2022年基于单片机C51的万历设计课程设计.docx
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1、精品学习资源课 程 设 计 说 明 书课程名称:单片机技术设计题目: 基于单片机地万年历设计院(部): 电子信息与电气工程学院同学姓名:学 号:专业班级:电子信息工程 10-1指导老师:2021 年 05 月 17 日欢迎下载精品学习资源课 程 设 计 任 务 书设计题目基于单片机地万年历设计同学姓名所在院部电子信息 与电气工程学院专业、年级、班2021 级电子信息工程 1 班欢迎下载精品学习资源设计要求:1. 设计制作一个用 LCD1602显示地带温度显示地万年历;2. 具有年、月、日、星期、时、分、秒、温度等显示功能;3. 具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能;4. 具有闹钟显示、调剂
2、设定、整点鸣叫功能.同学应完成地工作:依据万年历地工作原理,利用软件绘制电路原理图,利用软件编写C 语言程序并且生成HEX 文件,并利用软件进行电路仿真和调试.并设计制作电路地PCB 板(或万用板地元件布局和连线),该生应完成硬件部分地设计. 依据设计原理对电路进行安装、调试,完成课程设计工作,并提交课程设计报告 .参考文献阅读:1 邱关源,罗先觉 . 电路(第五版) M. 北京:高等训练出版社,2006.2 郭天祥 .51 单片机 C 语言教程 M. 北京:电子工业出版社,2021.3 张毅刚,彭喜元,彭宇. 单片机原理及应用M. 北京:高等训练出版社,2021.4 李升 . 单片机原理与接
3、口技术M. 北京:北京高校出版社,2021.工作方案:5 月 6 号:搜集资料; 5 月 7 号:方案论证拟定硬件方案;5 月 8 号:争论优化并确定硬件方案;5月 9 号 10 号:争论并确定程序流程并绘制流程图;5 月 13 号:依据流程图编写程序并且进行软件地仿真与调试; 5 月 13 号 14 号:硬件电路地制作并撰写课程设计报告;5 月 15 号:烧录程序并调试; 5 月 16 号:完成课程设计报告地撰写.任务下达日期: 2021 年 5 月 6 日任务完成日期: 2021 年 5 月 17 日指导老师(签名):同学(签名):欢迎下载精品学习资源万年历设计摘 要: 以 AT89S52
4、 为主控芯片设计了一个带温度显示地万年历电路系统,该电路具有年、月、日、星期、时、分、秒、闹钟显示和调整,并且仍能显示温度和按键提示音、整点鸣叫、定时闹钟鸣叫等功能 .本设计由数据显示模块、温度采集模块、时间处理模块和调整设置模块四个模块组成.温度采集选用 DS18B20 芯片,数据显示采纳1602A 液晶显示模块,主芯片利用定时中断产生时间, 掌握着液晶地显示更新、温度地实时变化以及按键地读取处理,而对于闹钟,实际上就是时间里地一个嵌套程序 .时间和闹钟地值由按键调整设置,采纳通用地二十四小时制.关键词:单片机;液晶显示屏;温度传感器;时钟芯片目 录1. 设计背景0欢迎下载精品学习资源1.1
5、 概述01.2 万年历设计目地0欢迎下载精品学习资源2. 设计方案12.1 按键掌握模块设计与论证12.2 时钟模块设计与论证12.3 显示模块模块设计与论证23. 方案实施23.1 系统整体框图23.2 原理图设计33.2.1 单片机最小系统模块33.2.2 电源模块43.2.3 时钟芯片 DS1302 模块43.2.4 温度采集 DS18B20 模块53.2.5 闹钟模块63.2.6 LCD1602 显示模块63.2.7 按键模块73.3 软件设计83.4 系统仿真83.5 系统制作94. 结果与结论104.1 结果104.2 结论105. 收成与致谢116. 参考文献127. 附件137
6、.1 原理图13系统电路图如图 7.1 所示:137.2 元器件清单137.3 实物图147.3.1 正常工作147.3.2 调试状态157.3.3 闹钟设置状态16欢迎下载精品学习资源1. 设计背景1.1 概述如今万年历已经在人们生活中广泛地使用,它不仅是记录日期和时间地工具,而且也成为了一种装饰品 .现在地万年历可以说是多种多样,外观精致.放在家里既可以计时也可作为风景壁画,因此越来越受到大众消费者地宠爱.1.2 万年历设计目地随着电子技术地进展,人类不断争论,不断创新纪录.万年历目前已经不再局限于以书本 形式显现 .以电脑软件或者电子产品形式显现地万年历被称为电子万年历.与传统书本形式地
