课程设计电子万历DSC+温度B+LCD显示+闹钟.docx

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课程设计电子万历DSC+温度B+LCD显示+闹钟

西南科技大学

电子专业综合设计报告

设计名称：

基于单片机的多功能电子万年历系统设计

姓名：

学号:

班级：

指导教师：

起止日期：

西南科技大学信息工程学院制

综合设计任务书

学生班级：

学生姓名：

学号：

设计名称：

基于单片机的多功能电子万年历系统设计

起止日期：

指导教师：

设计要求：

基本要求：

1.查阅有关资料，掌握单总线的基本通信协议及C语言的编程方法；

2.用STC89C52微控制器控制DS12CR887和DS18B20的工作方式，完成多功能电子万年历系统的设计，显示部分采用LCD12864。

要求日期可显示农历，并能提示农历节日和阳历节日；要求电子万年历具有闹钟功能并能实时显示当前环境温度；

3.对系统的工作的可靠性进和稳定性行分析，得出结论；

4.撰写设计报告。

综合设计学生日志

时间

设计内容

2013.11.23

熟悉题目，对研究题目做分析，具体划分为几个模块

2013.11.24

LCD12864显示屏的显示模块的实现

2013.11.25

DS18B20温度传感器模块的研究

2013.11.26

对DS18B20和LCD12864联合设计温度显示系统

2013.11.27

阅读DS12CR887的数据手册，了解芯片的功能实现

2013.11.28

根据DS12CR887数据手册完成基本的驱动程序

2013.11.30

在C52单片机最小系统的的基础上搭建电子万年历硬件系统，完成芯片焊接及连线

2013.12.1

上网查阅阳历转换阴历的相关算法

2013.12.2

完成阳历转换阴历相关算法在单片机的程序设计以及节日的显示程序

2013.12.3

设计程序实现在LCD12864上显示时间，日期，农历，节日，温度等功能

2013.12.4

完成闹钟程序设计

2013.12.5

调试硬件系统和软件系统解决系统BUG

2013.12.6

完成课程设计报告

基于单片机的多功能电子万年历系统设计

摘要:

电子万年历是一种通过STC52C89RC单片机编程来对不同电子芯片件进行控制、执行、数据读取、和读取的数据结果的显示的电子产品。

其主要功能是显示公历日期、农历日期、当前时间、节假日显示、闹钟和实时温度等许多功能，并能够进行时间的调节和设定闹钟。

电子万年历广泛应用于各种公共场所、商业场合和居民家庭。

由于其走时准确、误差极小、外观时尚等特点受到了广泛的欢迎。

我的设计就是用目前我们掌握的相关知识，如：

单片机、模拟电路、数字电路等，进行一个简单电子万年历的设计和开发调试。

关键词:

单片机；温度测量；实时时钟

MCU-baseddesignofelectroniccalendarsystem

Abstract:

ElectroniccalendarisakindofbySTC52C89RCmicro-controllerprogrammingfordifferentelectronicchipcontrol,execution,readdata,anddisplaythedataaccordingtotheresultsofelectronicproducts.Itsmainfunctionistoshowthereal-timecalendardate,dateofthelunarcalendar,thecurrenttime,holiday,alarmclockandmanyfunctionssuchasreal-timetemperature,andadjusttimeandsetthealarmclock.Electroniccalendariswidelyusedinvariouspublicplaces,businessandhouseholds.Walkingbecauseofitscharacteristicssuchasaccurate,littleerror,fashionappearancewaswidelywelcomed.Mydesignisusingatthemomentwegrasptherelevantknowledge,suchasMCU,analogcircuit,digitalcircuit,etc.,forasimpledesignanddevelopmentoftheelectroniccalendardebugging.

Keywords:

Microcontroller,Temperaturemeasurement,Real-timeclock

目录

一设计目的和意义1

二控制要求1

三方案设计与论证1

3.1时钟芯片的选定1

3.2温度芯片2

3.3液晶显示屏3

3.3主控芯片3

四系统设计3

4.1系统框架3

4.2系统具体模块设计4

4.2.1单片机核心控制模块4

4.2.2实时时钟电路模块4

4.2.3数字温度传感器模块10

4.2.4显示屏模块13

4.2.5农历模块15

4.3软件设计流程16

五设计结果及分析18

5.1电路原理图18

5.2软件调试18

5.2.1软件调试过程18

5.3硬件调试18

结束语19

参考文献20

一、设计目的和意义

随着电子技术的不断发展，单片机技术在设计中所体现在出来的优势越来越明显，它不仅是电子信息类专业的一个重要部分，而且在其它类专业工程中也是不可缺少的。

广泛地应用于家电、工业过程控制、仪器仪表、智能武器、航空和空间飞行器等领域发展更是迅速，已成为新一代一些电子设备不可缺少的核心部件。

目前世界上单片机年产量已达十多亿片，通常是当年微处理器产量的4-5倍以上。

用最少的芯片就能实现最强大的功能。

可以想见，这是将来电子产品的主流方向，它将无可置疑地一步步取代其它同类产品，其数量之大和应用面之广，是其它任何类型的计算机所无法比拟的。

单片机是应工业测控需要而诞生的。

它把计算机最基本的功能电路，如CPU、程序存储器、数据存储器、I/O接口、定时、计数器、中断系统等集成到一块芯片上,形成单片形态的计算机。

单片机通常以最小系统运行，在家用电器中和常用的智能仪器仪表中常常可以“单片”工作，同时单片机在我们日常生活中也经常见到，如电子表、舞厅里的一些灯光的控制、一些招牌灯光的控制、工厂一些自动控制等。

