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..目錄TOC\o"1-3"\h\u第一部分設(shè)計任務(wù)1.1設(shè)計題目及要求11.2.1方案一11.2.2方案二1第二部分系統(tǒng)硬件平臺的設(shè)計2.1總體設(shè)計方案說明22.2單片機最小系統(tǒng)22.2.1STC89C52單片機介紹22.2.2時鐘電路42.2.3復位電路42.31602液晶模塊52.4時鐘芯片DS13026第三部分系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)3.1主程序8Protues仿真軟件介紹8仿真電路圖9第四部分安裝調(diào)試4.1系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試104.1.1調(diào)試步驟104.1.2故障及處理10課程設(shè)計總結(jié)12參考文獻12..第一部分設(shè)計任務(wù)1.1設(shè)計題目及要求設(shè)計一個基于單片機的簡易萬年歷?!?可以在LCD液晶上顯示秒、分、時、星期、日、月、年;〔2能夠判斷平年、潤年;〔3秒、分、時、星期、日、月、年可調(diào);〔4具有單片機斷電記憶功能,在單片機掉電后無需重新設(shè)置。1.2備選方案設(shè)計與比較1.2.1方案一直接采用單片機定時計數(shù)器提供秒信號,使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時、分、秒計數(shù),并用程序判斷平年和閏年,用數(shù)碼管顯示時、分、秒、年、月、日、星期。由于需要顯示的數(shù)字比較多,則需要的數(shù)碼管個數(shù)比較多,采用數(shù)碼管顯示顯得太浪費,并且多的數(shù)碼管焊接時也比較復雜,此種方案雖然減少芯片的使用,節(jié)約成本,但是,實現(xiàn)的時間誤差較大,最主要的問題是些方法在單片機主電源斷電后,計時將恢復初始值。所以不采用此種方法作為顯示。1.2.2方案二采用DS1302時鐘芯片實現(xiàn)時鐘,用1602LCD液晶顯示屏顯示時、分、秒、年、月、日、星期。DS1302芯片是一種高性能的時鐘芯片,可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù),不需要在程序中采用定時,而且精度高,工作電壓2.5V~5.5V范圍內(nèi),2.5V時耗電小于300nA,此芯片最主要的特點是具有備用電源引腳,在單片機主電源掉電后,備用電源供電,使得DS1302繼續(xù)工作,時鐘繼續(xù)運行,即具備掉電記憶功能,符合課程設(shè)計要求,液晶顯示屏的顯示功能強大,可顯示大量數(shù)字和英文字母,以及一些特殊字符,并且顯示多樣,清晰可見,且價格適中,固采用此方案。第二部分系統(tǒng)硬件平臺的設(shè)計2.1總體設(shè)計方案說明本電路以STC89C52單片機系統(tǒng)為控制核心,時鐘電路由高精度低功耗的DS1302提供,采用三線接口與CPU進行同步通信,輸入部分采用四個獨立式按鍵S1、S2、S3、S4,即單片機的P2.1、P2.2、P2.3、P2.4。1602液晶顯示部分,D0-D7口與單片機P1口相連,系統(tǒng)原理圖如圖2-1所示。圖1系統(tǒng)原理圖當?shù)谝淮伟聪耂1時,1602液晶顯示器上光標在秒地址上閃爍,液晶顯示器是時間停止,表示秒可調(diào);當?shù)诙伟聪耂1時,1602液晶顯示器上光標在分地址上閃爍,表示分可調(diào);當?shù)谌伟聪耂1時,1602液晶顯示器上光標在時地址上閃爍,表示時可調(diào);依次類推,當?shù)诎舜伟聪耂1時,液晶顯示器是時間啟動,光標不出現(xiàn)。當按一下S2時,可對時、分、秒、年、月、日、星期加一。當按一下S3時,可對時、分、秒、年、月、日、星期減一。當按一下S4時,1602液晶顯示初始化時間。2.2單片機最小系統(tǒng)2.2.1STC89C52單片機介紹STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造,與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上,擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash,使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。圖2STC89C52接口電路P0口:P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口,每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫"1"時,引腳用作高阻抗輸入。P1口:P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,p1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫"1"時,內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用。此外,P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入〔P1.0/T2和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入〔P1.1/T2EX,具體如下表所示。