7、万年历相比,电子万年历得到了越来越广泛地应用,采纳电子时钟作为时间显示已经成为一种时尚 .目前市场上各式各样地电子时钟数不胜数,但多数是只针对时间显示,功能单一不能满意人们日常生活需求.本文提出了一种基于AT89S52 单片机地万年历设计方案,利采纳一个LCD 显示 .本方案以 AT89S52 单片机作为主控核心,与时钟芯片DS1302 、温度芯片 DS18B20 、闹钟模块、按键、 LCD显示等模块组成硬件系统.在硬件系统中设有5 个独立按键和一个LCD 显示器,能显示丰富地信息,依据使用者地需要可以随时对时间进行校准、挑选时间、温度显示、综上所述此万年历具有读取便利、显示直观、功能多样、电
8、路简洁、成本低廉等诸多优点,符合电子仪器外表地进展趋势,具有宽阔地市场前景.欢迎下载精品学习资源2. 设计方案2.1 按键掌握模块设计与论证方案一:直接加减:使用7 按键, 1 按键切换闹钟, 6 按键对时分秒分别加减,掌握方式相当简洁,但需要较多按键与I/O 口,功能一般,成本较高.方案二:矩阵键盘:使用16 按键对时分秒直接设置,能最为敏捷地对数字钟进行设置,功能强大,但掌握方式相对困难,成本较高,需要较多按键与I/O 口.方案三:换位调整:使用4 按键, 1 设置闹钟, 1 键设置调整时间, 1 键调整, 1 键确定,此种掌握方式相对简洁,占用I/O 口少,成本低廉,但功能一般.经过反复
9、比较,在3 种方案中选取了第3 种 换位调整,此方案成本低,功能已经足够满意数字钟地需要,而且硬件软件均比较简洁.2.2 时钟模块设计与论证方案一 :不使用芯片 ,采纳单片机地定时计数器这种方法原理是利用单片机芯片地定时器来产生固定地时间,模拟时钟地时 , 分,秒.如: 利用 AT80C52 芯片 ,定时器用工作方式1,每50ms产生一个中断 ,循环 20次,即 1s周期 .每一个周期加 1,那么 1min 为60个周期 ,1h就是 60*60=3600 个周期 ,一天就是 3600*24=86400 个周期 .此方法优点是可以省去一些外围地芯片,但这种方法只能适用于一些要求不是特别精确,不做
10、长期保留地场合 .方案二 :并行接口时钟芯片DS12887特点 :采纳单片机应用系统并行总线三总线 扩展地接口电路 ,采纳这种接口电路具有操作速度快 ,编程便利地优点 .但是对于 80C52单片机来说 ,低位地址线要通过锁存器输出,仍要地址译码器 ,而且并行口芯片地体积相对较大,会占用较多地空间.方案三 :串行接口时钟芯片DS1302芯片主特性 :(1) ) 实时时钟具有能运算 2100 年之前地秒分时日日期星期月年地才能,仍有闰年调整地才能(2) ) 8 位暂存数据储备 RAM欢迎下载精品学习资源( 3)串行 I/O 口方式使得管脚数量最少( 4)宽范畴工作电压2.05.5V( 5)工作电流
11、 2.0V 时,小于 300nA( 6)读 /写时钟或 RAM 数据时有两种传送方式单字节传送和多字节传送字符组方式( 7) 8 脚DIP 封装或可选地 8 脚SOIC 封装依据表面装配( 8)简洁 3 线接口( 9)与 TTL 兼容 V cc=5V( 10)可选工业级温度范畴-40+85优点 :串行接口地日历时钟芯片,使用简洁 ,接口简洁 ,与微型运算机连线较少等特点,在单片机系统特别是手持式信息设备中己得到了广泛地应用.比较以上三种方案地优缺点,综合考虑最终挑选串行时钟芯片DS1302.2.3 显示模块模块设计与论证方案一:采纳静态显示方法,静态显示模块地硬件制作较复杂及功耗大,要用到多个
12、移位寄存器,但不占用端口,只需两根串口线输出.方案二:采纳动态显示方法,动态显示模块地硬件制作简洁,段扫描和位扫描各占用一个端口,总需占用单片机14 个端口,采纳间断扫描法功耗小、硬件成本低及整个硬件系统体积相对减小 .方案三 :采纳 LCD 地方法 ,具有硬件制作简洁可直接与单片机接口,显示内容多 ,功耗小 ,成本低等优点 ,LCM1602 可显示 32 个字符 ,采纳 LCD 地缺点是亮度不够.比较以上三种方案:方案一硬件复杂体积大、功耗大;方案二硬件简洁、功耗小;方案三硬件简洁,显示内容多,功耗小 ,成本低等 .本系统设计要求达到功耗小、体积小、成本低,显示信息多等要求,权衡三种方案,挑
13、选方案三.3. 方案实施3.1 系统整体框图依据系统设计地要求,初步确定系统由电源模块、复位电路、时钟模块、显示模块、按键模块、温度采集模块和蜂鸣器组成,电路系统构成责整体框图如图3.1 所示:欢迎下载精品学习资源电源模块时钟模块复位电路温度采集模块AT89S52时钟电路显示模块按键模块蜂 鸣 器图 3.1 整体框图3.2 原理图设计3.2.1 单片机最小系统模块单片机最小系统设计为如图3.2:图 3.2 单片机最小系统本设计中挑选了内部时钟方式和按键电平复位电路,来构成单片机地最小电路.复位是单片机地初始化操作,单片机在启动运行时,都需要先复位,其作用是使CPU 和系统中其他部件都处于一个确
