数字万年历的设计说明Word格式.docx
- 文档编号:19151102
- 上传时间:2023-01-04
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:299.25KB
数字万年历的设计说明Word格式.docx
《数字万年历的设计说明Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字万年历的设计说明Word格式.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
Keywords:
ClockelectricclockDS1302DS18B20DynamicscanSCM
第一章设计要求与方案论证1
第一节设计要求1
第二节系统基本方案选择和论证1
第三节电路设计最终方案决定3
第二章系统的硬件设计与实现4
第一节电路设计框图4
第二节系统硬件概述4
第三节主要单元电路的设计4
第三章系统的软件设计8
第一节程序流程框图8
第四章指标测试12
第一节测试仪器12
第二节硬件测试12
第三节软件测试13
第四节测试结果分析与结论13
致词15
参考文献16
附录一系统电路图17
附录二系统使用说明书18
第一章设计要求与方案论证
第一节设计要求
一、基本要求:
1.具有年、月、日、星期、时、分、秒等功能;
2.时间与阴、阳历能够自动关联;
3.具有温度计功能;
4.具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能。
二、创新要求
1.具有上、下课响铃功能;
2.具有防御报警功能;
第二节系统基本方案选择和论证
一、单片机芯片的选择方案和论证:
方案一:
采用89C51芯片作为硬件核心,采用FlashROM,部具有4KBROM存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术,当在对电路进行调试时,由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时,对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。
方案二:
采用AT89S52,片ROM全都采用FlashROM;
能以3V的超底压工作;
同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片部存储器为8KBROM存储空间,同样具有89C51的功能,且具有在线编程可擦除技术,当在对电路进行调试时,由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时,不需要对芯片多次拔插,所以不会对芯片造成损坏。
所以选择采用AT89S52作为主控制系统.
二、显示模块选择方案和论证:
方案一:
采用LED液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,但是价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用LED液晶显示屏.
方案二:
采用点阵式数码管显示,点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成,对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示.
方案三:
采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。
所以采用了LED数码管作为显示。
三、时钟芯片的选择方案和论证:
直接采用单片机定时计数器提供秒信号,使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。
采用此种方案虽然减少芯片的使用,节约成本,但是,实现的时间误差较大。
所以不采用此方案。
采用DS1302时钟芯片实现时钟,DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片,可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数,而且精度高,位的RAM做为数据暂存区,工作电压2.5V~5.5V围,2.5V时耗电小于300nA.
四、温度传感器的选择方案与论证:
使用热敏电阻作为传感器,用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压,利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性,采集这两个电阻变化的分压值,并进行A/D转换。
。
此设计方案需用A/D转换电路,增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的,会产生较大的测量误差。
