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1、 单片机原理与应用课程设计题 目： 系 部： 专 业： 班 级： 学生姓名: 学 号: 指导教师: 2013年 12 月 22 日目 录1 设计任务与要求11. 1 设计任务112 设计要求12 设计方案121 设计思路122 芯片选择12.2.1 单片机STC89C5212.2.2 DS1302芯片22.2.3 LED数码管2 2.2.4 MAX232功能简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 2.2.5 74LS174功能简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 硬件电路设计531 电
2、路设计框图532 主要单元电路的设计53.2.1 单片机主控制模块的设计53.2.2 时钟电路模块的设计63.2.3 显示模块电路. 64 主要参数计算与分析741 计算与分析75 调试过程751 硬件调试75.1.1 硬件电路故障75.1.2 硬件调试方法752 软件调试85.2.1 软件电路故障85.2.2 软件调试方法86 结论97 附录107.1 电子日历PCB图107.2 电子日历实物图10 7.3 元件清单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 7.4 源程序. . . . . . . . . .
3、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 参考文献24 / 文档可自由编辑打印1 设计任务与要求1. 1 设计任务 本课题实验主要采用STC89C52芯片和DS1302芯片与LCD1602液晶显示屏等芯片来完成一个简易的电子万年历。改万年历可以显示年月日、时分秒，并且年月日与时分秒可以通过手动翻页显示。12 设计要求设计一个以单片机为核心的电子万年历，可实现功能：（1） 显示年、月、日、时、分和秒功能；（2） 具备年、月、日、时、分和秒校准功能；2 设计方案21 设计思路系统分为主控模块、时钟电路模块、温度检测模块、按键扫描模块、LCD显示模块、电
4、源电路、复位电路、晶振电路等模块。主控模块采用AT89C51单片机，按键模块用四个按键，用于调整时间，显示模块采用LCD1602，时钟电路模块采用DS1302时钟芯片实现对时间、日期的操作。22 芯片选择2.2.1单片机(AT89C52)（一）AT89C52的介绍AT89C52单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O接口电路等一台计算机所需要的基本功能部件，AT89C52单片机内包含下列几个部件：（1） 一个8位CPU；（2）一个片内振荡器及时钟电路；（3）4K字节ROM程序存储器；（4）128字节RAM数据存储器；（5）两个16位定时器/计数器；（6
5、）可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储器空间的控制电路；（7）32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）；（8）一个可编程全双工串行口；（9）具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构。（二） AT89C52单片机的部分管脚说明：AT89C52单片机采用40条引脚双列直插式器件，引脚除5V（ 40脚）和电源地（ 20脚）外，其功能分为时钟电路、控制信号、输入/输出三大部分： STC89C52引脚图 STC89C52实物图（三）另外介绍一下输入输出引脚（本系统只用到P0、P1、P2口）：(1) P0端口P0.0-P0.7 是一个8位漏极开路型双向I/O端口，端口置1（对端口写1）时作
6、高阻抗输入端。作为输出口时能驱动8个TTL。对内部Flash程序存储器编程时，接收指令字节;校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。(2) P1端口P1.0P1.7是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部Flash程序存储器编程时，接收低8位地址信息。(3) P2端口P2.0P2.7是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。
7、对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变2.2.2 DS1302芯片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、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。图2.2.2 DS1302引脚功能图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
8、况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302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。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/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据传送的方法。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
9、。上电运行时，在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。2.2.3 LED数码管本课程设计采用共阳极数码管2.2.4 MAX232第一部分是电荷泵电路:由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9
10、脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从11引脚（T1IN）、10引脚（T2IN）输入转换成RS-232数据从14脚（T1OUT）、7脚（T2OUT）送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从13引脚（R1IN）、8引脚（R2IN）输入转换成TTL/CMOS数据后从12引脚（R1OUT）、9引脚（R2OUT）输出。第三部分是供电:15脚GND、16脚VCC（+5v）。2.2.5 74LS174 74LS164为8位移位寄存器,其主要电特性的典型值如下：54/74164185mW54/74LS16480mW当清除端（CLEAR）为低电
11、平时，输出端（QAQH）均为低电平。串行数据输入端（A，B）可控制数据。当A、B任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0为低电平。当A、B有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0的状态。引脚：CLOCK：时钟输入端CLEAR：同步清除输入端（低电平有效）A，B：串行数据输入端QAQH：输出端3 硬件电路设计31 电路设计框图LED数码管显示电路电源驱动电路DS1302时钟控制电路STC89C52RC单片机主控电路手动键盘控制电路图3.1 电路设计框图32 主要单元电路设计单元电路的设计包括主控制系统、时钟电路模块、显示模块
12、、复位电路和稳压电路的设计。3.2.1 单片机主控制模块的设计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30PF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30PF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。图3.2.1 主控制系统3.2.2 时钟电路模块的设计如图所示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或Vcc2两者中的较大者供电。当V
13、cc2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。I/O为串行数据输入端（双向）。SCLK始终是输入端。图3.2.2 DS1302的引脚图3.2.3 显示模块电路显示电路采用3位共阳极LED数码管。内部的三个数码管共用adp这8根数据线，共有12个引脚，引脚排列依然是从左下角的那个脚（1脚）开始，以逆时针方向依次为112脚。数码显示管需要74LS164来驱动。 图3.2.3 数码管与74LS164驱动电路 4 主
14、要参数计算与分析41 计算与分析本设计完成了设计任务的所有要求。单片机采用STC89C52，编译环境为keil，程序使用C语音进行编写。电路设计使用proteus仿真软件进行仿真调试，在Altium Designer上设计原理图并绘制PCB图。设计硬件制作比较顺利。接着，主要是程序的调试。程序调试的难点在于设计的功能模块过多，程序结构比较复杂，使得调试起来比较费时间。完成设计任务的要求1：显示年月日、时分秒。2：具有可调整日期和时间功能。5 调试过程51 硬件调试单片机应用系统的硬件和软件调试是交叉相互进行的，但通常是先排除样机中明显的硬件故障，尤其是电源故障，才能安全地和仿真器相连，进行综合调试。5.1.1 硬件电路故障（1）错线、开路、短路解决方法：在画原理图时仔细检查、校正即可解决。（2）元器件损坏解决方法：在设计过程中要明确各元器件的工作条件，严格按照元器件正常工况下进行操作，损坏的元器件要及时更换，以免损坏其