14、定地初始状态,并从这个状态开头工作.此设计中 P0 口做为输出口用来驱动 LCD 显示,而 P0 口内部又没有上拉电阻,所以加上10K 上拉电阻 .复位电路本设计中地复位电路集手动复位及上电自动复位于一体.1) 上电自动复位通过外部复位电路地电容C3 地充电来实现,只要电源VCC 地上升时欢迎下载精品学习资源间不超过 1ms,就可以实现自动上电复位.2) 按键手动复位是通过使复位端经电阻与VCC 接通而实现地 .时钟振荡电路考虑系统运行速度,采纳12MHZ 地石英晶振,并使用两个小电容作为微调电容.3.2.2 电源模块电源电路设计如图3.3所示:图3.3 电源电路如图 3.3所示为系统电源电源
15、电路,在7805与9V 电源之间用一个桥堆 2W10 来提高系统地安全性 .2W10 能供应正向最大电流 1A ,最大反向峰值电压 50V ,能够有效防止电源反接或电源不稳固给系统带来地安全隐患.然后经过滤波电容和微调电容后变成直流电,再经过L7805 三端稳压器输出 5V 直流电 .7805输出端地电容起到了防干扰和微调作用.在输出端 5V电压处接一个红色发光二极管来做为电源指示灯.3.2.3 时钟芯片 DS1302 模块时钟芯片电路设计如图3.4:欢迎下载精品学习资源图 3.4 时钟芯片电路如图 3.4 所示,其中 Vcc1 为后备电源, Vcc2 为主电源 .VCC1 在单电源与电池供电
16、地系统中供应低电源并供应低功率地电池备份.VCC2在双电源系统中供应主电源,在这种运用 方式中 VCC1 连接到备份电源,以便在没有主电源地情形下能储存时间信息以及数据.DS1302 由 VCC1 或 VCC2 两者中较大者供电.当 VCC2 大于 VCC1+0.2V时, VCC2给 DS1302 供电 .当 VCC2 小于 VCC1 时, DS1302 由 VCC1 供电.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”,最终才赐予SCLK脉冲; DS1302 地掌握字位置7 必需置 1,如为 0 就不能对 DS1302进行读写数据 .
17、 对于位6,如对时间进行读/ 写时, CK=0 ,对程序进行读/写时RAM=1. 位 1 至位 5 指操作单元地地址.位 0 是读 /写操作位,进行读操作时,该位为1;进行写操作时,该位为0.掌握字节总是从最低位开头输入/输出地 .DS1302 地日历、时间寄存器内容: “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,时钟开头运行. “WP”是写爱护位,在任何地对时钟和RAM 地写操作之前, “WP”必需为 0.当“WP”为 1 时,写爱护位防止对任一寄存器地写操作.3.2.4 温度采集 DS18B20 模块温度采集电路设计如图3.5 所
18、示:图 3.5 温度采集电路如 3.5 图所示,该系统中采纳数字式温度传感器DS18B20 ,具有测量精度高,电路连接简洁特点,此类传感器仅需要一条数据线进行数据传输,用P3.7欢迎下载精品学习资源与 DS1802 地 DQ 端口连接, V cc 接电源, GND 接地 .DS18B20 地读写时序和测温原理与DS1820 相同,只是得到地温度值位置数因辨论率不同而不同,且温度转换时地延时时间由2s 减为 750ms. DS18B20 测温原理如图 3.6 所示 .图中低温度系数晶振地振荡频率受温度影响很小,用于产生固定频率地脉冲信号送给计数器1. 高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显转变,所
19、产生地信号作为计数器2 地脉冲输入 . 计数器 1 和温度寄存器被预置在55所对应地一个基数值.计数器 1 对低温度系数晶振产生地脉冲信号进行减法计数,当计数器1 地预置值减到0 时,温度寄存器地值将加1,计数器 1 地预置将重新被装入,计数器1 重新开头对低温度系数晶振产生地脉冲信号进行计数,如此循环直到计数器2 计数到 0 时,停止温度寄存器值地累加,此时温度寄存器中地数值即为所测温度.3.2.5 闹钟模块闹钟电路如图 3.6 所示:3.6 闹钟电路我们采纳地有源蜂鸣器,由于单片机地输出电流较小所以我们采纳PNP 形地三极管作为驱动电路,来驱动蜂鸣器发声,当单片机给低电平常蜂鸣器响.3.2
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