毕业设计(论文)电子万历设计.doc
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1、 摘 要随着科技的不断发展以及集成电路的发展单片机的应用正不断的深入。单片机芯片体积小、功能强、成本低,可广泛地嵌入到如工业控制单元、机器人、智能仪器仪表、汽车电子系统、家用电器、办公自动化设备、金融电子系统、玩具、个人信息终端及通信产品中。万年历是一种应用非常广泛的日常计时工具,给我带来了诸多方便,而液晶显示的日历时钟以其读取方便、显示直观、功能多样、适用性广泛等优点深受大家喜爱。本设计就是以单片机为核心,用时钟芯片进行计时,液晶显示模块做为显示,设计一个电子万年历,具备能显示年、月、日、时、分、秒、及星期信息功能,调整时间和日期功能以及电子闹钟功能。关键字:单片机;万年历;时钟芯片;液晶显
2、示 Abstract With the continuous development of science and technology and the development of integrated circuits of the single chip microcomputer application is constant depth. Single chip microcomputer chip small volume, the function is strong, low cost, can be widely em- bedded in such as industria
3、l control unit, robot, intelligent instruments, automobile electro- nic system, home appliances, office automation equipment, financial electronic system, to- ys, personal information terminals and communication products.Calendar is a very extensive daily timing tool, brought me many convenient, and
4、 liquid crystal display calendar clock with its convenient, direct display read, functional diversity, applicability widely advantages very popular. This design is with the single chip processor as the core, with the clock chips for time, liquid crystal display module as a display, design a electron
5、ic calendar, have can show date and time, minutes and seconds, and week information function, adjust the time and date function and electronic alarm clock function.Key words : single-chip microcomputer ; target clock generator ; liquid-crystal display 目录摘 要IAbstractII1 绪论1 1.1 引言1 1.2 设计所实现目标及总体方案1
6、1.2.1 实现目标1 1.2.2 总体方案12 系统硬件设计3 2.1 电源模块3 2.2 单片机最小系统模块3 2.2.1 STC89C52单片机功能介绍3 2.2.2 STC89C52引脚介绍4 2.2.3 复位电路5 2.2.4 晶振电路5 2.3 显示模块设计6 2.3.1 1602LCD引脚介绍6 2.3.2 1602LCD操作时序介绍7 2.3.3 1602LCD与单片机的连接电路7 2.4 时钟计算模块设计8 2.4.1 DS1302引脚介绍8 2.4.2 DS1302相关寄存器介绍9 2.4.3 DS1302与单片机接口电路9 2.5 闹钟模块11 2.6 按键设置模块113
7、 系统软件设计12 3.1 主程序流程图12 3.2 读写DS1302程序13 3.3 LCD1602显示程序14 3.4 闹钟程序15 3.5 时钟调整程序15毕业设计总结19参考文献20附录I:系统硬件电路21附录:源程序代码23附录: 实物图42致谢431 绪论1.1 引言现在社会不断的在发展,人们生活节奏的不断加快,人们对时间的要求也越来越高,人们走到哪里都需要能很方便的读取时间。随着科技的发展,电子产品得到飞速的发展,现在电子万年历已经成了人们生活中必不可少的工具,电子万年历现在已经应用到个个地方,给人们的生活带来了极大的方便。1.2 设计所实现目标及总体方案1.2.1 实现目标本设
