单片机课程设计文档格式.docx
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电容30pF2
电容22uF1
按键开关4
电阻10K9
滑动变阻器1K1
电池1.5V4
LCDLCD16021
电源Vcc+5V1
导线若干
单元电路设计:
1、主控制系统
单片机中央处理系统的方案设计,选用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,内部还具有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。
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,使单片机工作于内部振荡模式。
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。
图(3)时钟振荡电路图图(4)复位电路
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。
此复位电路为上电复位,较为简单。
若改进可以添加手动复位的功能,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。
4、DS1302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(6)所示。
DS1302采用3线串行接口,占用引脚少,内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。
图(5)DS1302管脚图图(6)DS1302时钟电路
DS1302各引脚的功能为:
8:
Vcc1:
备用电池端;
1:
Vcc2:
5V电源。
当Vcc2>
Vcc1+0.2V时,由Vcc2向DS1302供电,当Vcc2<
Vcc1时,由Vcc1向DS1302供电;
7:
SCLK:
串行时钟,输入;
6:
I/O:
数据输入输出口;
5:
CE/RST:
复位脚;
2、3:
X1、X2是外接晶振脚(32.768KHZ的晶振);
4:
地(GND)。
DS1302有关日历、时间的寄存器:
图(7)DS1302有关日历、时间的寄存器
1、秒寄存器(81h、80h)的位7定义为时钟暂停标志(CH)。
当初始上电时该位置为1,时钟振荡器停止,DS1302处于低功耗状态;
只有将秒寄器的该位置改写为0时,时钟才能开始运行。
2、小时寄存器(85h、84h)的位7用于定义DS1302是运行于12小时模式还是24小时模式。
当为高时,选择12小时模式。
在12小时模式时,位5是,当为1时,表示PM。
在24小时模式时,位5是第二个10小时位
3、控制寄存器(8Fh、8Eh)的位7是写保护位(WP),其它7位均置为0。
在对任何的时钟和RAM的写操作之前,WP位必须为0。
当WP位为1时,写保护位防止对任一寄存器的写操作。
也就是说在电路上电的初始态WP是1,这时是不能改写上面任何一个时间寄存器的,只有首先将WP改写为0,才能进行其它寄存器的写操作。
DS1302读写时序
DS1302是SPI总线驱动方式。
它不仅要向寄存器写入控制字,还需要读取相应寄存器的数据。
DS1302的控制字如图(8):
图(8)DS1302的控制字图
控制字的最高有效位(位7)必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入到DS1302中。
位6:
如果为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(A4~A0):
指示操作单元的地址;
位0(最低有效位):
如为0,表示要进行写操作,为1表示进行读操作。
读数据:
读数据时在紧跟8位的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿,读出DS1302的数据,读出的数据是从最低位到最高位。
写数据:
控制字总是从最低位开始输出。
在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时,数据被写入DS1302,数据输入也是从最低位(0位)开始。
5、按键电路
按键电路由四个轻触开关组成,如图(9)所示。
按键用来调整时间,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,通过一个与门只要这四个按键有一个按下就会在P3.2检测到一低电平就触发外部中断0进入按键调节程序中,通过与个各键相连的端口P3.4_P3.7可以判断是哪个键按下,从而作相应的操作。
图(9)按键电路
6、显示电路
1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符。
显示电路采用LCD1602液晶显示,如图(10)所示,图中只画出了其相应的接口,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。
图(10)LCD1602显示电路
LCD1602的特性
+5V电压,对比度可调;
内含复位电路;
提供各种控制命令,如:
清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能;
有80字节显示数据存储器DDRAM;
内建有160个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM,8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM;
基本操作时序:
读状态:
输入:
RS=L,RW=H,E=H;
输出:
DB0~DB7=状态字;
写指令:
RS=L,RW=L,E=下降沿脉冲,DB0~DB7=指令码;
无。
RS=H,RW=H,E=H;
DB0~DB7=数据;
RS=H,RW=L,E=下降沿脉冲,DB0~DB7=数据;
LCD1602的各种指令不再一一说明。
流程图与软件设计:
