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1、基于 AT89S52 的电子万年历设计系 别：电子信息工程专 业：电子信息工程年 级：.姓 名：.指导老师： .学 号：.h目录摘要.3关键字.3一、设计任务与要求3二、方案设计与论证3方案一 . 3方案二 .4.4方案三 三、硬件单元电路设计 .51. 主控制系统:52. 时钟震荡电路*63. 复位电路-*64. DS1302 时钟电路:.75. DS18B20温度电路6. 按键电路-.-87. LCD 显示电路98. 蜂鸣器电路-9四、软件设计与流程图10五、总原理图及原件清单151. 总原理图-152. PCB 板图163. 元件清单.17六、安装与调试1. 电路安装182. 电路调试1
2、83. 软件调试18七、性能设计与分析.18八、结论与心得.19九、参考文献.19十、 致谢.19十一、 程序清单.19h摘要随着社会的快速发展，时间的流逝，从观察太阳、摆钟到现在的单片机电子钟，人 类不断研究，不断创造新纪录，单片机电子万年历已成为当今人类准确、快速获取时间信 息的重要工具之一。本设计的电子万年历以 AT89S52 单片机为控制核心，采用 Dallas 公 司的 DS1302 实时时钟构成时钟电路，能够实现时间和日期的显示，还增加了闹钟报时的 功能，此外还增加了 DS18B20温度传感器，用于读取每时刻的温度。设计详细地分析设计 原理和制作的全过程。关键词：AT89S52单片
3、机 实时时钟DS1302实时温度传感器DS18B20一、设计任务与要求基本要求：1. 能够现实年、月、日、时、分、秒2. 可以人为校正年、月、日、时、分、秒创新扩展：1. 能够显示实时温度2. 能够显示当年所属生肖3. 具有闹钟功能并能实现闹钟时、分、秒校正4. 具有整点报时功能二、方案设计与论证方案一：按照系统设计的功能的要求，初步确定系统由主控模块、时钟模块、温度模块、显示 模块各键盘接口模块共5个模块组成，电路系统构成框图如图1所示。主控芯片使用52 系列AT89S52单片机，时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一款高性能、低功耗、带RAM 的实时时钟DS1302。采用DS1302作为
4、计时芯片，可以做到计时准确。更重要的是，DS1302 可以在很小电流的后备电源（2.5V5.5V电源，在2。5V时耗电小于300nA）下继续计时, 而且 DS1302 可以编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以 保证后备电源基本功不耗电。显示模块采用普通的共阳 LED 数码管，键输入采用查询法实现功能调整。图 1 电子万年历电路系统构成框图方案二：按照系统设计的要求和功能，将系统分为主控模块、时钟电路模块、按键扫描模块，LCD 显示模块，电源电路、复位电路、晶振电路几个模块，系统框图如图 2 所示。主控模 块采用AT89S52单片机，按键模块用四个按键，用于调整时间和设定闹钟，显示
5、模块采用 LCD12864，时钟电路模块采用DS1302实时时钟实现对时间，日期的操作。图 2 基于 AT89S52 单片机的电子万年历系统框图方案三：按照系统设计的要求和功能，将系统分为主控制器模块、显示模块、按键开关模块、 蜂鸣器电路模块。系统框图如图3所示，主控制模块采用AT89S52单片机为控制中心，显 示模块采用液晶LCD12864显示，计时使用AT89S52单片机自带的定时器功能，实现对时 间、日期的操作，通过按键盘开关实现对时间、日期的调整。图 3 基于 AT89S52 单片机的电子万年历总体设计框图方案论证：上面提到的三个方案中，在电路原理方面大致相同，都能够达到设计任务与要
6、求，在方案一款方案二中使用外部的时钟芯片 DS1302 来实现日期和时间的操作，方案三 中则利用了单片机自身的定时器功能；在方案二和方案三在显示模块上都使用液晶显示屏 LCD12864作为显示，方案一则使用LED数码管作为显示，采用LED数码管动态扫描，数码 管的价格适中，对于显示数字较好，而且使用单片机的端口也较少；采用LCD1602液晶显 示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可以显示大量文字、图形，显示多样性，清晰可见， 价格相对LED数码管来说要昂贵些，但是基于本设计显示的东西较多，若采用LED数码管 的话，所需数码管较多，价格也相应的会提高，而且不利于控制，对于LCD12864，随着现 在
7、制造的发展，价格也在下降，同时它所使用的端口也不很多，能够清晰的显示，比较适 合显示大量的数字，因此选择LCD12864作为显示模块。DS1302是一款高性能的实时时钟 芯片，以计时准确、接口简单、使用方便、工作电压范围宽和低功耗等优点，得到广泛的 应用，同时可以对秒、时、分、日、月、年以及润年补偿的年进行计数，而且在掉电时能 够在外部纽扣电池的供电下继续工作，不会因为掉电后，其时间就要重新设置，方案三中 使用定时器的功能，当在掉电的时候就会使时间和日期回到原来设定的初始值，同时直接 采用单片机定时计数提供秒信号，使用程序实现年时间和日期，采用此种方案，节约成本， 但是实现的时间误差较大，所以