将来只要有自动控制方面的都会离不开单片机的开发和使用，对于现代的自动化控制起着举足轻重的作用。

为了顺应形势发展的需要，我们学习了单片机课程，此次用液晶显示万年历和时间设置以及显示测温度的数据对单片机的学习起到了很好的巩固作用，尤其是对C语言程序的设计。

2、控制要求

显示公历1901～2099年日历；能够显示公历日期对应的农历日期以及节假日显示；星期自动对应，闰年、大、小月份自动调整；采用24小时制；自动显示温度，温度显示精确到0.1℃；要求具有闹钟功能，在设定的闹钟时间点蜂鸣器响起；时钟精度小于等于正负0.2秒／天；没有外接电源的情况下保持时钟运行十年以上；实现按键控制调时电子万年历的年、月、日、时、分、星期、以及24小时制时间显示、定时闹钟。

三、设计方案论证

3.1时钟芯片的选定

DS12CR887的功能简介：

DS12CR887实时时钟芯片功能丰富，可以用来直接代替IBM-PC上的时钟日历芯片DS12887，同时，它的管脚也和MC146818B、DS12887相兼容（芯片引脚图如图1所示）。

由于DS12CR887能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决子“千年”问题；DS12CR887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10年之久；对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。

在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午；时间的表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种是用BCD码表示；DS12CR887中带有128字节RAM，其中有11字节RAM用来存储时间信息，4字节RAM用来存储DS12CR887的控制信息，称为控制寄存器，113字节通用RAM使用户使用；此外用户还可对DS12CR887进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。

基于以上优点我们决定选用DS12CR887芯片来完成我们的设计。

图1DS12C887芯片

3.2温度芯片

DS18B20是数字式温度传感器，采用单总线通信协议。

DS18B20具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高附加功能强，封装形式多样等特点（芯片如图2所示）。

适合各种狭小空间内设备的数字测温和控制。

同时单线可挂接多个元件，因为每个元件都有唯一的一个64位光刻ROM编码，家族码为28H，可以多个也可单个操作。

电压测量范围是3.0V到5.5V。

内部含有EEPROM，其报警上、下限温度值和设定的分辨率倍数在芯片掉电的情况不丢失。

并且内部带有AD转换电路，技术较为成熟，所以采用此芯片最为合适。

图2DS18B20芯片

3.3液晶显示屏

在显示方面，由于这次设计的万年历系统需要显示中文的农历、节假日等各种信息，为了便于控制、显示中文字符，我们选择了带有中文字库的基于Sitronix公司的ST7920芯片的液晶显示屏LCD12864。

3.4主控芯片

STC89C52单片机作为核心控制体，该单片机具有高可靠，超低价，低功耗，无法解密等优点。

该单片机属于双列直插式封装的DIP40口管脚。

具有4个输入输出端口，分别为PORT0，PROT1，PROT2，PROT3，其中P0口是一组8位漏极开路型双向IO口，校验时，要求接上拉电阻。

其他三个内部有30K的电阻，所以不用再外接电阻。

此单片机具有6个中断，其中包括三个定时器中断，二个外部中断，一个串口中断，为全双工通信口。

内部有静态非易失E2PROM和看门狗。

片内含8Kbytes的可反复檫写的只读程序存储器（E2PROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），功能强大，适合许多较为复杂的控制应用场合。

相比较其他芯片来说比较适合学生试验所用，故采用此单片机作为核心控制芯片。

4、系统设计

4.1系统框架

此设计即液晶上显示年、月、日、时、分、秒、星期及温度，电路包括以下几个部分：

键盘、单片机、温度传感器、显示电路以及蜂鸣器警报电路。

图3系统框架

各部分说明：

键盘用来校正，调节液晶上显示的时间。

单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正常工作。

温度传感器用来采集温度值。

单片机发送的信号经过显示电路通过译码最终在液晶上显示出来。

时钟芯片给单片机提供时间信息

单片机可以对时钟芯片里面的内容进行修改

警报器能够对闹钟定时时间做出提醒

4.2系统具体模块设计

4.2.1单片机核心控制模块

核心控制器件选用STC89C52单片机。

STC89C52单片机为40管脚双列直插芯片，它是一种高性能，低功耗的8位CMOS微处理器芯片，市场应用最多。

而且价格便宜，控制方便，便于应用有4个I/O口分别为P1,P2,P3,P4。

其中每一个管脚都能做独立的输入输出管脚，它的第9脚位复位管脚，接上电容和上拉电阻再带个开关构成复位电路。

18,19管脚接外部晶振和两个微调电容构成外部晶振电路。

单片