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1、单片机课程设计1单片机原理及接口技术课程设计报告书题目名称：智能时钟姓 名：学 号：班 级：指导教师：淮海工学院理学院光信息系单片机课程设计2一、 系统设计内容1.1：设计要求：以 AT89C51 单片机为核心，制作一个 LCD 现实的智能电子钟（1） 该电子钟可以显示年、月、日、时、分、秒；（2） 闰年自动判断；（3） 计时精度的误差要 1 秒/月（具有微调设置） ；（4） 键盘采用动态扫描方式查；1.2：本设计可实现的具体功能智能电子钟的原理主要有 4 部分组成。（1） 单片机的外围设备，即单片机最小系统，此部分是保证单片机能正常工作的必要部分；（2） 显示部分，即 LCD 显示，本次设计
2、的智能电子钟 LCD 除了可以显示本次课程设计的要求，即显示年月日星期等外，还可以实时显示温度；（3） 时钟芯片 DS1302，DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和 31 字节静态 RAM，其能够计算 2100 年之前的年、月、日、星期、时、分、秒，具有闰年自动调整能力；（4） 温度传感器 DS18B20 部分，该部分主要对当时温度进行实时采集，并传送到时钟显示部分；（5） 按键部分：按键是对时钟各部分的调整，模式键：可以切换到对年、月、日、星期、时、分、秒的调整；加 1 键，减 1 键，分别对各部分进行加 1 减 1 操作；二、 总体设计DS1
3、8B20 简介（1） 适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V ，在寄生电源方式下可由数 据线供电；（2） 独特的单线接口方式，DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯；（3） S18B20 支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温；（4） 温范围55+125，在-10 +85时精度为0.5；（5） 负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。单片机课程设计3LCD1602 简介（1） 液晶显示屏是以若干个 58 或 511 点阵块组成的显示字符群。每个点阵块为一个字符位，字符
4、间距和行距都为一个点的宽度。（2） 具有 64 个字节的自定义字符 RAM，可自定义 8 个 58 点阵字符或四个 511 点阵字符。（3） 具有 80 个字节的 RAM。（4） 标准的接口特性，适配 M6800 系列 MPU 的操作时序。（5） 模块结构紧凑、轻巧、装配容易。（6） 单+5V 电源供电。低功耗、长寿命、高可靠性。（7） 接口引脚功能引脚号 符号 状态 功 能1 Vss 电源地2 Vdd +5V 逻辑电源3 V0 液晶驱动电源4 RS 输入 寄存器选择 1：数据；0：指令5 R/W 输入 读、写操作选择 1：读；0：写6 E 输入 使能信号7 DB0 三态 数据总线（LSB）8
5、 DB1 三态 数据总线9 DB2 三态 数据总线10 DB3 三态 数据总线11 DB4 三态 数据总线12 DB5 三态 数据总线13 DB6 三态 数据总线单片机课程设计414 DB7 三态 数据总线（MSB）15 LEDA 输入 背光+5V16 LEDK 输入 背光地注：15、16 两管脚用于带背光模块，不带背光的模块这两个管脚悬空不接。DS1302 简介DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V5.5V。采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用
6、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 318 的用于临时性存放数据的 RAM 寄存器。DS1302 是 DS1202 的升级产品，与 DS1202 兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。单片机上电启动时，蜂鸣器长响一次，并且显示初始化时间，以及DS18B20 采集到的温度。此时按下模式键，蜂鸣器响一下，当前时间暂停，并且光标移动，表明该位可以调整，再按下设置键可以对下一位进行调整，当设置键循环一次时，调整结束，当前时间开始走时。三、 硬件设计3.1：单片机最小系统单片机课程设计5该电路是能够让单片机正常工作
7、的必要外围设备，X2 为 11.05926MHz 的晶振，为单片机提供脉冲信号3.2：显示电路RS,RW,E 三个管脚是 LCD 的控制端，控制 LCD 进行寄存器的选择以及读写操作，控制 LCD 的显示模式，D0D7 分别为 LCD 的数据端口，因为用 P0 口作为数据端口，所以需要加一个 10k 的上拉电阻3.3：DS1302 电路单片机课程设计6X1 为 32.768kHz（2 15）的晶振，其主要作用是产生基准时钟信号的晶振，这个晶振与芯片内部的电路组成振荡器，经过分频可以得到精确地秒信号。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。DS13
