基于单片机的可调数字万年历.docx
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基于单片机的可调数字万年历基于单片机的可调数字万年历学年论文题目基于单片机的可调数字万年历院系专业电子信息工程学生姓名学号指导教师二一一年十一月二十日1引言12设计方案2概述2设计方案的选择3最终设计方案选择43电路组成及工作原理4电路设计框图4系统的硬件4系统原理整体概述4要紧单元电路原理概述4系统的软件124调试145结论14参考文献14附录一15基于单片机的可调数字万年历Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx摘要:
第一在引言中详细介绍了电子钟的进展背景和研究现状;接着列举了几种设计方案,并对其进行了比较,最终选定了设计方案;本文也具体讲解了基于单片机可调数字万年历的工作原理与组成部份,并对其各个组成部份进行了系统的介绍;然后简单的介绍了如何测试所做电路系统的方式;最后写了自己这次论文设计的心得体会与结论。
关键词:
AT89S52;时钟电钟;DS1302;温度搜集;DS18B20Abstract:
intheintroductionofthefirstintroducedthedevelopmentbackgroundoftheelectricclockandcurrentstudies;Thenenumeratedseveraldesignscheme,andcarriesonthecomparison,eventuallyselectedthedesignplan;Thispaperalsoexplainedtheadjustabledigitalcalendarbasedonsinglechipmicrocomputerprincipleofworkandpart,anditscomponentpartsofthesystemareintroduced;theAndthensimpleintroducedhowtodothetestcircuitsystemmethod;Finallythepaperwrotehisdesignexperienceandconclusion.Keywords:
AT89S52devices;TheclockDianZhong;DS1302;Temperaturegathering;DS18B201引言随着社会与科技的快速进展,人们的生活水平取得了提高,生活节拍取得了加速,人们对时刻的要求也愈来愈高,精准数字计时的消费需求也是愈来愈多。
因此,新产品、新技术层出不穷,不断创新,不断进展,愈来愈多的高科技产品的产生来适应人们的需求,这使电子技术的进展更是日新月异。
以前人们是利用观看太阳来看时刻,接着摆钟的显现令人们对时刻有了更进一步的了解,此刻人们是用电子钟来记录时刻,在这漫漫的进展进程中,人类不断地研究,不断地创新.二十一世纪是科技与创新的新时期,用来计时的电子产品也愈来愈多,其中最具代表性最受欢迎的的计时产品确实是电子万年历,它不仅具有一样计时产品的功能,还具有闹铃、报警等创新功能。
目前它已经再也不仅仅局限于以书本的形式显现。
而是以电脑软件或电子产品的形式显现的万年历被称为电子万年历。
它与传统书本形式的万年历相较,不仅方便快捷,简单直观,还有很卓越的功能,因此电子万年历取得了愈来愈普遍的应用,采纳电子时钟作为时刻显示已经成为一种时尚。
它是近代世界钟表业界的第三次革命。
第一次是摆和摆轮游丝的发明,相对稳固的机械振荡频率源使钟表的走时差从分级缩小到秒级,代表性的产品确实是带有摆或摆轮游丝的机械钟或表。
第二次革命是石英晶体振荡器的应用,发明了走时精度更高的石英电子钟表,使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。
第三次革命确实是单片机数码计时技术的应用(电子万年历),使计时产品的走时日差从分级缩小到1/600万秒,从原有传统指针计时的方式进展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式,直观明了,并增加了全自动日期、礼拜、温度和其改日常附属信息的显示功能,它更符合消费者的生活需求,给消费者带来了专门大的方便!