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日期,若没有按下,则执行下面的时间、日期的显示,最后依次循环这些相同的操作,相应流程图如图(11)所示:
图(12)程序流程图
按键的检测是通过中断的办法来实现,利用按键进行间调整。
K1按下则开始设置时间及日期,同时在第一行最右端显示被选择的对象,第一次按下K1时,设置年份,若按下K3,则是减1操作,按下K2是加1操作,设置好年后,第二次按下K1时,则是设置月份,按K3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,K4是确定键,设置好按下即可保存设置了。
2、软件设计
软件总设计:
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。
软件程序编写:
软件程序编写的好坏直接影响着系统运行情况的良好。
因本程序涉及的模块较多,所以程序编写也采用模块化设计,C语言具有编写灵活、移植方便、便于模块化设计的特点,所以本系统的软件采用C51编写。
具体程序见附件一:
程序
3、软件调试
在软件调试过程中,当调节时间和日期后,单片机上电后更新的是PC的时间,后来查找资料发现,是设置ds1302的问题,
对于开发板上的液晶一般RW都接的地,故不需要读液晶状态,也不需要读忙,但在仿真中还是加上了这一部分。
还有一个问题,在按键操作时有时会出现功能不稳定,这是由于按键存在抖动,所以后来加个去抖动的延时后在判断,基本就可以解决问题,
整体电路与仿真结果分析:
电子万年历硬件电路图及仿真如图(13)所示,系统由AT89C52单片机,按键扫描电路、显示电路、时钟电路、晶振电路、复位电路及电源指示电路。
仿真正确显示了时间,在LCD1602中正确显示了当前日期、时间,通过按按键K1,就可以开始设置时间,依次按K1依次在年、月、日、时、分之间切换,,按K2键用于加1操作,K3键用于减1操作,K4是确定按钮。
仿真正确显示了时间和日期,符合设计的要求。
图(13)电子万年历硬件电路图
结论与心得:
在这学期的课程序设计中,收获知识的同时,还收获了阅历,收获了成熟,通过查找大量资料,请教老师,以及不懈的努力,不仅培养了独立思考、动手制作的能力,在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是,在课程序设计里,我们学会了很多学习的方法,知道了理论和实践的巨大差别。
而这是以后最实用的,真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。
同时在与老师和同学的交流过程中,互动学习,将知识融会贯通。
通过自己的努力,做出了一个万年历,对以后的学习是一个莫大的鼓舞,激起了我的学习兴趣和开发创新思维。
参考文献
图书类:
[1]张毅坤陈善久,单片微型计算机原理及应用西安电子科技大学出版社
[2]张毅刚,,彭喜元,单片机原理与应用设计电子工业出版社
[3]赵建领薛园园,零基础学单片机C语言程序设计机械工业出版社
[4]周向红51单片机课程设计华中科技大学出版社,
[5]郭天祥51单片机C语言教程-入门,提高,开发,拓展全攻略,电子工业出版社
[6]赵亮侯国锐.单片机C语言编程与实例人民邮电出版社
附实验源程序:
#include<
reg51.h>
intrins.h>
string.h>
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitIO=P1^0;
//DS1302数据线
sbitSCLK=P1^1;
//DS130时钟线
sbitRST=P1^2;
//DS1302复位线
sbitRS=P2^0;
//LCD数据/命令选择端
sbitRW=P2^1;
//LCD读/写控制
sbitEN=P2^2;
//LCD使能端
sbitK1=P3^4;
//选择
sbitK2=P3^5;
//加
sbitK3=P3^6;
//减
sbitK4=P3^7;
//确定
uchartCount=0;
ucharMonthsDays[]={0,31,0,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
uchar*WEEK[]={"
SUN"
"
MON"
TUS"
WEN"
THU"
FRI"
SAT"
};
ucharLCD_DSY_BUFFER1[]={"
DATE00-00-00"
//显示格式
ucharLCD_DSY_BUFFER2[]={"
TIME00:
00:
00"
ucharDateTime[7];
//所读取的日期时间
charAdjust_Index=-1;
//当前调节的时间对象:
,,分,是,日,月,年(1,2,3,4,6)
ucharChange_Flag[]="
-MHDM-Y"
;
//(分,时,日,月,年)(不调节秒与周)
/*---------延时程序------------------*/
voidDelayMS(uintms)
{
uchari;
while(ms--){for(i=0;
i<
120;
i++);
}
//-----------向DS1302写入一字节------------------//
voidWrite_A_Byte_TO_DS1302(ucharx)
{uchari;
for(i=0;
8;
i++){
IO=x&
0x01;
//每一位与1与存入IO中
SCLK=1;
SCLK=0;
//一个高脉冲将数据送入液晶控制器
x>
>
=1;
//右移
}
//-----------从DS1302读取一字节------------------//
ucharGet_A_Byte_FROM_DS1302()
{uchari,b=0x00;
b|=_crol_((uchar)IO,i);
//每一个高脉冲读取一位数据
returnb/16*10+b%16;
//返回BCD码
//-----------从DS1302指定位置读数据------------------//
ucharRead_Data(ucharaddr)
uchardat;
RST=0;
RST=1;
//RST高电平时读/写
Write_A_Byte_TO_DS1302(addr);
