单片机课程设计Word格式.docx
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1.STC89C52RC单片机最小系统:
最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。
图2为STC89C52RC单片机的最小系统。
图2最小系统电路图
2.温度测量模块:
温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器,测温范围为-55℃~125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率达到0.0625℃,采用寄生电源工作方式,CPU只需一根口线便能与DS18B20通信,占用CPU口线少,可节省大量引线和逻辑电路。
接口电路如图3所示。
图3DS18B20测量电路
3.时钟模块:
时钟模块采用DS1302芯片,DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线:
RST复位、I/O数据线、SCLK串行时钟。
时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。
DS1302工作时功耗很低,保持数据和时钟信息时功率小于1mW,其接线电路如图4所示:
图4时钟电路
4.存储器模块:
存储器采用Atmel公司的AT24C02芯片。
该芯片带有2KB的串行COMSEEPROM,内部含有256个8位字节,可通过I2C总线对其接口进行读写操作,而且带有写保护功能。
其接线图如图5所示。
图5AT24C02存储器电路
5.LCD液晶显示模块:
LCD液晶显示模块采用LCD1602型号,具有很低的功耗,正常工作时电流仅2.0mA/5.0V。
通过编程实现自动关闭屏幕能够更有效的降低功耗。
LCD1602分两行显示,每行可显示多达16个字符。
LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,通过内部指令可实现对其显示多样的控制,并且还能利用空余的空间自定义字符。
其接线如图6所示:
图6LCD显示电路
6.系统电源:
双电源设计是本设计的重点。
220V交流转5V直流稳压电源会更加安全、实用。
当没有交流电时,系统采用干电池供电;
当接通交流电时,则电路自动切换到交流电供电,并且对干电池进行慢性充电。
电路图如图7:
图7电源电路
7.整体电路:
系统整体电路如图8所示:
图8系统总体电路图
三、系统软件设计流程:
1.主程序流程如图9所示:
图9系统主程序流程
2.时间设定程序流程如图10所示:
图10显示时间子程序流程
3.温度测量流程图如图11所示:
图11温度测量程序流程图
4.闹铃设定流程图如图12所示:
图12闹铃设定程序流程图
5.生日设定流程图如图13所示:
图13生日设定程序流程图
四、程序:
//实时时钟写入一字节(内部函数)
voidDS1302InputByte(uchard)
{uchari;
ACC=d;
for(i=8;
i>
0;
i--)
{io=ACC0;
//相当于汇编中的RRC
clk=1;
clk=0;
ACC=ACC>
>
1;
}
}
//实时时钟读取一字节(内部函数)
ucharDS1302OutputByte(void)
{ACC=ACC>
1;
//相当于汇编中的RRC
ACC7=io;
return(ACC);
//写入DS1302数据
//参数说明:
ucAddr--DS1302地址,ucData--要写的数据*
voidWrite1302(ucharucAddr,ucharucDa)
{rst=0;
rst=1;
DS1302InputByte(ucAddr);
//地址,命令
DS1302InputByte(ucDa);
//写1Byte数据
rst=0;
}
//读取DS1302某地址的数据
ucharRead1302(ucharucAddr)
{ucharucData;
DS1302InputByte(ucAddr|0x01);
//地址,命令
ucData=DS1302OutputByte();
//读1Byte数据
return(ucData);
//获取时钟芯片的时钟数据到自定义的结构型数组
voidDS1302_GetTime(SYSTEMTIME*Time)
{ucharReadValue;
ReadValue=Read1302(DS1302_SECOND);
Time->
Second=((ReadValue&
0x70)>
4)*10+(ReadValue&
0x0F);
//由高低各四位组成,转BCD码为十进制码
ReadValue=Read1302(DS1302_MINUTE);
Minute=((ReadValue&