因此电子万年历确实是钟表计时业界跨跃性的一朵奇葩。
目前市场上的电子时钟种类繁多,但大多数都只是只针对时刻显示,功能单一不能知足人们日常生活需求,因此此刻不能仅局限于这种电子钟。
我国生产的电子万年历有很多种,总上来讲以研究多功能电子万年历为主,使万年历除原有的显示时刻,日期等大体功能外,还具有闹铃,报警等功能。
商家生产的电子万年历更从质量,价钱,有效上考虑,不断的改良电子万年历的设计,使其加倍的具有市场。
关于美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能的低功耗实不时钟电路DS130,它能够对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,还具有闰年补偿等多种功能,而且DS1302的利用寿命长,误差小。
关于数字电子万年历采纳直观的数字显示,能够同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息,还具有时刻校准等功能。
该电路采纳AT89S52单片机作为核心,功耗小,能在3V的低压工作,电压可选用35V电压供电。
综上所述此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简练、本钱低廉等诸多优势,符合电子仪器仪表的进展趋势,更能知足人们的需求,这使电子钟具有很广漠的市场前景。
2设计方案概述本文要紧提出了一种基于AT89S52单片机的万年历设计方案,此设计方案是以AT89S52单片机作为主控核心,并采纳集成化的时钟芯片DS130二、按键、LED显示等模块组成硬件系统。
此设计要紧采纳软件和硬件结合的方式,操纵LED数码管输出,别离用来显示年、月、日、时、分、秒,而且在硬件系统中设有独立按键和LED显示器,能显示丰硕的信息,依照利用者的需要能够随时对时刻进行校准、选择时刻等。
其能够实现以下几个大体功能:
(1)具有显示年、月、日、礼拜、时、分、秒等功能;
(2)具有年、月、日、礼拜、时、分、秒校准功能;(3)时刻与阴、阳历能够自动关联;(4)具有温度计功能;这种万年历是基于AT89S52单片机的设计,其具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简练、本钱低廉等诸多优势,符合电子仪器仪表的进展趋势,具有广漠的市场前景。
它最大特点就是硬件电路简单,安装方便易于实现,软件设计独特,靠得住。
关于AT89S52单片机,它是由ATMEL公司推出的一种小型单片机,其95年出此刻中国市场,它的要紧特点有以下几点:
(1)采纳Flash存贮器技术,如此能够降低了制造本钱,具有优良的性能价钱比。
(2)操纵功能强。
为了知足工业操纵的要求,一样单片机的指令系统中均有极丰硕的转移指令、I/O口的逻辑操作和位处置功能。
单片机的逻辑操纵功能及运行速度均高于同一档次的微机。
(3)集成度高、体积小、有很高的靠得住性。
单片机把各功能部件集成在一块芯片上,内部采纳总线结构,减少了各芯片之间的连线,大大提高了单片机的靠得住性与抗干扰能力。
另外,其体积小,关于强磁场环境易于采取屏蔽方法,适合在恶劣环境下工作。
(4)单片机的系统扩展和系统配置较典型、标准,容易组成各类规模的应用系统。
(5)低功耗、低电压,便于生产便携式产品。
(6)外部总线增加了IC及SPI等串行总线方式,进一步缩小了体积,简化了结构。
设计方案的选择
(1)单片机芯片的选择方案:
方案一:
采纳传统的AT89C51芯片作为硬件核心,它主若是采纳FlashROM,它内部具有4KBROM存储空间,能够在3V的超低压工作,而且能够与MCS-51系列单片机完全兼容,尽管此单片机算术运算功能强,软件编程灵活、自由度大,可是运用于电路设计中时由于不具有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必然的损坏。
方案二:
采纳FTC10F04单片机,还带有非易失性Flash程序存储器。
它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处置芯片,市场应用最多。
其要紧特点如下:
8KBFlashROM,能够擦除1000次以上,数据保留10年。
方案三:
采纳AT89S52,片内ROM全都采纳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内部存储器为8KBROM存储空间,一样具有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,因此可不能对芯片造成损坏。
(2)时钟芯片的选择方案:
方案一:
直接采纳单片机按时计数器提供秒信号,利用程序实现年、月、日、礼拜、时、分、秒计数。
采纳此种方案尽管减少芯片的利用,节约本钱,可是,实现的时刻误差较大。
因此不采纳此方案。
方案二:
采纳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、年和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,工作电压范围内,时耗电小于300nA.(3)温度传感器的选择方案:
方案一:
能够采纳热敏电阻,热敏电阻是开发早、种类多、进展较成熟的灵敏元器件,能够利用热敏电阻作为传感器,热敏电阻由半导体陶瓷材料组成,它利用的原理是温度引发电阻转变。
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转变而转变的特性,搜集这两个电阻转变的分压值,并进行A/D转换。
此设计方案需用A/D转换电路,增加硬件本钱而且热敏电阻的感温特性曲线并非是严格线性的,会产生较大的测量误差。
方案二:
采纳数字式温度传感器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,单总线易于与单片机连接,具有经济性好,抗干扰能力强,适合于恶劣环境的现场温度测量,利用方便等优势。
能够去除A/D模块,降低硬件本钱,简化系统电路。
另外,数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优势。
(4)显示模块的选择方案:
方案一:
采纳点阵式数码管显示,点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成,关于显示文字比较适合,如采纳在显示数字显得太浪费,且价钱也相对较高,因此也不用此种作为显示。
方案二:
采纳LED液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能壮大,可显示大量文字,图形,显示多样,清楚可见,可是价钱昂贵,需要的接口线多,因此在此设计中不采纳LED液晶显示屏。
方案三:
采纳LED数码管动态扫描,LED数码管价钱适中,关于显示数字最适合,而且采纳动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。
最终设计方案选择通过以上各个方案的比较,对这次作品的最终方案选定为:
采纳以AT89S52作为主操纵系统;DS1302时钟芯片实现时钟;数字式温度传感器作为温度搜集模块;LED数码管动态扫描作为显示模块。
3电路组成及工作原理电路设计框图系统的硬件系统原理整体概述本电路主若是由AT89S52单片机为操纵核心,AT89S52单片机具有在线编程功能,低功耗,能在3V超低压工作;时钟电路由DS1302芯片提供,它是一种高性能、低功耗、带RAM的实不时钟电路,它能够对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为。
采纳三线接口与CPU进行同步通信,并可采纳突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302内部有一个31*8的用于临时性寄存数据的RAM寄放器。
可产生年、月、日、周日、时、分、秒,具有利用寿命长,精度高和低功耗等特点,同时具有掉电自动保留功能;温度的搜集模块是由DS18B20组成;关于显示模块,由个数码管,74ls13八、74ls47译码器组成。
利用动态扫描显示方式对数字的进行显示。
要紧单元电路原理概述一、单片机主操纵模块
(1)概述单片机AT89S52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、P一、P二、P3),每一条I/O线都能独立地作输出或输入。
与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作:
0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位按时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗按时器、双数据指针、掉电标识符。
(2)AT89S52引脚图AT89S52的引脚图如图1所示:
图1AT89S52引脚图4个8位的I/O口(P0、P一、P二、P3)的功能介绍:
P0口:
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。
在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。
在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。
程序校验时,需要外部上拉电阻。
P1口:
P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P1端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,现在能够作为输入口利用。
作为输入利历时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘故,将输出电流(IIL)。
在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。
另外,和别离作按时器/计数器2的外部计数输入(T2)和时器/计数器2的触发输入(T2EX),第二功能具体如下所示:
T2(按时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出T2EX(按时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向操纵)MOSI(在系统编程用)MISO(在系统编程用)SCK(在系统编程用)P2口:
P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P2端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,现在能够作为输入口利用。
作为输入利历时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘故,将输出电流(IIL)。
在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVXDPTR)时,P2口送出高八位地址。
在这种应用中,P2口利用很强的内部上拉发送1。
在利用8位地址(如MOVXRI)访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。
在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些操纵信号。
P3口:
P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P3端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,现在能够作为输入口利用。
作为输入利历时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘故,将输出电流(IIL)。
在flash编程和校验时,P3口也接收一些操纵信号。
另外,P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的操纵信号。
P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)利用,第二功能具体如下所示:
RXD(串行输入口)TXD(串行输出口)INTO(外中断0)INT1(外中断1)TO(按时/计数器0)T1(按时/计数器1)WR(外部数据存储器写选通)RD(外部数据存储器读选通)(3)AT89S52电路连接图单片机AT89S52在电路中的连接如图2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,在片内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,在片内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。
图2AT89S52在电路中的连接图二、时钟电路模块
(1)时钟芯片DS1302的工作原理:
时钟芯片DS1302在每次进行读、写程序前都必需初始化,先把SCLK端置“0”,接着把RST端置“1”,最后才给予SCLK脉冲;读/写时序如以下图4所示。
图5为DS1302的操纵字,此操纵字的位7必需置1,假设为0那么不能把对DS1302进行读写数据。
关于位6,假设对程序进行读/写时RAM=1,对时刻进行读/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那么表示进行的是写操作。
操纵字节老是从最低位开始输入/输出的。
表6为DS1302的日历、时刻寄放器内容:
“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”是写爱惜位,在任何的对时钟和RAM的写操作之前,WP必需为0。
当“WP”为1时,写爱惜位避免对任一寄放器的写操作。
(2)时钟芯片DS1302引脚介绍DS1302的引脚排列如图3所示。