//先写入地址
dat=Get_A_Byte_FROM_DS1302();
RST=0;
returndat;
//---------向DS1302某地址写入数据--------------------//
voidWrite_DS1302(ucharaddr,uchardat)
{SCLK=0;
Write_A_Byte_TO_DS1302(addr);
Write_A_Byte_TO_DS1302(dat);
SCLK=0;
//高脉冲写入数据
//--------------设置时间----------------//
voidSET_DS1302()
//写控制字,取消写保护
Write_DS1302(0x8E,0x00);
//分时日月年依次写入
for(i=1;
7;
i++)
{//分的起始地址10000010(0x82),后面依次是时,日,月,周,年,写入地址每次递增2
Write_DS1302(0x80+2*i,(DateTime[i]/10<
<
4)|(DateTime[i]%10));
}
Write_DS1302(0x8E,0x80);
//加保护
//----------读取当前日期时间------------//
voidGetTime()
{uchari;
i++){DateTime[i]=Read_Data(0X81+2*i);
//-----------读LCD状态------------------//
ucharRead_LCD_State()
{ucharstate;
RS=0;
RW=1;
EN=1;
//输出:
D0~D7=状态字
DelayMS
(1);
state=P0;
//从P0口读LCD状态
EN=0;
DelayMS
(1);
returnstate;
//-----------忙等待------------------//
voidLCD_Busy_Wait()
while((Read_LCD_State()&
0x80)==0x80);
DelayMS(5);
}
//-----------向LCD写数据------------------//
voidWrite_LCD_Data(uchardat)
LCD_Busy_Wait();
RS=1;
EN=0;
RW=0;
//写数据,EN为高脉冲,
P0=dat;
//-------------写LCD指令-------------------//
voidWrite_LCD_Command(ucharcmd)
RW=0;
//写指令,EN高脉冲,输出:
D0~D7=数据
P0=cmd;
//-------------LCD初始化-------------------//
voidInit_LCD()
Write_LCD_Command(0x38);
//设置16*2显示,5*7点阵,8位数据接口
Write_LCD_Command(0x01);
//显示清零,数据指针清零
Write_LCD_Command(0x06);
//写一个字符后地址指针自动加1
Write_LCD_Command(0x0c);
//设置开显示,不显示光标
//------------------------------------------
//设置液晶显示位置
voidSet_LCD_POS(ucharp){
Write_LCD_Command(p|0x80);
//相当于在0x80基础上加入位置量
//----在LCD上显示字符串---------//
voidDisplay_LCD_String(ucharp,uchar*s)
{uchari;
Set_LCD_POS(p);
16;
{
Write_LCD_Data(s[i]);
//在固定位置显示时间日期
DelayMS
(1);
//---------日期与时间值转换为数字字符----------------//
voidFormat_DateTime(uchard,uchar*a)
a[0]=d/10+'
0'
a[1]=d%10+'
//判断是否为闰年
ucharisLeapYear(uinty)
{return(y%4==0&
&
y%100!
=0)||(y%400==0);
//求自2000.1.1开始的任何一天是星期几
//函数没有通过,求出总天数后再求星期几
//因为求总天数可能会超出uint的范围
voidRefreshWeekDay()
{uinti,d,w=5;
//已知1999.12.31是周五
for(i=2000;
2000+DateTime[6];
d=isLeapYear(i)?
366:
365;
w=(w+d)%7;
d=0;
DateTime[4];
{d+=MonthsDays[i];
d+=DateTime[3];
//保存星期,0~6表示星期日,星期一,二,...,六,为了与DS1302的星期格式匹配,返回值需要加1
DateTime[5]=(w+d)%7+1;
//*****年月日时分++/--********//
voidDateTime_Adjust(charx)
{switch(Adjust_Index)
case6:
//年00-99
if(x==1&
DateTime[6]<
99)DateTime[6]++;
if(x==-1&
DateTime[6]>
0)DateTime[6]--;
//获取2月天数
MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])?
29:
28;
//如果年份变化后当前月份的天数大于上限则设为上限
if(DateTime[3]>
MonthsDays[DateTime[4]])
{DateTime[3]=MonthsDays[DateTime[4]];
RefreshWeekDay();
//刷新星期
break;
case4:
//月01-12
DateTime[4]<
12)DateTime[4]++;
DateTime[4]>
1)DateTime[4]--;
{DateTime[3]=Mont
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