采用数字式温度传感器DS18B20,此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输,易于与单片机连接,可以去除A/D模块,降低硬件成本,简化系统电路。
另外,数字式温度传感器还具有测量精度高、测量围广等优点。
第三节电路设计最终方案决定
综上各方案所述,对此次作品的方案选定:
采用AT89S52作为主控制系统;
DS1302提供时钟;
数字式温度传感器;
LED数码管动态扫描作为显示。
第二章系统的硬件设计与实现
第一节电路设计框图
第二节系统硬件概述
本电路是由AT89S52单片机为控制核心,具有在线编程功能,低功耗,能在3V超低压工作;
时钟电路由DS1302提供,它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为2.5V~5.5V。
采用三线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。
可产生年、月、日、周日、时、分、秒,具有使用寿命长,精度高和低功耗等特点,同时具有掉电自动保存功能;
温度的采集由DS18B20构成;
显示部份由21个数码管,74ls138、74ls47译码器构成。
使用动态扫描显示方式对数字的显示。
第三节主要单元电路的设计
一、单片机主控制模块的设计
AT89S52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3,MCS-51单片机共有4个8位的I/O口(P0、P1、P2、P3),每一条I/O线都能独立地作输出或输入。
单片机的最小系统如下图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片它是振荡器倒相放大器的输出.第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端.如图2.1所示
图2.1主控制系统
二、时钟电路模块的设计
图2.2示出DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源,Vcc2为主电源。
在主电源关闭的情况下,也能保持时钟的连续运行。
DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。
当Vcc2大于Vcc1+0.2V时,Vcc2给DS1302供电。
当Vcc2小于Vcc1时,DS1302由Vcc1供电。
X1和X2是振荡源,外接32.768KHz晶振。
RST是复位/片选线,通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
RST输入有两种功能:
首先,RST接通控制逻辑,允许地址/命令序列送入移位寄存器;
其次,RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。
当RST为高电平时,所有的数据传送被初始化,允许对DS1302进行操作。
如果在传送过程中RSTS置为低电平,则会终止此次数据传送,I/O引脚变为高阻态。
上电动行时,在Vcc大于等于2.5V之前,RST必须保持低电平。
中有在SCLK为低电平时,才能将RST置为高电平,I/O为串行数据输入端(双向)。
SCLK始终是输入端。
图2.2DS1302的引脚图
三、温度采集模块设计
采用数字式温度传感器DS18B20,它是数字式温度传感器,具有测量精度高,电路连接简单特点,此类传感器仅需要一条数据线进行数据传输,使用P0.7与DS18B20的I/O口连接加一个上拉电阻,Vcc接电源,Vss接地。
如图2.3所示。
图2.3DS18B20温度采集
四、电路原理及说明
(1)时钟芯片DS1302的工作原理:
DS1302在每次进行读、写程序前都必须初始化,先把SCLK端置“0”,接着把RST端置“1”,最后才给予SCLK脉冲;
读/写时序如下图4所示。
图5为DS1302的控制字,此控制字的位7必须置1,若为0则不能把对DS1302进行读写数据。
对于位6,若对程序进行读/写时RAM=1,对时间进行读/写时,CK=0。
位1至位5指操作单元的地址。
位0是读/写操作位,进行读操作时,该位为1;
该位为0则表示进行的是写操作。
控制字节总是从最低位开始输入/输出的。
表6为DS1302的日历、时间寄存器容:
“CH”是时钟暂停标志位,当该位为1时,时钟振荡器停止,DS1302处于低功耗状态;
当该位为0时,时钟开始运行。
“WP”
是写保护位,在任何的对时钟和RAM的写操作之前,WP必须为0。
当“WP”为1时,写保护位防止对任一寄存器的写操作。
(2)DS1302的控制字节
DS1302的控制字如表2.1所示。
控制字节的高有效位(位7)必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入DS1302中,位6如果0,则表示存取日历时钟数据,为1表示存取RAM数据;
