位的功能,上电复位发生在开机加电时,由系统自动完成,手动复位通过一个按键来实现,在程序运行时,若遇到死机,死循环或程序“跑飞”等情况,通过手动复位就可以实现重新启动的操作。
手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。
一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮和一个电阻,如图所示,当人为按下按钮时,则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端,由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒,所以,完全能够满足复位的时间要求。
上电复位的工作过程是在加电时,
复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号,此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落,即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间,由图可知充电时间为:
T=2.3RC=0.1173s,保证系统能够可靠地复位。
1.3.4DS1302时钟电路
时钟电路主要由时钟芯片DS1302、备用电池、晶振等几部分组成,如图5所示。
DS1302采用3线串行接口,占用引脚少,部集成了可编程日历时钟,用户可以根据需要通过单片机的控制来自行设置,支持双电源供电,可以使用外部主电源和备用电源,备份电源能够使时钟芯片继续工作。
1.3.5、按键电路
按键电路由四个轻触开关组成,如图6所示。
按键用来调整时间和设定闹钟,其一端直接接到单片机的端口,另一端接地,当按下按键时,相应的端口变为低电平,通过检测这一低电平就可以判断是哪个键按下,从而作相应的操作。
1.3.6、显示电路
显示电路采用LCD1602液晶显示,图中只画出了其相应的接口,如图7所示。
3脚用于调节LCD1602的背光,4、5、6为LCD1602的控制口,用于控制其写入或是读出指令,7至14脚为LCD1602的数据口,将数传送到LCD1602中。
1.3.7蜂鸣器电路
蜂鸣器电路由一个220欧的电阻,三极管8550,及蜂鸣器组成,如图8所示。
通过控制三极管的导通和截止来实现蜂鸣器的响与不响。
1.4流程图与软件设计
1.4.1程序流程图
主程序首先初始化定时器、LCD1602及DS1302,然后就开始查询按键,有键按下则开始调整时间和设置闹钟,若没有按下,则执行下面的时间、日期及闹钟时间的显示,最后依次循环这些相同的操作,相应流程图如图9所示:
按键的检测主要是通过查询的办法来实现,利用按键进行间调整及闹钟设置,首先检测K1键是否按下,当K1键按下时,并且K2键按下时,则设置初始的默认时间;
当K1按下,并且K4按下时,则是开启闹钟功能;
若只是K3按下则开始设置时间及日期,同时被选择的时间和日期开始闪烁,第一次按下K3时,设置年份,若按下K1,则是减1操作,按下K2是加1操作,设置好年后,第二次按下K3时,则是设置月份,按K1减,按K2则加1,依次循环下去,则可以将时间和日期设置完毕;
而当按下K4时,则是设置闹钟时间,第一次按下K4,设置时,按K1时减1,按K2时加1,第二次按下时,设置分,同样的操作,按K1分减1,按K2分加1,程序流程图10所示:
1.4.2软件设计
主程序首先对系统环境初始化,设置定时器T0工作模式为16位定时/计数器模式,置位总中断允许位EA,并对键盘端口置位,再对LCD1602初始化,DS1302初始化。
接着扫描键盘,在键盘程序里面是对时间、日期及闹钟的调整,最下面是时间的显示及闹钟比较时间。
子程序设计:
1.读写DS1302子程序:
写DS1302子程序:
ucharread_ds1302(ucharaddr)
{ucharbackdata;
sclk=0;
reset=1;
write_byte(addr);
//先写地址
backdata=read_byte();
//然后读数据
reset=0;
return(backdata);
}
读DS1302子程序:
2.读写LCD1602子程序:
写指令数据到LCD子程序
voidlcd_wcmd(ucharcmd)
{while(lcd_busy());
LCD_RS=0;
LCD_RW=0;
LCD_EN=0;
_nop_();
P0=cmd;
delayNOP();
LCD_EN=1;
delayNOP();
写显示数据到LCD子程序
voidlcd_wdat(uchardat)
LCD_RS=1;
P0=dat;
LCD_EN=1;
2电路仿真及分析
2.1整体电路仿真图
2.2电路分析
仿真正确,显示了时间,在LCD1602中正确显示了当前日期、时间并可以显示闹钟时间,通过按按键K3,就可以开始设置时间,依次按K3依次在年、月、日、时、分之间切换,并且相应的调整的位会闪烁,按K2键用于加1操作,K1键用于减1操作。
按K4键则可以设置闹钟时间,依次按K4可以在时和分之间切换,按K2键,可以增加值,按K1键,可以减小值。
闹钟开启设置:
先按住K1,然后再按K4就可以开启闹钟功能,当设置好闹钟后并开启闹钟功能后,就可以有闹钟功能,闹钟时间为1分钟。
仿真正确显示了我们需要达到的要求,符合了我们设计的要求。
3电路调试及性能测试分析
3.1硬件调试
在测试中遇到LCD1602不能够显示出时间和日期,经过检查才发现是LCD1602的背光没有调好,通过调节接在LCD1602上3脚上的滑动变阻器,改变所给的电压,可以清晰地看见了LCD能够显示。
对于DS1302在测试过程中发其上电不久就发热,在检查电路过程中,不是因为发现芯片短路,最终检查发现原来是DS1302的引脚接法不正确,给+5V的应该是芯片的脚,给后备电池的是1脚,当换过来之后,芯片就不发热了,而且可以正常显示出我们要显示的时间和日期。
3.2软件调试
在软件调试过程中,当按下按键调节时间和日期后,时间不能继续在加,后来分析了程序才发现,是在设置好时间和日期时我们暂停了时钟,在设置完后没有启动时钟,所以时间和日期就不能够继续走,在那里停止了,发现这个原因后,我在设置完时间后就开启时钟,时间和日期就能够正确显示了。
3.3性能测试与分析
上电测试,LCD1602能够正确显示时间和日期,第一次K3按钮,开始设置年,再按K1,年减1,按K2,年加1,按二次K3,设置月,按K1,月减1,按K2,月加1,按三次K3,设置日,按K1,日减1,按K2,日加1,按四次K3,设置时,按K1,时减1,按K2,时加1,按五次K3,设置分,按K1,分减1,按K2,分加1,按第五次,设置时间完成。
闹钟设置,按下K4,开始设置闹钟,按第一次,设置分,按K1,时减1,按K2,时加1,按第二次设置分,按K1,分减1,按K2,分加1,设置好闹钟后,按组合键K1+K4开启闹钟功能,当到闹钟时间后,蜂鸣器响,闹钟时间为1分钟,
在对电路测试后,电路达到了所需的功能。
通过对电路的多次的反复测试与分析,可以对电路的原理及功能更
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