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1、-单片机技术及其应用 课程设计报告题目： 万年历的设计班级： 120302*：1203010216姓名：涂划同组人员： 汤吉鑫、高翔、王正提指导教师：薛莲 二0一四年九月二十七日目 录1课程设计目的42课程设计题目描述和要求43.课程设计报告内容53.1 设计思路53.2设计过程53.3电路的仿真及调试174.总结185.指导教师意见19参考书目19程序代码20. z.-1课程设计目的在学习单片机后，我们深知它在我们的生活中无处不在，而社会更好的发展需要当代知识分子不懈的努力。在理论知识的充溢后，我们必须通过实践来更好的掌握单片机技术，只有自己动手通过单片机做出自己想做的东西，才可证明我们对单
2、片机能够灵活的运用。在理论与实践结合的情况下我们可在此次设计小作品中自己查阅资料并自己仿真电路编写程序设计出完整的单片机电路。在完成课程设计的过程中我们可提升自己对电路的分析能力，及编译程序的能力，并且可以增强我们布局电路的意识，从而让我们自己全面的运用到学过的知识，让自己在今后的发展中能好的学以致用。2课程设计题目描述和要求我们选择的课题为：万年历的设计。随着当今世界经济的快速发展和信息化时代的来临，各种各样的小型智能家电产品陆续出现在我们的生活当中；电子万年历作为一种功能十分强大的日常计时工具，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
3、命长，误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、星期、时、分、秒等信息，还具有时间校准等功能，已逐步的出现在我们的日常生活中。一般日常生活中大都使用的是纸质日历，纸质日历显示效果不太好并且使用寿命不长，造成了一定的资源浪费。针对传统的纸质日历局限性，本论文设计了一款基于单片机的电子万年历系统；本设计以STC89C52单片机为核心，构成系统主控制电路，全部信息用12864液晶显示；时间、日期调整、闹铃及界面的切换由三个独立按键来实现，并可对闹铃开关进行设置。日历能显示阳历和阴历年、月、日以及星期、时、分、秒。电子万年历采用智能电子控制和显示技术，改善了纸制日历的缺陷。
4、它集时间、日期、星期等功能于一身，具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。本次的课程设计题目要求为：采用51系列单片机和LCD12864液晶显示屏设计一个万年历，能够实现年、月、日、农历、星期、时间和定时的功能。主要功能如下：（1）、显示年、月、日，时、分、秒和星期，并有相应的农历显示；（2）、可通过键盘自动调整时间；（3）、具有闹钟功能；（4）、能够显示环境温度，误差小于1；（5）、计时精度：月误差小于20s。3.课程设计报告内容3.1 设计思路（1）根据设计要求，选择AT89C52单片机为核心控制器件。（2）时钟芯片采用DS13
5、02实现计时的功能。（3）采用DS18B20温度传感器与单片机P2.6口相连实现温度显示功能。（4）使用一个PNP三极管作为蜂鸣器的驱动，接P2.7口实现闹钟功能。3.2设计过程硬件设计（1）系统模块根据系统功能要求，可大致画出系统所需硬件结构框图如图3-1所示：图3-1 系统功能模块图主控模块采用性价比较高的AT89S52单片机芯片，在其内部烧写好程序，可通过程序的运行控制测温模块进行测温；测温模块主要是由DS18B20构成，将其与所测对象进行接触即可获取被测对象的温度数据，而所测得的温度和时钟芯片测得的实时日历将通过显示模块的液晶显示器以数字形式显示；单片机调用程序，读取DS1302内寄存
6、器，可以得到万年历的时间数据，经过程序处理就可以输出在LCD上；键盘电路可对实时日历进行调整；蜂鸣器可以在作为声音提醒。（2）单片机模块AT89S52是ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚，它集Flash存储器既可在线编辑（ISP）也可用传统方法进行编辑及通用8位微处理器于单片芯片中，功能强大AT89S52单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。器管脚图如图3-2：图3-2AT89S52管脚图在本系统中，AT89S52单片机内部的功
7、能单元已经能够满足系统设计需要，不需要系统扩展。AT89S52具有以下的特点:主要性能 与MCS-51单片机产品兼容 8K字节在系统可编程Flash存储器 1000次擦写周期 全静态操作：0Hz33Hz 三级加密程序存储器 32个可编程I/O口线 三个16位定时器/计数器 八个中断源 全双工UART串行通道 低功耗空闲和掉电模式 掉电后中断可唤醒 看门狗定时器 双数据指针 掉电标识符 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在
8、系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。（3）时钟模块DS1302为美国DALLAS公司的一种实时时钟芯片，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32.768Hz晶振。它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。DS1302 用于数据记录，特别是对*些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。这种记录对长时间的连续测控系统结果的分析以及对异常数据出现的原因的查找有重要意