位5至位1指示操作单元的地址;
最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作,为1表示进行读操作,控制字节总是从最低位开始输出
表2.1DS1302的控制字格式
1
RAM/CK
A4
A3
A2
A1
RD/WR
五、显示模块的设计
如图2.5所示,采用动态扫描显示,由21个数码管,3-8译码器74LS138接1K限流电阻,再接8550三极管接到共阳数码管的CoM端作为选通位码,每位选择相应的列。
74ls47接
240Ω限流电阻,再接共行的LED数码管的断码。
图2.5LED动态扫描显示
第三章系统的软件设计
第一节程序流程框图
图3.1主程序流程图
图3.2计算阳历程序流程图
图3.3时间调整程序流程图
图3.4阴历程序流程图
第四章指标测试
第一节测试仪器
序号
名称
型号
PC机
LXB-HF769A
2
双路直流稳压电源
CA17303D
3
V8通用单片机仿真器
V8/L
4
数字万用表
DT9208
5
ISP在线编程器
第二节硬件测试
电子万年历的电路系统较大,对于焊接方面更是不可轻视,庞大的电路系统中只要出于一处的错误,则会对检测造成很大的不便,而且电路的交线较多,对于各种锋利的引脚要注意处理,否则会刺被带有包皮的导线,则会对电路造成短路现象。
在本成电子万年历的设计调试中遇到了很多的问题。
回想这些问题只要认真多思考都是可以避免的,以下为主要的问题:
(1)LED数码管的断码错乱,原因出于没有认真看清a、b、c等引脚信息。
解决:
重新排列74LS47的输出端,相应接入LED数码管,即可解决出现在的断码或乱码。
(2)对万年历修改时间或日期时,有时LED数码管被屏蔽掉,造成不亮现象。
根据仪器的测试,发现电路的驱动能力不足,最后在DS1302时钟芯片的/CS、SCLK、RET端接入5.1K的上拉电阻后,电路的驱动能力才能满足,即可解决不亮现象。
第三节软件测试
电子成年历是多功能的数字型,可以看当前日期(阴、阳历),时间,还有温度的仪器。
电子成年历功能很多,所以对于它的程序也较为复杂,所以在编写程序和调试时出现了相对较多的问题。
最后经过多次的模块子程序的修改,一步一步的完成,最终解决了软件。
在软件的调试过程中主要遇到的问题如下:
1.烧入程序后,LED数码管显示闪动,而且亮度不均匀。
首先对调用的延时进行逐渐修改,可以解决显示闪动问题。
其次,由于本作品使作动态扫描方式显示的数字,动态扫描很快,人的肉眼是无法看出,但是调用的显示程序时,如果不在反回时屏蔽掉最后的附值,则会出现很亮的现象,所以在显示的后面加了屏蔽子令,最后解决了此问题。
2.修改时间、日期时没有农历没有自动对应上。
把不相关的程序暂时屏蔽,地农历的子程序独立调试,发现在调用农历自动更新时,对十进制和十六进制处理不好,所以会造成错乱。
最后把相应的十进制进行修改,使得可以与十六进制对应,最后解决了此问题.
3.加入温度的程序后,进行修改时间、日期时相应的数码管位没有按要求闪动。
由于DS18B20是串行通信数据,只用一个口线传输,在处理采集的模拟信号时需要一定的时间,当把万年历的程序相接入时,会对延时有很大的影响。
所以在调用温度子程序时,先关闭定时器1中断允许,在温度子程序反回时再打开定时器1中断允许。
最终解决了此问题。
第四节测试结果分析与结论
一、测试结果分析
(1).在测试中遇到发光二极管、LED数码管为不显示时,首先使用试测仪对电路进行测试,观察是否存在漏焊,虚焊,或者元件损坏.
(2).LED数码管显示不正常,还有亮度不够,首先使用试测仪对电路进行测试,观察电路是否存在短路现象。
查看烧写的程序是否正确无误,对程序进行认真修改。
二、测试结论
经过多次的反复测试与分析,可以对电路的原理及功能更加熟悉,同时提高了设计能力与及对电路的分析能力.同时在软件的编程方面得到更到的提高,对编程能力得到加强.同时对所学的知识得到很大的提高与巩固.
致词
感学院给我们提供了一个展现自己的舞台,给我们一次难得煅炼的机会,使得我们的动手能力和专业技能都有了很大的提高。
在做作品的日子里得到了老师的悉心指导,在此向我们的指导教师致以诚挚的意。
感提供相关技术帮助的老师和同学,你们的支持和鼓励使我们对这次的作品完成有了信心和动力,也给了我们很多无私的帮助和支持,我们在此深表意。
参考文献
(1)勇编数字电路电子工业2004
(2)正振编电子电路设计与制作交通职业技术学院信息工程系2007
(3)子文编单片机原理及应用电子科技大学2006
(4)王法能编单片机原理及应用科学2004
附录一系统电路图
附录二系统使用说明书
如电路原理总图可知,本电路具有年、月、日、周日、时、分、秒、温度和农历功能,
总共由21个LED数码管显示,如下图所示。
日期和时间的修改由3个按键构成。
如图-b所示。
键1为向右移;
键2为加1;
键3为减1。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字 万年历 设计 说明