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1、 .wd.基于单片机万年历设计摘要：本文介绍了基于STC89C52单片机的多功能电子万年历的硬件构造和软硬件设计方法。本设计由数据显示模块、温度采集模块、时间处理模块和调整设置模块四个模块组成。系统以STC89C52单片机为控制器，以串行时钟日历芯片DS1302记录日历和时间，它可以对年、月、日、时、分、秒进展计时，还具有闰年补偿等多种功能。温度采集选用DS18B20芯片，万年历采用直观的数字显示，数据显示采用1602A液晶显示模块，可以在LCD上同时显示年、月、日、周日、时、分、秒，还具有时间校准等功能。此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，具有广阔的市场前
2、景。关键字：万年历 温度计 液晶显示0 前言随着科技的快速开展，时间的流逝,从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。它可以对年、月、日、时、分、秒进展计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。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、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用STC89C52单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用35V电压供电。此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的开展趋势，具有广阔的市场前景。1 总体方案设计单片机电子万年历的制作有
3、多种方法，可供选择的器件和运用的技术也有很多种。所以，系统的总体设计方案应在满足系统功能的前提下，充分考虑系统使用的环境，所选的构造要简单使用、易于实现，器件的选用着眼于适宜的参数、稳定的性能、较低的功耗以及低廉的成本。系统的功能往往决定了系统采用的构造，经过成本，性能，功耗等多方面的考虑决定用三个8位74LS164串行接口外接LCD显示器，RESPACK-8对单片机STC89C52进展供电，时间芯片DS1302连接单片机STC89C52。从而实现电子万年历的功能。按照系统设计的要求，初步确定系统由电源模块、时钟模块、显示模块、键盘接口模块、温度测量模块和闹钟模块共六个模块组成，电路系统构成框
4、图如图1所示。闹钟模块独立按键显示模块始终模块STC89C52温度模块电源模块图1 硬件电路框图2 硬件电路设计2.1 单片机的选择2.1.1 51单片机及12单片机构造及功能单片机又称单片微控制器，可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。80C51单片机的时钟信号用来提供单片机内各种位操作时间基准，80C52单片机的时钟信号。通常有两种电路形式：内部震荡方式和外部震荡方式。由于80C52的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。单片机系统是实现环境电压多路采集功能的核心模块。每次选通一路通道信号进展模拟量转换数字量和输出允许。S
5、TC12C5A60AD/S2系列带A/D转换的单片机的A/D转换口在P1口，上电复位后P1口为弱上拉型IO口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不须作为A/D使用的口可继续作为IO口使用。STC12C5A60AD/S2系列单片机与89C52单片机最小系统一样，而功能上较51单片机相比更为强大。单片机最小系统电路如图2所示。图2 单片机最小系统2.1.2时钟电路 89C51系列单片机的时钟信号通常有内部振荡和外部振荡方式。本最小系统采用外部晶振电路，利用11.0592MHZ的晶体振荡器和两个30pF的电容组成。其中晶体振荡器起振荡作用，两电容起到去耦合的作用，具体设计图如图
6、3所示：图3 时钟电路2.1.3复位电路本系统的复位电路是采用按键复位的电路，复位输入引脚RET为其提供了初始化的手段。当其ALE及PSEN两引脚输出高电平，RET引脚高电平到时，单片机复位。按下按钮，那么直接把+5V加到了RET端从而复位称为手动复位。复位后，P0到P3并行I/O口全为高电平，其它存放器全部清零，只有SBUF存放器状态不确定。系统复位电路如图4所示。图4 复位电路2.2时钟芯片DS1302接口设计与性能分析2.2.1DS1302性能简介DS1302是Dallas公司生产的一种实时时钟芯片。它通过串行方式与单片机进展数据传送，能够向单片机提供包括秒、分、时、日、月、年等在内的实
7、时时间信息，并可对月末日期、闰年天数自动进展调整；它还拥有用于主电源和备份电源的双电源引脚，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。另外，它还能提供31字节的用于高速数据暂存的RAM。DS1302时钟芯片内主要包括移位存放器、控制逻辑电路、振荡器。DS1302与单片机系统的数据传送依靠RST，I/O，SCLK三根端线即可完成。其工作过程可概括为：首先系统RST引脚驱动至高电平，然后在SCLK时钟脉冲的作用下，通过I/O引脚向DS1302输入地址/命令字节，随后再在SCLK时钟脉冲的配合下，从I/O引脚写入或读出相应的数据字节。因此,其与单片机之间的数据传送是十分容易实现的，DS1302的