在flash編程和校驗時,P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號第二功能P1.0T2〔定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入,時鐘輸出P1.1T2EX〔定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制P1.5MOSI〔在線系統(tǒng)編程用P1.6MISO〔在線系統(tǒng)編程用P1.7SCK〔在線系統(tǒng)編程用P2口:P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫"1"時,內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器〔例如執(zhí)行MOVXDPTR時,P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中,P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址〔如MOVXRI訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時,P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口:P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫"1"時,內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時,被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因,將輸出電流〔IIL。P3口亦作為STC89C52特殊功能〔第二功能使用,如下表所示。在flash編程和校驗時,P3口也接收一些控制信號。端口引腳第二功能P3.0RXD<串行輸入口>P3.1TXD<串行輸出口>P3.2INTO<外中斷0>P3.3INT1<外中斷1>P3.4TO<定時/計數(shù)器0>P3.5T1<定時/計數(shù)器1>P3.6WR<外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通>P3.7RD<外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通>此外,P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。2.2.2時鐘電路單片機引腳18和引腳19外接晶振及電容,STC89C52芯片的工作頻率可在2~33MHz范圍之間選,單片機工作頻率取決于晶振XT的頻率,通常選用11.0592MHz晶振。兩個小電容通常取值30pF,以保證振蕩器電路的穩(wěn)定性及快速性。圖3單片機時鐘電路2.2.3復位電路一般若在引腳RST上保持24個工作主頻周期的高電平,單片機就可以完成復位,但為了保證系統(tǒng)可靠地復位,復位電路應(yīng)使引腳RST保持10ms以上的高電平。如圖復位電路帶有上電自動復位功能,當電路上電時,由于C3電容兩端電壓值不能突變,電源+5V會通過電容向RST提供充電電流,因此在RST引腳上產(chǎn)生一高電平,使單片機進入復位狀態(tài)。隨著電容C3充電,它兩端電壓上升使得RST電位下降,最終使單片機退出復位狀態(tài)。正常運行時,可按復位按鈕對單片機復位。圖4單片機復位電路2.31602液晶模塊1602采用標準的16腳接口,其中:第1腳:VSS為電源地第2腳:VDD接5V電源正極第3腳:V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端,接正電源時對比度最弱,接地電源時對比度最高〔對比度過高時會產(chǎn)生"鬼影",使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳:RS為寄存器選擇,高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5腳:RW為讀寫信號線,高電平<1>時進行讀操作,低電平<0>時進行寫操作。第6腳:E<或EN>端為使能<enable>端。第7~14腳:D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15~16腳:空腳或背燈電源。15腳背光正極,16腳背光負極。主要參數(shù)及RAM地址映射圖如圖5和圖6所示。顯示內(nèi)容16×2個字符芯片工作電壓4.5~5.5工作電流2.0MA〔5.0V模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.95×4.35〔WXHmm圖5控制器內(nèi)部帶有80*8〔80字節(jié)的RAM緩沖區(qū)。圖62.4時鐘芯片DS1302DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路,它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時,具有閏年補償功能,工作電壓為2.5V~5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信,并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品,與DS1202兼容,但增加了主電源/后背電源雙電源引腳,同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源,VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下,也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1+0.2V時,Vcc2給DS1302供電。當Vcc2小于Vcc1時,DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源,外接32.768kHz晶振。