ReadValue=Read1302(DS1302_HOUR);
Hour=((ReadValue&
ReadValue=Read1302(DS1302_DAY);
Day=((ReadValue&
ReadValue=Read1302(DS1302_WEEK);
Week=((ReadValue&
ReadValue=Read1302(DS1302_MONTH);
Month=((ReadValue&
ReadValue=Read1302(DS1302_YEAR);
Year=((ReadValue&
五、多功能数字时钟使用说明:
1)A(调整切换键):
进行时间、闹铃以及生日的设置,调整内容切换。
2)B(调整加/生日设定):
在时间显示界面中按A键后,进入时间调整。
按B键对应闪烁内容加1;
在时间显示界面中长按该键进入生日信息设定,按A键选择调整内容,按B键加1,C键减1,D键退出设定。
当设定生日到时,当日7点整第一次响铃提醒,以后每隔一小时整点提醒,直至当日晚上22点整最后一次提醒。
(注意:
生日到时闹铃和整点报时不起作用)。
3)C(调整减/日期提醒):
按C键对应闪烁内容加1;
在时间显示界面中长按该键进入日期提醒查看。
4)D(退出键/闹铃设定):
在各种设定模式(包括时间、生日、闹铃设定)下,按该键退出设定;
若在时间显示界面中短按该键,则进入闹铃、生日信息查看;
长按则进行闹铃设定。
闹铃为整点时,整点报时不起作用,并且闹铃在任何时刻下只要到点都响铃)。
5)E(屏幕背光键):
按下该键不放则屏幕背光。
调整左上方的蓝色变阻器可调整LCD显示灰度;
调整右上方的蓝色变阻器可调整LCD背光亮度。
6)F(复位键):
按下该键系统复位,系统从头开始执行程序。
如遇故障可按下该键进行系统复位。
复位不会造成时间、生日和闹铃等信息的丢失。
注:
系统在不进行任何操作时,10秒后会自动关闭屏幕,以达到省电环保的效果。
此时按任意键可退出并返回显示。
六、测量及其结果分析:
1.基本部分测试与分析:
(1)测试仪器:
秒表、温度表、万用表
(2)基本要求部分的测试与分析:
●系统上电后,首先显示欢迎词,接着进入显示时间和温度。
按各功能键执行相应的功能。
●显示时间时通过与秒表对比,测试的系统时钟走时准确,误差很小。
●设定闹铃时间,当闹铃时间到时响铃。
响铃长度为1分钟,期间按除E键(屏幕背光键)外的任意一键退出响铃。
●显示温度与温度计对比,测试系统温度的精度。
将温度传感器DS18B20和温度计放入不同的测试环境中进行测试,所得测试结果如表1所示。
表1数字温度计与标准温度计测量值比较表:
温度计示值(摄氏度)
28.7
30.7
33.5
45.0
温度输出(摄氏度)
29.0
30.8
33.3
45.1
由测试知,数字钟的输出与温度计值基本上相等,误差不大于0.5度。
●上电后记录下时间,去掉220V和干电池电源,隔5分钟过再次通电,测得系统时钟仍旧走时准确。
经测试,本系统的时钟掉电保护时间长达9分钟。
2.发挥部分测试与分析:
1)系统可显示温度00.0~99.9摄氏度。
2)拔掉交流电,装上干电池系统工作,说明干电池作为电源为系统供电;
卸掉干电池接上交流电系统也工作,表明交流电也能适合系统使用。
同时装上干电池,测得干电池回路中的二极管压降为0,表明二极管截止,干电池不作为系统的电源工作;
同时测得对干电池的充电电流约为10mA,即交流电对充电池进行慢性充电。
3)当生日和闹铃设置为开时,主显单上有标志显示(闹铃为‘A’,生日为‘B’)。
当设定时间或日期到时,系统开始响铃,期间按A~D键可退出。
生日响铃范围:
生日当日7:
00开始第一次响铃,以后每隔一小时再响铃一次,直至晚上22:
00最后一次响铃;
为闹铃则不受时间限制,在任意时刻只要时间到就开始响铃。
3.创新部分测试与分析:
(1)在时间显示界面中长按C键进入日期提醒查看。
(2)系统具备整点报时功能,报时范围为:
早上7点整——晚上22点整。
(3)系统中的生日和闹铃设定信息均存放在存储器中,即使掉电也不会丢失。
七、设计心得体会:
经过大家多天的努力,终于完成了第一次任务,设计出了汇集外观精美、方便实用、功能强大于一体的数字电子钟。
该数字钟采用桌面式摆放设计,精美雅观;
附带双电源装备,可供不时之需,而且具有温度、闹铃、生日一些列常用的附加功能,更加方便实用,符合现实要求;
多功能时钟还具有掉电也不会丢失时间、闹铃、生日等信息的优点,可避免不必要的烦恼,设计更加的人性化和智能化。
同时还能够自定义调整显示灰度和屏幕背光亮度,带背光功能,夜里更实用!
经过这次的实践,也可以说是经过了多天的学习,尽管期间苦难重重,但我们还是从中学习了不少新的知识和解决困难的方法,也体验到了自主创作的快乐。
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