8、计采用单片机为控制芯片,液晶显示做为显示,要求能显示年、月、日、星期、时、分、秒、闹钟时间、闹钟开关等信息,日历显示为阳历,时间为24小时制显示,用户可以自己调整年、月、日、星期、时、分、秒等信息,可以自己设定闹钟时间和闹钟开关情况。1.2.2 总体方案本设计采用STC89C52单片机为核心的单片机控制芯片,利用单片机强大的控制能力及其控制的准确性,灵活的编程设计和丰富的IO端口,通过与DS1302时钟芯片进行不断通信从而获得实时时间,并将获得的信息通过1602LCD显示出来,还可以通过相应的不同按键调整相应的值。 本设计系统可以分为硬件部分和软件部分两大部分,其中硬件部分可以分为六个模块:电
9、源输入模块,单片机控制模块,显示模块,时钟计算模块,闹钟模块,按键设置模块。软件部分包括主程序、初始化程序、LCD显示程序、读/写DS1302数据程序、设置程序,闹钟程序,延时程序等组成。系统总体方案设计原理框图1-1所示。STC89C52单片机时间计算模块(DS1302)电源输入复位电路显示模块(1602LCD)时钟电路闹钟模块按键电路 图1-1 系统总体方案设计原理框图 2 系统硬件设计系统硬件部分主要包括电源模块,单片机最小系统模块,显示模块,时钟计算模块,闹钟模块,按键设置模块等6个模块,下面我们对每个模块逐一介绍。2.1 电源模块本设计中要应用到5V电源,但是家用电源电压是220V,
10、所以5V电源就需要自己设计制作。下图为自己制作的一个简易电源电路图,该电源的元件:变压器一个,二极管四个,7085一个,极性1000uf电容一个,极性220uf电容一个,自锁开关一个。电路如2-1所示。 图2-1 电源电路2.2 单片机最小系统模块本模块主要有STC89C52及其复位电路和时钟电路等外围电路组成。2.2.1 STC89C52单片机功能介绍STC89C52单片机主要功能:表2-1 SYC89C52功能兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断2个外部中断源低功
11、耗空闲和掉电模式2.2.2 STC89C52引脚介绍引脚结构如图2-2所示: 图2-2 STC89C52引脚图引脚功能说明: 主电源引脚(2根)VCC(P40):电源输入,接5V电源GND(P20):接地线外接晶振引脚(2根)XTAL1(P19):片内振荡电路的输入端XTAL2(P20):片内振荡电路的输出端控制引脚(4根)RST/VPP(P9):复位引脚,引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(P30):地址锁存允许信号PSEN(P29):外部存储器读选通信号EA/VPP(P31):程序存储器的内外部选通,接低电平从外部程序存储器读指令,如果接高电平则从内部程序存储器
12、读指令。可编程输入/输出引脚(32根)STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口,分别位P0、P1、P2、P3口,每个口有8位(8根引脚),共32根。PO口(P39P32):8位双向I/O口线,名称为P0.0P0.7P1口(P1P8):8位准双向I/O口线,名称为P1.0P1.7 P2口(P21P28):8位准双向I/O口线,名称为P2.0P2.7 P3口(P10P17):8位准双向I/O口线,名称为P3.0P3.72.2.3 复位电路单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态, 并从这个状态开始工作。无论是在单片机刚开始接上电源时, 还是断电后或者发生故障后都要
13、复位。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输人到芯片的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时, 且振荡器稳定后, 如果RST引脚有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期), 则CPU就可响应并且将系统复位。当STC89C52进行复位时,PC初始化为0000H,使STC89C52单片机从程序存储器的0000H单元开始执行程序。复位电路通常采用上电自动复位和手动按钮复位两种方式,本设计系统采用的是手动按钮复位。系统复位电路如图2-3所示。图2-3 复位电路2.2.4 晶振电路晶振是用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作,以提供稳定,精确的单频振荡。晶振的作用是为系统提供
14、基本的时钟信号,AT89C52内部有一个用于构成片内振荡器的高增益反相放大器, 振荡器产生的信号送到CPU, 作为CPU的时钟信号,驱动CPU产生执行指令功能的机器周期。引脚XTAL1和XTAL2是此放大器的输人端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器, 振荡电路的连接如下图所示,外接石英晶体或陶瓷谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路, 接在放大器的反馈回路中。振荡信号频率与晶振频率及电容C1、C2的容量有关,但主要由晶振频率决定,外接石英晶体时, C1和C2一般取5pF-30pF, 本设计中C1、C2选择标称值30pF,晶振为11.0592M