9、义。在本设计中，它的实际电路图如图3-2所示：图3-3 DS1302与单片机的连接DS1302需要外接32.768K的晶振，1号引脚接主电源VCC（5V）电源，8号引脚接备用电池（3V），当主电源掉电后，备用电源为DS1302提供电源，维持DS1302内数据不丢失。DS1302的各引脚的功能如下：1：VCC2主电源2，3：*1，*2振荡源，外接32768HZ晶振4：GND地线5：RST复位/片选线6：I/O串行数据输入/输出端（双向）7:SCLK串行数据输入端8:VCC1后备电源时钟芯片DS1302的性能特性：实时时钟，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行计数；用于高速数据暂存的3
10、18位RAM；最少引脚的串行I/O；2.55.5V电压工作范围；2.5V时耗电小于300nA；用于时钟或RAM数据读/写的单字节或多字节（脉冲方式）数据传送方式；简单的3线接口；可选的慢速充电（至VCC1）的能力。时钟芯片DS1302的工作原理：DS1302在每次进行读、写程序前都必须初始化，先把SCLK端置0”，接着把RST端置1”，最后才给予SCLK脉冲；读/写时序如下图4所示。图5为DS1302的控制字，此控制字的位7必须置1，若为0则不能把对DS1302进行读写数据。对于位6，若对程序进行读/写时RAM=1，对时间进行读/写时，CK=0。位1至位5指操作单元的地址。位0是读/写操作位，
11、进行读操作时，该位为1；该位为0则表示进行的是写操作。控制字节总是从最低位开始输入/输出的。控制字节如图3-4所示。图3-4 DS1302控制字节DS1302时间日期寄存器及相应位定义：表3-5为DS1302时间寄存器信息：表3-5为DS1302时间寄存器信息DS1302数据的输入和输出在控制指令字输入后的下一个SCLK 时钟的上升沿时数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0 开始。同样，在紧跟8 位的控制指令字后的下一个SCLK 脉冲的下降沿读出DS1302 的数据，读出数据时从低位0 位至高位7。图3-6 DS1302的时序（4）显示模块本设计显示模块主要采用LCD12864液晶显示器
12、，其电路原理图如下：图3-7 LCD12864模块LCD12864液晶显示器通过数据端口也即端口714与主控芯片AT89S52的I/O端口P3相连接实现数据与指令的传输，再通过控制端口RS、RW、EN也即端口46与主控芯片P1.5，P1.6，P1.7端口相接实现对数据和指令传输的控制。（5）温度模块传统的温度传感器系统大都采用放大、调理、A/D转换，转换后的数字信号送入计算机处理，处理电路复杂、可靠性相对较差，占用计算机的资源比较多，本设计测温模块采用一线制总线数字温度传感器DS18B20，可将温度信号直接转换成数字信号送给微处理器，电路简单，成本低，其电路原理图如图3-8所示：图3-8 DS
13、18B20温度模块从图中可看出，将温度传感器的一线制总线通过端口2与本设计主控芯片STC12C5A6S2的端口标号为DS18B20的相连即可实现相互之间的通信。设计中的测温元件采用的是DS18B20测温元件,DS18B20是由DALLAS(达拉斯)公司生产的一种温度传感器。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得DS18B20很受欢迎。这是世界上第一片支持一线总线”接口的温度传感器。DS18B20数字温度计提供9位(二进制)温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从单片机到DS18B20仅需一条线连接即可。它可在1秒钟(
14、典型值)内把温度变换成数字。（6）蜂鸣器模块蜂鸣器模块是本设计中体现人机交互的又一大设计亮点，其电路原理图如下图3-9蜂鸣器模块（7）蜂鸣器的介绍蜂鸣器的作用：蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器的分类：蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两类。蜂鸣器的电路图形符号：蜂鸣器在电路中用字母H”或HA”（旧标准用FM”、LB”、JD”等）表示。本设计里，我们采用有源蜂鸣器，由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以至于单片机的I/O 口是无法直接驱动的，所以要利用放大电路来驱
15、动，我们使用三极管来放大电流，驱动蜂鸣器，此模块只要通过BELL（连接到到单片机P2.7）输入的PWM波既可以使蜂鸣器分出声音，我们设计的这款万年历可以在闹钟定时中作为声音提醒信号。（8）独立键盘模块键盘是人与万年历实现信息交互的接口，本设计中，我们采用3个独立键盘，电路原理如下图3-9：图3-10独立键盘当按键按下，与主控芯片连接的端口被降为低电平，按键松开则也升为高电平。按键采用的是Tack Switch按钮开关,它具有自动恢复（弹回）的功能。当我们按下按钮时，其中的接点接通（或切断），放开按钮后，接点恢复为切断（或接通）。按照尺寸区分，电子电路或微型计算机所使用的Tack Swith可分为8mm、10mm、12mm等。虽然Tack Switch有4个引脚，但实际上，其内部只有一对a接点，即其中两个引脚是内部相连通的，而另外两个引脚内部也是相连通的。3个按键实现了开机模式选择，日期调节等功能，独立按键的引入使得体
