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1、河北化工医药职业技术学院毕业论文I摘摘 要要 本文借助电路仿真软件 Protues 对基于 AT89S51 单片机的电子万年历的设计方法及仿真进行了全面的阐述。该电子万年历在硬件方面主要采用 AT89C51 单片机作为主控核心，由 DS1302 时钟芯片提供时钟、1602LCM 点阵液晶显示屏显示。AT89C51 单片机是由Atmel 公司推出的，功耗小，电压可选用 46V 电压供电；DS1302 时钟芯片是美国DALLAS 公司推出的具有涓细电流充电功能的低功耗实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且 DS1302 的使用寿命长，误差小；数字
2、显示是采用的 LED 液晶显示屏来显示，可以同时显示年、月、日、星期、时、分、秒等信息。此外，该电子万年历还具有时间校准等功能。在软件方面，主要包括日历程序、时间调整程序，显示程序等。所有程序编写完成后，在 Keil 软件中进行调试，确定没有问题后，在 Proteus 软件中嵌入单片机内进行仿真。论文主要研究了液晶显示器 LCM 及时钟芯片 DS1302，温度传感器 DS18B20 与单片机之间的硬件互联及通信，对数种硬件连接方案进行了详尽的比较，在软件方面对日历算法也进行了论述。研究结果表明，由于万年历的应用相当普遍，所以其设计的核心在于硬件成本的节约软件算法的优化，力求做到物美价廉，才能拥
3、有更广阔的市场前景。关键词：关键词：单片机；DS1302；DS18B20；LCM1602单片机在万年历的应用II目目 录录第第 1 1 章章 方案设方案设计计.11.1 单片机芯片的选择.11.2 显示模块选择方案和论证.11.3 时钟芯片的选择方案和论证.11.4 温度传感器的选择方案与论证.21.5 电路设计最终方案决定.2第第 2 2 章章 系统的硬件设计与实现系统的硬件设计与实现.32.1 电路设计框图.32.2 系统硬件概述.32.3 主要单元电路的设计.42.3.1 AT89S51 单片机主控制模块的设计.42.3.2 单片机中断系统.62.3.3 时钟电路模块的设计.82.3.4
4、 温度采集模块设计.92.3.5 显示模块的设计.102.3.6 DS1302 原理及说明.112.3.7 LCM1602 工作原理及说明.132.3.8 系统仿真电路.14第第 3 3 章章 系统的软件设计系统的软件设计.163.1 程序流程框图.16河北化工医药职业技术学院毕业论文III3.2 子程序.18单片机在万年历的应用IV第第 4 4 章章 系统测试系统测试.194.1 硬件测试.194.2 软件测试.19总结总结.19致谢致谢.21参考文献参考文献.22附录：程序附录：程序.23单片机在万年历的应用0第第 1 章章 方案设计方案设计1.11.1 单片机芯片的选择单片机芯片的选择本
5、设计采用 AT89S51 芯片作为硬件核心，该芯片采用 Flash ROM，内部具有 4KB ROM存储空间,相对于本设计而言程序空间完全够用。能于 3V 的超低压工作,而且与 MCS-51系列单片机完全兼容,而且运用于电路设计中时具备 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，避免芯片的多次拔插对芯片造成的损坏。1.21.2 显示模块选择方案和论证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：
6、采用 LED 数码管动态扫描,LED 数码管价格虽适中,对于显示数字也最合适,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。但是由于数码管动态扫描需要借助74LS164 移位寄存器进行移位，该芯片在电路调试时往往会有很多障碍，所以不采用 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,显示多样,清晰可见3,对于电子万年历而言，一个 1602 的液晶屏即可，价格也还能接受,需要的接口线较多,但会给调试带来诸多方便，所以此设计中采用 LCD1602 液晶显示屏作为显示模块。1.31.3 时钟芯片的选择方案和论证时钟芯片的选择方案和论证
7、方案一：河北化工医药职业技术学院毕业论文1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。采用此种方案虽然可以减少时钟芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。方案二：采用 DS1302 时钟芯片实现时钟，DS130 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、周日、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
8、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/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通 32.768kHz 晶振。因此，本设计中采用 DS1302 提供时钟。.4.4 温度传感器的选择方案与论证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，可以避免 A/D 模数转换模块，降低硬件