15、HZ。系统振荡电路如下图2-4所示:图2-4 晶振电路2.3 显示模块设计 液晶显示器具有体积小、功耗低、直观、清晰、显示操作简单,采用LCD显示克服了LED数码管显示单一的缺点,使设计的电子万年历更具有可观赏性,本设计用的是1602LCD显示,1602型LCD工作电压为+5v,可以显示2行16个字符,有8位数据总线D0-D7和RS,R/W,EN三个控制端口,可直接与单片机接口相接,电源直接与电源电路相接,使用单片机的P0口和P2口与1602进行通信。2.3.1 1602LCD引脚介绍1602LCD有16个引脚,引脚图如下图2-5: 图2-5 LCD1602引脚图1602LCD的各引脚接口说明
16、如下表2-2: 表2-2 1602引脚接口介绍编号符号引脚说明编号符号引脚说明1GND电源地9D2数据2VCC电源正极10D3数据3VO对比度调节11D4数据4RS数据/命令选择(H/L)12D5数据5R/W读/写(H/L)13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BG VCC背光源正极8D1数据16BG GND背光源负极2.3.2 1602LCD操作时序介绍因为本设计中只需要将数据写到1602LCD中不需要读数据这里只介绍两个写时序。写指令:输入:RS=L,RW=L,E=高脉冲,DB0DB7=指令码;输出:无 写数据:输入:RS=H,RW=L,E=高脉冲,DB0DB7=数据; 输出:
17、无 (关于E=高脉冲:开始时初始化E为0,然后置E为1,再将E置为0)2.3.3 1602LCD与单片机的连接电路 本设计中用的是单片机的P0口和P2口与1602LCD进行通信具体电路图如图2-6所示。图2-6 1602LCD与单片机接口电路工作过程:向1602写入指令时,单片机先将1602LCD的RS(P2.0)、RW(P2.1)、E(P2.2)等引脚置为低电平,再将指令码从DB0DB7(P0)传给1602LCD,再将E置为高电平后再置为低电平,1602LCD检测到CE的高脉冲后就将DB0DB7数据口上的指令码读取,这样就完成了一次指令的写入。向1602写入数据时,先将1602LCD的RS(
18、P2.0)引脚置为高电平,RW(P2.1)、E(P2.2)等置为低电平,再将数据从DB0DB7(P0)传给1602LCD,再将E置为高电平后再置为低电平,1602LCD检测到CE的高脉冲后就将DB0DB7数据口上的数据读取,这样就完成了一次数据的写入。2.4 时钟计算模块设计DS1302是一种低功耗实时时钟芯片,附加31字节静态RAM,采用SPI(高速同步串行口)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和RAM 数据。它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时,且具有闰年补偿等多种功能。工作电压宽达2.55.5V。采用双电源进行供电,即使电源掉电后通过3V
19、的纽扣电池仍能维持DS1302精确走时。2.4.1 DS1302引脚介绍DS1302引脚图如2-7图所示。 图2-7 DS1302引脚图各引脚的功能为:1、5V电源。当Vcc2Vcc1+0.2V时,由Vcc2向DS1302供电,当Vcc2 Vcc1时,由Vcc1向DS1302供电。2、X1 X2是外接晶振脚 (32.768KHZ的晶振)4、电源地(GND)5、CE/RST:复位脚,输入信号,在读、写数据期间,必须为高。该引脚有两个功能:第一,CE接通控制逻辑,允许地址/命令序列送入移位寄存器;其次,CE提供终止单字节或多字节数据的传送手段。6、I/O:数据输入/输出口。7、 SCLK:串行时钟
20、输入,控制数据的输入输出。8、Vcc1:备用电池端。2.4.2 DS1302相关寄存器介绍 DS1302有关日历、时间的寄存器有12个,其中7个存放时间数据的寄存器(读时81H8F,写时80H8EH)如表2-3,数据以BCD码形式存放在寄存器中。 表2-3 DS1302相关寄存器年星期月日时分秒读写8DH8CH8BH8AH89H88H87H86H85H84H83H82H81H80H2.4.3 DS1302与单片机接口电路本设计中用的是单片机的P2口的P2.3、P2.4、P2.5与DS1302进行通信具体电路图如图2-8:图2-8 DS1302与单片机接口电路工作过程:DS1302的2、3号引脚
21、接的是32768HZ的晶振,可以为DS1302的提供精确走时。DS1302的数据读写是通过I/O串行口进行的,进行一次读写操作时可以读写两个字节,读写的第一个字节是控制字节,就是一个命令,告诉DS1302是进行读操作还是进行写操作,以及要操作的地址。第二个字节就是要进行读或写的数据了。我们先看单字节写:在进行操作之前单片机先得将CE(P2.5)、SCLK(P2.4)置低电平,再将CE置高电平,然后单片机将控制字的位0放到I/O上,将SCLK置高电平,DS1302检测到SCLK的上升沿后就会读取I/O上的数据,然后单片机将SCLK(P2.3)置为低电平,再将控制字的位1放到I/O上,再将SCLK
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