8、引脚排列及内部构造图如图4：DS1302引脚说明： X1，X2 32.768kHz晶振引脚GND 地线RST 复位端I/O 数据输入/输出端口SCLK 串行时钟端口VCC1 慢速充电引脚VCC2 电源引脚 图4 DS1302的引脚2.2.2DS1302接口电路设计1时钟芯片DS1302的接口电路及工作原理：图5 DS1302与MCU接口电路图5为DS1302的接口电路，其中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。VCC1在单电源与电池供电的系统中提供低电源并提供低功率的电池备份。VCC2在双电源系统中提供主电源，在这种运用方式中VCC1连接到备份电源，以便在没有主电源的情况下能保存时间信息以及数
9、据。DS1302由VCC1或VCC2 两者中较大者供电。当VCC2大于VCC1+0.2V时，VCC2给DS1302供电。当VCC2小于VCC1时，DS1302由VCC1供电。DS1302在每次进展读、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/写时序如以以下图6所示。表-1为DS1302的控制字，此控制字的位7必须置1，假设为0那么不能对DS1302进展读写数据。对于位6，假设对时间进展读/写时，CK=0，对程序进展读/写时RAM=1。位1至位5指操作单元的地址。位0是读/写操作位，进展读操作时，该位为1；进展写操作时，该位为0。控制字节总是
10、从最低位开场输入/输出的。表-2为DS1302的日历、时间存放器内容：“CH是时钟暂停标志位，当该位为1时，时钟振荡器停顿，DS1302处于低功耗状态；当该位为0时，时钟开场运行。“WP是写保护位，在任何的对时钟和RAM的写操作之前，“WP必须为0。当“WP为1时，写保护位防止对任一存放器的写操作。2、DS1302的控制字DS1302的控制字如表2所示。控制字节的高有效位位7必须是逻辑1，如果它为0，那么不能把数据写入DS1302中，位6如果0，那么表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1指示操作单元的地址；最低有效位位0如为1表示进展读操作，为0表示进展写操作。控制字节总是从
11、最低位开场输出。表2 DS1302的控制字格式 1 RAM/CKA4A3A2A1A0RD/WR3、数据输入输出I/O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开场。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位到高位7。如以以下图6所示。图6 DS1302读/写时序图4、DS1302的存放器AMDS1302有12个存放器，其中有7个存放器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间存放器及其控制字见表3。 表3 DS1302的日历、时间存放器写存放器读存放器Bit7Bit6
12、Bit5Bit7Bit3Bit2Bit1Bit080H81HCH10秒秒82H83H10分分84H85H12/010时时/PM86H87H0010 日日88H89H00010月月8AH8BH00000星期8CH8DH 10年年8EH8FHWP0000000此外，DS1302 还有年份存放器、控制存放器、充电存放器、时钟突发存放器及与RAM相关的存放器等。时钟突发存放器可一次性顺序读写除充电存放器外的所有存放器内容。 DS1302与RAM相关的存放器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式
13、下的RAM存放器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。2.3温度芯片DS18B20接口设计与性能分析2.3.1 DS18B20性能简介1.DS18B20的主要特性DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式。现场温度直接以一线总线的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V5.5
14、V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。其性能特点可归纳如下：1独特的单线接口仅需要一个端口引脚进展通信；2测温范围在-55到125，分辨率最大可达0.0625；3采用了3线制与单片机相连，减少了外部硬件电路；4零待机功耗；5可通过数据线供电，电压范围在3.0V-5.5V；6用户可定义的非易失性温度报警设置；7报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度温度报警条件的器件； 8负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热烧毁，只是不能正常工作。2.DS18B20工作原理DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820一样，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图5所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度存放器被预置在55所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进展减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度存放器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开场对低温度系数晶振产生的脉冲信号进展计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停顿温度存放器值的累加，此时温度存放器
