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1、多功能电子万年历摘 要本设计以单片机 AT89s52和时钟芯片 DS1302为核心，设计了一款多功能电子万年历。不同于单片机提供的定时计数器， DS1302时钟芯片具有涓细电流充电功能， 可以对年、 月、 日、周日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能。最重要的是，相对于单片机的定时计数器， DS1302在时间的读写方面误差要小很多。 设计对多功能电子万年历采用 LCD12864实现数字和文字的同步显示，可以显示年、月、日、星期、时、分、秒和温度等信息，与此同时通过内部程序指令还具有时间校准功能。关键词：时钟电钟； DS1302； DS18B20； LCD12864；单片机2 目录 一
2、、设计要求与方案论证 , 4 1.1 设计要求 , 4 1.2 系统基本方案选择和论证 , 41.2.1 单片机芯片的选择方案和论证 , 4 1.2.2 显示模块选择方案和论证 , 4 1.2.3 时钟芯片的选择方案和论证 , 4 1.2.4 温度传感器的选择方案与论证 , 5 1.3 电路设计最终方案决定 , , 5 二 . 系统的硬件设计与实现 , 52.1 电路设计框图 , 52.2 系统硬件概述 , 52.3 主要单元电路的设计 , 6 2.3.1 单片机主控制模块的设计 , 62.3.2 时钟电路模块的设计 , 6 2.3.3 温度采集模块设计 , 72.3.4 电路原理及说明 ,
3、72.3.5 显示模块的设计 , 9三、系统的软件设计 , 103.1 程序流程框图 , 103.2 子程序的设计 , , 123.2.1 DS18B20 温度子程序 , 123.2.2 读 / 写 DS1302子程序 , 14 3.2.3 LCD12864 显示子程序 , 16四 . 指标测 , 194.1 测试仪器 , 194.2 硬件测试 , , 20 4.3 软件测试 , , 20 4. 测试结果分析与结论 , , 204.4.1 测试结果分析 , , 204.4.2 测试结论 , , 20 五、作品心得总结 , , 21六、致谢词 , , 22 参考文献 , , 22 附录一： 系统
4、电路图 , , 23 附录二： 系统使用说明书 , 24 附录三 ： 系统程序清单 , 25 3 一、设计要求与方案论证1.1 设计要求 ：（ 1）能显示阳历年、月、日、星期、小时、分、秒，当年是闰年是会显示闰年。（ 2）显示模块采用 LCD液晶显示，要求能用按键调整时间。（ 3）能显示阴历年、月、日。（ 4）具有定时报警功能，能够进行整点和半点语音报时。（ 5）能显示当前室内温度1.2 系统基本方案选择和论证1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证：方案一 : 采用 89C51芯片作为硬件核心，采用 Flash ROM，内部具有 4KB ROM 存储空间 , 能于 3V的超低压工作 , 而且与
5、 MCS-51 系列单片机完全兼容 , 但是运用于电路设计中时由于不具备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一定的损坏。方案二 : 采用 AT89S52,片内 ROM全都采用 Flash ROM；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 8KB ROM 存储空间，同样具有 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，所以不会对芯片造成损坏。所以选择采用 AT89
6、S52作为主控制系统 . 1.2.2 显示模块选择方案和论证：方案一：采用点阵式数码管显示， 点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成， 对于显示文字比较适合 , 如采用在显示数字显得太浪费 , 且价格也相对较高 , 所以也不用此种作为显示 . 方案二：采用 LED数码管动态扫描 ,LED 数码管价格适中 , 对于显示数字最合适 , 而且采用动态扫描法与单片机连接时 , 占用的单片机口线少。 但是在用程序实现功能显示时候程序繁琐冗长，且不具备显示文字功能，所以设计中不采用 LED数码管作为显示。方案三：采用 LCD液晶显示屏 , 液晶显示屏的显示功能强大 , 可显示大量文字 , 图形 , 显示
7、多样 , 清晰可见 , 性价比高。 鉴于本次设计实验显示内容较多 , 并且从程序操纵精简方向考虑， 所以在此设计中采用 LCD液晶显示屏 . 本次设计选用 LCD12864做显示模块。1.2.3 时钟芯片的选择方案和论证：方案一：直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。4 方案二：采用 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、年以及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
8、 2.5V 5.5V 范围内， 2.5V 时耗电小于 300nA. 本次设计选用 DS1302时钟芯片。 .2.4 温度传感器的选择方案与论证 : 方案一：使用热敏电阻作为传感器， 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变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行 A/D 转换。此设计方案需用 A/D 转换电路，增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。方案二：采用数字式温度传感器 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，易于与单片机连接，可以去除 A/D 模块，降低硬件成本，简化系统电路
9、。另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。本次设计采用 DS18B20 做温度传感器。1.3 电路设计最终方案决定综上各方案所述 , 对此次作品的方案选定 : 采用 AT89S52 作为主控制系统 ; DS1302 提供时钟显示， DS18B20 做为温度传感器 ;LCD12864 液晶显示作为显示模块。二 . 系统的硬件设计与实现2.1 电路设计框图2.2 系统硬件概述本电路是由 AT89S52单片机为控制核心，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提供，它是一种高性能、低功耗、带 RAM的实时时钟电路，它可以对年、 月、 日、 周日、
10、时、 分、 秒进行计时， 具有闰年补偿功能， 工作电压为 2.5V 5.5V。采用三线接口与芯片 CPU进行同步通信， 并可采用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 的用于临时性存放数据的 RAM寄存器。可产生年、月、日、周日、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能； 温度的采集由 DS18B20构成； 显示部份由 LCD液晶显示器对文字和数字进行同步显示。AT89S52 主控制模块DS1302 时钟模LCD12864 液 晶显 示 器 显 示 模温度采集模块键盘模块5 2.3 主要单元电路的设计2.3.1 单片
11、机主控制模块的设计AT89S52单片机为 40 引脚双列直插芯片 , 共有 4 个 8 位的 I/O 口（ P0、 P1、 P2、 P3） ，每一条 I/O 线都能独立地作输出或输入。单片机的最小系统如下图所示 ,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 . 如图 -1 所示：图 -1 AT89S52 主控制系统2.3.2
12、时钟电路模块的设计图 -2 示出 DS1302的引脚排列，其中 Vcc1 为后备电源， Vcc2 为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 DS1302由 Vcc1（ 8 脚）或 Vcc2（ 1 脚）两者中的较大者供电。 当 Vcc2 大于 Vcc1+0.2V 时， Vcc2 给 DS1302供电。 当 Vcc2 小于 Vcc1 时， DS1302由 Vcc1 供电。 X1 和 X2 是振荡源，外接 32.768KHz 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： 首先， RST接通控制逻辑，允许地址 / 命令序
13、列送入移位寄存器；其次， RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当 RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对 DS1302进行操作。如果在传送过程中 RSTS置为低电平，则会终止此次数据传送， I/O 引脚变为高阻态。上电动行时，在 Vcc大于等于 2.5V 之前， RST必须保持低电平。 中有在 SCLK 为低电平时， 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。6 图 -2 DS1302的引脚图2.3.3 温度采集模块设计如图 -3 所示。采用数字式温度传感器 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， 使用 PB0 与 DS18B20的 I/O 口连接加一个上拉电阻 ,Vcc 接电源 ,GND 接地。图 -3 DS18B20 温
