基于51单片机的智能数字钟设计说明.doc
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1、. . . . XXXXXX 毕业设计 基于AT89S52的智能数字钟设计系 部 xxxxxxxxxxxxxxxx专 业 名 称 xxxxxxxxxxxxxxxxx 班 级 姓 名 学 号 指 导 教 师 201x年 0x 月 0x日45 / 50基于AT89S52的智能数字钟设计摘 要设计了一款基于AT89S52的智能数字钟,该钟表由主控模块、定时模块、温度检测模块和显示模块构成。主控模块由主控芯片AT89S52、晶振电路和复位电路构成;定时模块采用时钟芯片DS1302实现精确定时;用温度传感器DS18B20作为温度采集源,检测当前温度;用液晶显示器12864显示年、月、日、时间与温度。该钟
2、表具有智能显示温度和节假日提示功能。可手动设置和修改年、月、日、时、分、秒等,结构简单,操作方便,准确度高。关键词:单片机;时钟芯片;温度传感器;液晶显示器;智能数字钟AT89S52 based Digital Clock Design of IntelligentAbstracthas designed one section based on at89S52 intelligent digit clock, this clock and watch by the master control module, fixed time the module, the temperature ex
3、amines the module and the display module constitution. Master control module by master control chip AT89S52, crystal oscillator electric circuit and reset circuit constitution; Fixed time the module uses clock chip DS1302 to realize precisely fixed time; Gathers the source with temperature sensor DS
4、18B20 as the temperature, the examination current temperature; 12864 demonstrate the year, the month, Japan, the time and the temperature with the liquid-crystal display. This clock and watch has the intelligent demonstration temperature and the holiday prompt facility. But manual establishment and
5、revision year, month, Japan, time, divides, the second and so on, the structure is simple, the ease of operation, the accuracy is high.Keyword:SCM; clock chip; liquid crystal display; temperature ; Intelligent digital clock目 录1 引 言12 选题背景与意义23 方案论证与选择33.1 方案论证33.1.1 主控模块的论证与选择33.1.2 显示模块的论证与选择33.1.3
6、 控制按键模块的论证与选择43.2 方案选择44 硬件电路的设计54.1 单元电路的设计54.1.1 直流稳压电源54.1.2 按键模块电路64.1.3 定时模块电路74.1.4 温度采集模块84.1.5 显示模块电路104.1.6 主控模块125 软件设计185.1 总体系统软件设计185.2 系统工作原理185.3 系统主程序流程图186 安装与调试206.1 元器件的检测与安装206.1.1元器件的检测206.1.2元器件的安装206.2 系统硬件的安装与调试216.3 系统软件的安装与调试22总 结23致 24参考文献25附 录附录1 电路原理图附录2 原件清单附录3 基于AT89S5
7、2的智能数字钟程序附录4 产品实物图基于AT89S52的智能数字钟设计1 引 言在高速发展的现今社会,时间和空间的不足是人类面临的众多问题之一。然作为新一代技术人才的我们势必会面临这一严峻的民生问题。围绕这个问题,我将我的设计定为智能数字钟设计。钟表作为显示时间的工具其本身并不能给人们带来想要抓住时间的急迫感,若是将时钟时间显示精确到分、秒,那么这种时间飞逝的重压就会迫使人们去有效地利用它。当然若在钟表中融入了其他人们日常工作出行必须的功能,并以智能而简单的形式被运用。可以大大为我们节省出是空间来。随着我国科技的飞速发展,电子行业也在同一时间里不断地推层出新,电子产品全方面的进行了改善和提升。