RST是復位/片選線,通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能:首先,RST接通控制邏輯,允許地址/命令序列送入移位寄存器;其次,RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當RST為高電平時,所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化,允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平,則會終止此次數(shù)據(jù)傳送,I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時,在Vcc≥2.5V之前,RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時,才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端<雙向>,SCLK始終是輸入端。圖7時鐘芯片DS1302的引腳圖其中:X1、X2:32.768KHz晶振接入引腳。GND:地。RST:復位引腳,低電平有效,操作時高電平。I/O:數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳,具有三態(tài)功能。SCLK:串行時鐘輸入引腳。Vcc1:工作電源引腳。Vcc2:備用電源引腳。圖8時鐘芯片DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS1302在每次進行讀、寫程序前都必須初始化,先把SCLK端置"0",接著把RST端置"1",最后才給予SCLK脈沖;DS1302中與時間、日期有關(guān)的寄存器共有12個,其中7個存放數(shù)據(jù)的格式為BCD碼格式。第三部分系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)3.1主程序主程序負責系統(tǒng)的初始化,數(shù)據(jù)由液晶顯示器輸出顯示,同時檢測按鍵是否按下,沒有按鍵按下就進入DS1302中的時間來日期。主程序的流程圖如圖9所示:圖9主程序流程圖程序進入主函數(shù),就對LCD1602進行初始化,顯示初始化時間,然后進入WHILE循環(huán),判斷是否有按鍵按下,若有則進入調(diào)節(jié)模式,時間停止運行,可以通過按鍵對時間進行效對,若沒有鍵按下,那么時間繼續(xù)運行,時刻對DS1302的有關(guān)時間的寄存器進行讀操作,將時間顯示在LCD上。3.2簡易萬年歷電路仿真3.2.1Protues仿真軟件介紹Proteus是一種功能強大的電子設(shè)計自動化軟件,提供智能原理圖設(shè)計系統(tǒng)、SPICE模擬電路、數(shù)字電路及MCU器件混合仿真系統(tǒng)和PCB設(shè)計系統(tǒng)功能。其不僅可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)的電路分析實驗、模擬電子線路實驗、數(shù)字電路實驗等,而且可以仿真嵌入式系統(tǒng)的實驗,其最大的特色在于可以提供嵌入式系統(tǒng)〔單片機應(yīng)用系統(tǒng)、ARM應(yīng)用系統(tǒng)的仿真實驗,這也是其它任何仿真軟件無力所及的。例如,其支持單片機和周邊設(shè)備,可以仿真51系列、8086、AVR、PIC、Motorola的68系列等常用的MCU,并提供周邊設(shè)備的仿真,例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件庫,有RAM、ROM、鍵盤、馬達、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件等。在編譯方面,它也支持Keil和MPLAB等多種編譯器。3.2.2仿真電路圖單片機模擬的簡易萬年歷仿真圖如下:圖10系統(tǒng)仿真電路圖在LCD液晶上顯示秒、分、時、星期、日、月、年如圖10單片機的P1.0~P1.7對應(yīng)于液晶顯示器的D0~D7;四個按鍵對應(yīng)于單片機的P2.1~P2.4的作用分別是:從秒開始,P2.1對應(yīng)的按鍵每按下一次,光標就移動一次;P2.2對應(yīng)的按鍵每按下一次,則光標所在的數(shù)值加一;P2.3對應(yīng)的按鍵每按下一次,光標所在的數(shù)值減一;P2.4對應(yīng)的按鍵按下,液晶顯示器上的時間恢復程序中設(shè)定的初值。第四部分安裝調(diào)試4.1系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試判斷單片機芯片及時鐘系統(tǒng)是否正常工作有一個簡單的辦法,就是用萬用表測量單片機晶振引腳〔18、19腳的對地電壓,以正常工作的單片機用數(shù)字萬用表測量為例:18腳對地約2.24V,19腳對地約2.09V。對于懷疑是復位電路故障而不能正常工作的單片機也可以采用模擬復位的方法來判斷,單片機正常工作時第9腳對地電壓為零,可以用導線短時間和+5V連接一下,模擬一下上電復位,如果單片機能正常工作了,說明這個復位電路有問題。把焊接好的LCD液晶顯示器的顯示電路,用線引出接口連接至單片機的I/O口。實物連接如圖11、圖12所示。圖11圖124.1.1調(diào)試步驟1、按圖連接好線路,為了確保液晶顯示器能夠?qū)?yīng)顯示,實驗時,對P1口的接線做了調(diào)整。P1口接液晶顯示器的D0~D7,P2.1~P2.4接四個按鍵,還有一個按鍵接單片機的復位鍵RST。2、從主函數(shù)單元開始連續(xù)運行,觀察液晶顯示器的顯示情況,如果有偏差,則單步運行或斷點運行,進行調(diào)試,直至滿足設(shè)計要求。3、調(diào)試完顯示后,從主函數(shù)開始連續(xù)運行,觀察液晶顯示器顯示的是否正常,如果不正常,則運用單步運行或斷點運行進行分析和調(diào)試,直至滿足要求。4、整體運行,觀察時間顯示是否都符合要求,如果不符合,則再調(diào)試。直至滿足要求。