各引脚的功能为:
1、Vcc1:
5V电源。
当Vcc2Vcc1+时,由Vcc2向DS1302供电,当Vcc2Vcc1时,由Vcc1向DS1302供电。
23、X1、X2是外接晶振脚(的晶振)4、地(GND)5、CE/RST:
复位脚6、I/O:
数据输入输出口;7、SCLK:
串行时钟,输入;8、Vcc2:
备用电池端;图3DS1302引脚图(3)时钟芯片DS1302电路连接图DS1302在电路中的连接图如图4所示。
DS1302有主电源/后备电源双电源引脚,其中Vcc1在单电源与电池供电的系统中提供低电源,并提供低功率的电磁备份,为后备电源,Vcc2在双电池系统中提供主电源。
在这种运行方式中,Vcc1里连接到后备电源,以便在没有主电源的情形下能保留时刻信息和数据。
即在主电源关闭的情形下,也能维持时钟的持续运行。
DS1302由Vcc1或Vcc2二者中的较大者供电。
当Vcc2大于Vcc1+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.KHz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:
第一,RST接通操纵逻辑,许诺地址/命令序列送入移位寄放器;第二,RST提供终止单字节或多字节数据的传送手腕。
当RST为高电平常,所有的数据传送被初始化,许诺对DS1302进行操作。
若是在传送进程中RSTS置为低电平,那么会终止这次数据传送,I/O引脚变成高阻态。
上电动行时,在Vcc大于等于之前,RST必需维持低电平。
中有在SCLK为低电平常,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4DS1302在电路中的连接图(4)DS1302的操纵字节DS1302的操纵字如表-1所示。
操纵字节的高有效位(位7)必需是逻辑1,若是它为0,那么不能把数据写入DS1302中,位6若是0,那么表示存取日历时钟数据,为1表示存取RAM数据;位5至位(A4A0)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,操纵字节老是从最低位开始输入/输出。
表-1RAMRD1A4A3A2A1A0/CK/WR(5)DS1302的寄放器DS1302一共有12个寄放器,其中有7个寄放器与日历、时钟相关,寄存的数据位为BCD码形式,其日历、时刻寄放器及其操纵字见表-2。
表-2通过学习明白DS1302还有年份寄放器、操纵寄放器、充电寄放器、时钟突发寄放器及与RAM相关的寄放器等。
时钟突发寄放器可一次性顺序读写除充电寄放器外的所有寄放器内容。
DS1302与RAM相关的寄放器分为两类:
一类是单个RAM单元,共31个,每一个单元组态为一个8位的字节,其命令操纵字为C0HFDH,其中奇数为读操作,偶数为写操作;另一类为突发方式下的RAM寄放器,此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节,命令操纵字为FEH(写)、FFH(读)。
(6)数据输入输出(I/O)在操纵指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时,数据被写入DS1302,数据输入从低位即位0开始。
一样,在紧跟8位的操纵指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据,读出数据时从低位0位到高位7。
如以下图5所示图5DS1302读/写时序图三、温度搜集模块
(1)DS18B20特性介绍DS18B20单线数字温度传感器,即“一线器件”,其具有以下独特的优势:
1)采纳单总线的接口方式与微处置器连接时仅需要一条口线即可实现微处置与DS18B20的双向通信。
单总线具有经济性好,抗干扰能力强,适合于恶劣环境的现场温度测量,利用方便等优势,利用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。
2)测量温度范围宽,测量精度高DS18B20的测量范围为-55+125;在-10+85C范围内,精度为C。
3)在利用中不需要任何外围元件。
支持多点组网功能,多个DS18B20能够并联在惟一的单线上,实现多点测温。
4)测量参数可配置DS18B20的测量分辨率可通进程序设定912位。
5)负压特性电源极性接反时,温度计可不能因发烧而烧毁,但不能正常工作。
6)供电方式灵活DS18B20能够通过内部寄生电路从数据线上获取电源。
因此,当数据线上的时序知足必然的要求时,能够不接外部电源,从而使系统结构更趋简单,靠得住性更高。
7)掉电爱惜功能DS18B20内部含有EEPROM,在系统掉电以后,它仍可保留分辨率及报警温度的设定值。
8)DS18B20具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围,适合于构建自己的经济的测温系统,因此也就被设计者们所青睐。
(2)DS18B20引脚图DS18B20的引脚排列如图6所示。
各引脚的功能为:
为电源地;为数字信号输入输出端;为外接供电电源输入端,在寄生电源接线方式时接地;图6DS18B20引脚图(3)DS18B20电路连接图如图7所示。
采纳数字式温度传感器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,利用与DS18B20的I/O口连接加一个上拉电阻,Vcc接电源,Vss接地。
图7DS18B20在电路中的连接图(4)DS18B20内部结构DS18B20内部结构要紧由四部份组成:
64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄放器。
光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它能够看做是该DS18B20的地址序列码。
64位光刻ROM的排列是:
开始8位(地址:
28H)是产品类型标号,接着的48位是该DS18B20自身的序列号,而且每一个DS18B20的序列号都不相同,因此它能够看做是该DS18B20的地址序列码;最后8位那么是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。
由于每一个DS18B20的ROM数据都各不相同,因此微操纵器就能够够通过单总线对多个DS18B20进行寻址,从而实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
64位光刻ROM的排列如图8所示:
图864位光刻ROM排列DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量,用16位二进制形式提供,形式表达,其中S为符号位。
如图9:
图916位二进制四、显示模块如图10所示,显示模块采纳动态扫描显示,由个数码管,3-8译码器74LS138
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- 基于 单片机 可调 数字 万年历