8、不管是外观,还是部功能都在不断地进行改进,提高了其性价比。这一过程都在大力的推动现代化的发展。而基于AT89S52的智能数字钟体现了现代化电子产业的高性价比。成本低,电路简单,功能齐全(能同时显示温度、时间、日期以与节假日)。对于现在的家庭生活中,具有了相当普遍性和实用性,成为了人们生活的必需品。此电路采用了单片机AT89S52、温度传感器DS18B20、时钟芯片DS1302、12864液晶显示器,电路设计合理,使得电路简单,操作方便,美观大方。2 选题背景与意义随着社会的发展,人们对生活的要求越来越高,当然数字钟也就成为了其中所要求的一个部分。传统的时钟已经不能满足人们对它的要求,智能数字钟
9、在性能和式样上都有本质上的提高。本产品针对这一需求,设计了一款智能数字钟,它由单片机控制,功能更强大,能更好的满足现代社会需求。早期运用的时间控制器都是用模拟电路设计制作的,准确性与各方面的性能都不是很理想。随着单片机性价比的不断提高,新的产品应用越来越广泛,取代了昔日的模拟化产品。单片机系列产品的应用大到工业控制,小到日常生活。它功能强大,体积小,质量轻,灵活好用,配以适当的接口芯片,可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。 单片机在智能数字钟中的应用已经具有相当普遍的意义。本设计以单片机来作为核心控制器件,可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能,将其时间数据经单片机输出,利用12864液
10、晶显示器显示出来。通过键盘可以进行显示数据的修改。输出显示器可用液晶显示级数和动态数码显示技术。这种具有人们所需要的智能化特性的产品为人们节省了大量时间和空间,扩大了数字化的围,为家庭数字化奠定了基础。3 方案论证与选择3.1 方案论证 论证了主控制模块、显示模块、控制按键模块,介绍各个模块选择的核心部件的主要功能与特点。 3.1.1 主控模块的论证与选择方案一:采用AT89C51,AT89C51芯片部有ROM,且片ROM全部采用Flash ROM,它能在3V的超低电压下工作,与MCS51系列单片机完全兼容,但其不具备ISP在线编程技术,需要把程序写好后再放到编程器中编写,才可以进行硬件电路的
11、调试,如果程序编写出现了问题,电路调试就会很麻烦,而且该单片机的可编存储只有4KB,为避免存储不足的现象出现,不予采用该方案。方案二:采用AT89S52来实现该电路,AT89S52与AT89C51器件比较,该芯片既有Flash ROM ,又能与MCS51系列单片机兼容,而且具备ISP在线编程技术,这样一方面能降低成本,另一方面又能简单芯片的读写操作,避免芯片的损坏。而且该芯片存8KB能充分满足该设计的需求。综上所述,采用方案二的AT89S52作为主控模块。3.1.2 显示模块的论证与选择方案一:采用LED静态数码管显示,但LED显示信息有限,且其外围电路较为复杂,会过多的占用单片机的I/O端口
12、,因此也不予采用该方案。方案二:采用点阵显示,它由八行八列的发光二极管集成在一起,可用于显示汉字、数字以与少量的图像,但是外围电路复杂,焊接很麻烦,容易出错,显示图文信息效果也不理想。因此不考虑此方案。方案三: 采用LCD12864液晶显示,该显示器显示清晰、效果好,能显示多样化的信息.且能同时显示文字和图像。外围电路简单使得本设计美观大方。因此显示模块采用该种方案。通过比较采用方案三的LCD12864作为显示模块。3.1.3 控制按键模块的论证与选择方案一:选取阵列式按键,采用该方案编程比较困难,且在电路中浪费过多的按键,因此排除该方案。方案二:采取独立式按键,该方案易于控制且编程简单,易于
13、理解,按键数量也很适用,因此控制按键模块采用此方案。3.2 方案选择经过方案论证与比较,选择以AT89S52作为主控制芯片,采用12864液晶作为显示器件,以自制5V直流稳压电源做电源模块,独立式按键作按键模块,DS1302为定时来源,DS18B20作温度采集源。确定系统组成框图如图3.1所示。主控芯片按键模块温度模块定时模块电源模块显示模块图3.1 系统框图4 硬件电路的设计4.1 单元电路的设计分别对本设计中的直流稳压电源部分、按键模块电路、定时模块、温度采集模块、显示模块以与主控制模块电路进行原理介绍,以与各部分主要元器件的介绍与应用说明。4.1.1 直流稳压电源图4.1是一个+5V的直
14、流稳压电源,本设计中的AT89S52和12864液晶显示器需要+5V的直流电压,设计该稳压电源。该电源由滤波电路、稳压电路组成。见图3-2所示。图4.1 直流稳压电源电路图电路工作原理:220V的市电,经过变压器变为15V的交流电,再经过桥式整流和滤波电容在固定式三端稳压器LM7805的1(Vin)脚和2(Vout)脚之间形成得到近视直流的电信号(该电压会受到市电和负载的影响,因此很不稳定),此电压再经过稳压管7805得到一个+5V的稳定的电压。电路中C6和C8分别为输入和输出端的滤波电容,电容越大滤波效果越好,一般C6采用2200 F,但在实际中2200 F的电容比较难找到,因此采用了100
15、0F和470F来代替,并且能满足电路需求。C7和C9在电路中起到滤除高频干扰的作用,C7和C9一般采用0.1F。该电路中JMP1处接入的是经变压器变压,桥式整流后为12V的脉动直流电信号。下面介绍7805的部分相关参数:图4.2 7805实物图7805为三端正稳压器电路,TO-220F封装,能提供多种固定的输出电压,应用围广。含过流、过热和过载保护电路。带散热片时,输出电流可达1A。虽然是固定稳压电路,但可通过外接元件从而可获得不同的电压和电流。使用7805需注意一下几点:(1)输入输出电压差不能太大,否则会使其转换效率急速降低,而且容易击穿损坏; (2)输出电流不能太大, 7805的极限值是