8、02由 Vcc1 或 Vcc2 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。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 RST 置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O 引脚变为高阻态。上电运行时，在
9、Vcc2.0V 之前， RST 必须保持低电平。只有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST 置为高电平。I/O 为串行数据输入输出端 (双向)，后面有详 细说明。SCLK 为时钟输入端。 3.4：DS18B20 电路DQ 为数字信号输入/输出端； GND 为电源地； VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地） 。3.5：按键电路单片机课程设计7如图所示，设置键，加 1 键，减 1 键分别接单片机的 P1.5，P1.6，P1.7，通过按键对时钟进行调整3.6：蜂鸣器电路如图所示，蜂鸣器用一个 PNP 型三极管驱动，用 5v 电源供电。四、 元件清单器件名称 型号 数量AT89C5
10、1 单片机 132.768KHz 1晶振11.05926MHz 130pF 2电容电解电容 10uF 1300 11k 1电阻10k 上拉电阻 1按键 3DS1302 1单片机课程设计8DS18B20 1LCD1602 1蜂鸣器 无源 1五、 遇到的问题这次的课程设计作品不是一个完美的作品，还有很多问题没有解决掉，温度问题就是一个最大的问题：DS18B20 总是采集不到温度数据。在以后的日子里，我将会继续学习关于 18B20 的知识，争取把在此次课程设计中遇到的关于 18B20 的问题解决掉！当然，这次的作品还有许多需要改进的地方，比如我的时钟系统没有闹钟功能，没有高温报警功能等等。如果要扩展
11、本次的时钟系统功能的话，可以扩展闹钟功能，并且可以设置几个闹钟，闹钟的声音可以播放音乐，闹钟功能可以设置成只响一次还是每隔几分钟响一次。时间显示部分如果能让时间与星期同步就好了，比如把时间调到某年某月某日，则该日对应的星期自动调整，即星期与日期的调整时同步的，调整了时间也就是相当于调整了星期。六、 心得体会通过此次的课程设计，我更深刻的理解单片机这门课程动手实践的重要性，同时也学到了书本上没有讲到的许多知识。单片机是一门实践性很强的课程，只有亲自动手才能把自己的想法实现出来。其实我感觉电路的调试才是最难的部分，软件设计不会的可以对症下药，可以上网、去图书馆查资料，最终都可以解决，可是实物硬件调
12、试却不是那么简单的，很多时候我们并不知道到底哪里出了错，从而无从何下手。更要命的是软件仿真提供的是一个完全理想化的环境，仿真成功的电路实际并不一定可以成功，有很多驱动电路软件仿真时没有也可以正常运行，可是实物焊接的时候就不可以，这一点也是比较难解决的问题。首先我们不知道有些驱动电路怎么连接，其次我们有时根本就不知道某些器件还需要驱动电路，因为很多驱动电路书上没有提到，所以我们也没有驱动电路的意识。所以此次的课程设计我明白了，在做实验之前，一定要先上网或去图书馆查资料，看看别人的硬件实物图是怎么连接的，并且要明白别人为什么要这么连，如果换个驱动可不可以呢？硬件实物图的每一部分都要先搞得明明白白，
13、清清楚楚才行，不然在焊接的时候不管你多么认真，最后都不会成功的，因为很有可能你的驱动电路就没有焊！在以后的实验中，我会充分做好前期工作，我现在觉得那才是实验的最重要的部分！整体电路图单片机课程设计9p12p15p16p17 p10p1p13p2p15p16p17p2p3p1p10p12p13p21p20p201p3XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0./AD039P0.1/A138P0.2/AD237P0.3/A336P0.4/AD435P0.5/A534P0.6/AD63P0.7/A732P1.01P1.2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P
14、1.78P3.0/RXD10P3.1/TX1P3.2/INT012P3./IT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/W16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A92P2./A1023P2.3/A124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51D71463D5124D31029D1807E6RW5S4VS1D2VE3LCD1LM016L234567891RP120R130RST5SCLK7I/O6X12X23VC18V21U3DS1302X1CRYSTAL3.0DQ2VC3GN1U2DS18B20设 置加 1键减 1键X2CRYSTALC130pC230pC310uR21kBUZ2BUZERQ12N2907七、 参考文献1(教材)2北京工业大学出版社 皮大能 南光群 刘金华 编著