8、不采用这种方案。通过对上述方案的论证分析，本次设计选择方案二，采用AT89S52作为主控制系统，DS1302提供时钟，LCD12864液晶作为显示模块。三、硬件单元电路设计1. 主控制系统单片机中央处理系统的方案设计，我们选用具有ATMEL公司的AT89C52单片机作为中 央处理器，如图 4 所示。该单片机除了拥有 MCS-51 系列单片机的所有优点外，内部还具 有 8K 的在系统可编程 FLASH 存储器，低功耗的空闲和掉电模式，极大的降低了电路的功耗，还包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，方便地构成一个最小系统。整
9、个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高。是比较合适的方案。m 0 ESFjjcnsx)PLt右d昨P14-piTJM 二pj-WnsojCA砂PJ-?3CEL)莎口侔此口w呼JP5nTQ)(AlAJK-!EAVPP：=-KTALJKTAU1R3T：KKD；iP3-0(TKD：ff-5JA1HP7CGFanJ_37T7IlSKD图4 AT89S52主控制系统2.时钟振荡电路时钟振荡电路图5所示,时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号, 电路由两个22pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2 引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。此电路在加电后延
10、迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。 电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度，对于AT89S52其 工作频率为0至33MHz,在这个范围内单片机能够正常的工作。GND22pf图5 AT89S52时钟振荡电路3.复位电路复位电路由电阻和极性电容组成，如图6所示，通过高电平使单片机复位，在时钟电路开始工作后，当高电平的时间超过大约2us时，即可实现复位。此复位电路同时具备了 上电复位和手动复位的功能，上电复位发生在开机加电时，由系统自动完成，手动复位通 过一个按键来实现，在程序运行时，若遇到死机
11、，死循环或程序“跑飞”等情况，通过手动 复位就可以实现重新启动的操作。手动按钮复位需要人为在复位输入端 RST 上加入高电平。 一般采用的办法是在 RST 端和正电源 Vcc 之间接一个按钮和一个电阻，如图所示，当人为 按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端，由于人的动作再快也会使按钮保持 接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。上电复位的工作过程是在加电时， 复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充 电过程而逐渐回落，即 RST 端的高电平持续时间取决于电容的充电时间，由图可知充电时 间为：T=2.3RC=2.3*10*10图
12、6 AT89S52复位电路4. DS1302时钟电路时钟电路主要由时钟芯片DS1302、备用电池、晶振等几部分组成，如图7所示DS1302 采用3线串行接口，占用引脚少，内部集成了可编程日历时钟，用户可以根据需要通过单 片机的控制来自行设置，支持双电源供电，可以使用外部主电源和备用电源，备份电源能 够使时钟芯片继续工作。vccpl 7SCLKVCC1RSTVCC2XImX2GNDds!3021GND图7 DS1302时钟电路5DS18B20温度电路温度电路主要是由DS18B20来实现显示，如图8所示。三个引脚，分别接上VCC与GND，中间引脚与单片机相连，跟单片机相连读取出显示于 LCD128
13、64 上。它可以用寄生电源但一般采取+5V即可，本系统采用+5V电压供电。由于它是三脚直插式，所以原理图中使用三脚封装的原理图即可。GND3-Pin图8 DS18B20温度电路6. 按键电路按键电路由四个轻触开关组成，如图9示。按键用来调整时间和设定闹钟，其一端直 接接到单片机的端口，另一端接地，当按下按键时，相应的端口变为低电平，通过检测这一低电平就可以判断是哪个键按下，从而作相应的操作。S3S2T84P121图9按键电路7. 显示电路显示电路采用LCD1602液晶显示，图中只画出了其相应的接口，如图10。3脚用于调 节LCD12864的背光,4、5、6为LCD12864的控制口，用于控制其写入或是读出指令，7至14脚为LCD12864的数据口，将数传送到LCD12864中。图10LCD12864接口电路8. 蜂鸣器电路蜂鸣器电路由一个1k欧的电阻，三极管2N3906，及蜂鸣器组成，如图11示。通过控制三极管的导通和截止来实现蜂鸣器的响与不响。GND图11 蜂鸣器电路软件设计与流程1、程序流程图主程序首先初始化定时器、LCD12864及DS1302，然后就开始查询按键，有键按下则开始调整时间和设置闹钟，若没有按下，则执行下面的时间、日期及闹钟时间的显示，最后依次循环这些相同的操作，相应流程图如