16、1.5A。大电流的输出,散热片的尺寸要足够大,否则会导致高温保护或热击穿; (3)输入输出压差也不能太小,太小效率很差。 4.1.2 按键模块电路按键模块电路主要是由四个轻触式控制按键组成,按键电路如图 4.3所示。图4.3 按键模块电路原理图图中,S2、S3、S4、S5分别接单片机AT89S52的P1口的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3,经单片机的控制,可通过不同按键的接通实现相应的功能(参数设置、初始化等)置参数。轻触式案件的结构很简单,使用时只需要接其中两个引脚即可。开机后,按下开关S3和S5,电路进入初始化状体,初始化完成过后,按下开关S4进入调节模式,依次按下S4设置年、月、日
17、、星期、时、分、秒,S3递增调节,S5递减调节,按下S2退出调节模式,显示屏上正常显示。4.1.3 定时模块电路图4.4 定时模块电路原理图DS1302将产生的信号送到单片机P2端口,通过单片机的控制,使电路具备显示万年历的功能。下图为DS1302的管脚配置图。图4.5 DS1302管脚图各管脚描述如下:1、8脚为电源供电管脚, 2、3脚接32.768KHz的晶振,4脚接地,5脚为复位端,6脚为数据输入/输出引脚,7脚接串行时钟。DS1302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
18、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1脚 RES 复位、2 脚I/O 数据线、3脚 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也小于1mW。4.1.4 温度采集模块图4.6 温度控制部分DS18B20将采集到的信号送入单片机P2.2,给电路提供一个温度数据。R2为上拉电阻,为其提供能量,有必要时还可以接上外接+5V电源,有些电路仅仅靠4.7K的上拉电阻是不能提供足够的能
19、量的,比如采用多个DS18B20来采集温度数据。温度采集电路还可将DS18B20的1脚和3脚同时接地,但是这样有可能由于电压的不足而造成温度读书不准确。如图中的接法即使电源电压只有4V电路也可以正常工作,DS18B20采集的温度数据也不会有很大的误差,因此采用图中的接法是最佳的选择。下图为DS18B20的引脚排列图图4.7 温度传感器DS18B20引脚排列图每只DS18B20都可以设置成两种供电方式,即数据总线供电方式和外部供电方式。采取数据总线供电凡是可以节省一根导线,但完成温度测量的时间较长;采取外部供电凡是则多用一根导线,但测量速度较快。DS1820 测温围-55 +125,以0.5递增
20、。DS18B20 通过一个单线接口发送或接收信息,因此在中央微处理器和DS18B20 之间仅需一条连接线(加上地线)。用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得,无需外部电源。该元件的三只引脚GND、VDD、DQ,分别是,接地、电源、数据输入/输出脚。DS18B20的极限使用条件:各引脚对地电压-0.5+7.0V;工作温度 -55+125;储存温度:-55+125;焊接温度: 260/10秒。在实际的操作中一定要考虑这些条件,避免由于误操作而造成原件损坏或最终功能不能完全实现。4.1.5 显示模块电路图4.8液晶模块引脚图上图为液晶接口电路原理图,液晶显示器要正常工作,则需要给液晶加上一个电
21、源和地,12864液晶显示器1脚和20脚接地,714脚为数据端,接入单片机的P0端口,4、5、6脚分别为LCD驱动电压输入端、信号的选择端以与信号的使能端,分别接入单片机的15、16、14脚。在实际应用中,很少有人直接设计LCD显示驱动器,LCD显示模块就是将,LCD显示器、背光原、线路板以与驱动电路等部件集为一个整体,来作为独立部件使用,其特点是,功能强、易于控制、接口简单、多用于单片机控制电路中。根据表4.1中12684液晶显示器的各项级数指标以与参数,对在电路中对液晶进行相应的连接,使其通过AT89S52的控制实现显示的效果。表4.1 12864引脚功能说明引脚号引脚名称方向功能说明1V
22、SS_模块的电源地2VDD-模块的电源正端3V0-LCD驱动电压输入端4RS(CS)H/LLCD驱动电压输入端5R/W(SID)H/L并行的读写选择信号;串行的片选信号6E(CLK)H/L并行的使能信号;串行的同步时钟7DB0H/L数据08DB1H/L数据19DB2H/L数据210DB3H/L数据311DB4H/L数据412DB5H/L数据513DB6H/L数据614DB7H/L数据715PSBH/L并/串行接口选择;H-并行;L-串行16NC空脚17/RETH/L复位 低电平有效18NC空脚19LED_A-背光源正极(LED+5V)20LED_K-背光源负极(LED_0V)12864液晶显示
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