5、時間顯示滿足要求后,通過調(diào)節(jié)四個按鍵來設(shè)定時間;通過調(diào)節(jié)萬能板上的可變電阻器來調(diào)節(jié)液晶顯示器的亮度;4.1.2故障及處理〔1液晶顯示器1602出現(xiàn)亂碼處理方法:在時鐘芯片1302的I/0上加一個10K的電阻?!?液晶顯示器上顯示的時間不清楚處理方法:調(diào)節(jié)變阻器。〔3按鍵不靈處理方法:消抖,在程序的按鍵子程序處加延時程序。課程設(shè)計總結(jié)通過近一個月的課程設(shè)計,我感觸頗深,對抽象的理論有了更深刻的認識。使我加深了對單片機的認識,并且熟悉了單片機系統(tǒng)的設(shè)計流程,收獲豐碩。功能上基本達標:時鐘的顯示,調(diào)時功能。時鐘顯示功能,精確度完全可以滿足日常生活顯示時間的需要;調(diào)時功能,方便快捷。硬件設(shè)施基本合乎要求,軟件設(shè)計可以配合硬件實現(xiàn)其功能。這次課程設(shè)計還使我認識到了,電路設(shè)計需要耐心,需要一種整體的思維,而且遇到點問題是很正常的,關(guān)鍵是要學會分析問題,解決問題,不斷積累經(jīng)驗。技術(shù)在不斷進步,機械式時鐘已經(jīng)被淘汰,取而代之的是具有高度準確性和直觀性且無機械裝置,具有更長的使用壽命等優(yōu)點的電子時鐘。電子時鐘更具人性化,更能提高人們的生活質(zhì)量,更受人們歡迎。機械時代已經(jīng)遠去,電子時代已經(jīng)到來。做為新時代的我們,更應(yīng)該提高自身能力,適應(yīng)新時代的發(fā)展。知識來自實踐,多從生活中探尋所需要的。從這次的論文設(shè)計中,我真正的體會到,知識的重要性,特別是要理論聯(lián)系實際,把我們所學的理論知識運用到實際生活當中,要用知識改變一切。參考文獻[1]張迎新.單片機初級教程——單片機基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006,08.[2]周興華.手把手教你學單片機C語言程序設(shè)計[M].北京:北京航空航天大學出版社,2007,10.[3]張毅剛,彭喜元,董繼承.單片機原理及應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2009,11.[4]余錫存,曹國華.單片機原理及接口技術(shù)[M].XX:XX電子科技大學出版社,2000,7.[5]王暉,薛永存.基于MCS-51單片機的復位電路抗干擾分析與設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2006,<08>.[6]侯坤,徐志永.MCS—51控制的LED顯示系統(tǒng)[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2006,<14>.[7]黎暉,魏光輝,湯小慷.單片機復位電路的可靠性與抗干擾分析[J].兵工自動化,2007,<02>.[8]史艷瓊,楊國詩.常見的幾種單片機復位電路分析[J].XX師范學院學報,2004,<03>.[9]皇禎平.微機控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)應(yīng)用[J].電腦與信息技術(shù),2000,<05>.[10]庫志強,張錫兵,楊揚.基于單片機的溫濕度控制系統(tǒng)[J].機電信息,2006,<12>.[11]包國彬,張建民,劉嬴.單片機復位電路的設(shè)計與分析[J].光電技術(shù)應(yīng)用,2005,<03>.原程序#include<reg51.h> #defineucharunsignedchar #defineuintunsignedint sbitlcden=P3^6; sbitlcdrs=P3^5; sbitanj1=P2^1; sbitanj2=P2^2; sbitanj3=P2^3;uintcount,anxia,xq,ri,yue,nian,nian1,nian2,i,a,miao,shi,fen;ucharcodetable[]="2011-02-011"; //初始化液晶顯示ucharcodetable1[]="00:00:00";ucharcodeyue1[]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}; //平年月的天數(shù)ucharcodeyue2[]={31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}; //潤年月的天數(shù) voiddelay<uintz> //延時函數(shù) { uintx,y; for<x=0;x<z;x++> { for<y=0;y<121;y++> {;}; }; } voidwrite_com<uintcom> //寫命令函數(shù) { lcdrs=0; P1=com; delay<5>; lcden=1; delay<5>; lcden=0; } voidwrite_data<uintdate>//寫數(shù)據(jù)函數(shù) { lcdrs=1; P1=date; delay<5>; lcden=1; delay<5>; lcden=0; } voidinit<> //初始化 { lcden=0; write_com<0x38>; //8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移雙行顯示 write_com<0x0c>; //顯示屏開光標不出現(xiàn)不閃 write_com<0x06>; //光標右移一格,AC加1,字符全部不動 write_com<0x01>; //清屏 for<a=0;a<16;a++>//顯示數(shù)組table { write_data<table[a]>; delay<1>; }; write_com<0x80+0x40>;//寫地址液晶第2行首位 for<a=0;a<11;a++> //顯示數(shù)組table1 { 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