带温度显示的万年历数码管显示.docx

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带温度显示的万年历数码管显示

设计报告

万年历时钟的设计

班级：

09光电<2>班

专业：

光电子技术

姓名：

阮军峰

学号：

0906010234

完成日期：

2011年06月11日

一、设计目的：

1、掌握C51程序用于实践并实现相应的功能；

2、掌握时钟程序的使用方法；

3、掌握时间函数的使用方法；

4、掌握键盘的程序使用方法；

二、设计任务：

设计一个智能化万年历时钟电路，LED数码管作为电路的显示部分，按钮开关作为调时部分，通过与单片机连接数码管动态显示年、月、日、时、分、秒、星期、温度。

并能准确计算闰年闰月的显示。

三、设计要求：

通过与单片机连接数码管动态显示年、月、日、时、分、秒、星期等功能，并能准确计算闰年闰月的显示，三个个按钮连接P3.0、P3.1、P3.2可以精确调整每一个时间数值，通过对所设计的万年历时钟电路进行实验测试，达到了动态显示时间，随时调整时间等技术指标。

四、系统方案设计：

1、系统总体设计：

1）原理构成框图

本设计用STC89C51作为核心控制部分，外接晶振电路和74HC154，74LS138作为位选扩展电路，P3.0、P3.1、P3.2接三个个按钮作为时间调整部分，以两个17个数码管作为显示部分，P2口作为位选，P0口作为数据输出部分。

具体框图如图1所示：

图1原理框图

2）主程序的设计

系统程序采用C语言按模块化方式进行设计,然后通过KeilC51L软件开发平台将程序转变成十六进制程序语言，得到HEX文件，接着使用Proteous进行仿真，其次，按照Proteous的仿真电路图，在Protel99SE中完成电路板的逻辑布局及布线。

3）时间调整电路的设计

采用按键设计，独立式按键直接与单片机I/O口相连构成键盘，每个按键不会相互影响，按下模式可以选择年月日时分秒星期。

按下（+）（-）进行调试，程序如下：

while

（1）

{

P3_0=1;

if（P3_0==0）{

delay（10）;

if（P3_0==0）//如果按键被按下

{

Kdelay（）;

if（P3_0==0）//确定按键按下

{

while（P3_0==0）;//等待按键放开

cursor++;

if（cursor>=9）{cursor=0;}//如果cursor大于9则cursor=0

if（P1_0==0）{cursor=0;}

}}

}

P3_1=1;

if（P3_1==0）{

delay（10）;

if（P3_1==0）//如果按键被按下

{

Kdelay（）;

if（P3_1==0）//确定按键按下

{

if（cursor==1）

{

sec++;//如果cursor=1则按键按下秒数加一

if（sec==60）

sec=0;//如果秒数等于60秒则回到0开始

}

if（cursor==2）

{

min++;//如果cursor=2则按键按下分数加一

if（min==60）

min=0;如果分数等于60分则回到0开始

}

if（cursor==3）

{

hour++;//如果cursor=3则按键按下时数加一

if（hour==24）

hour=0;//如果时数等于24时则回到0开始

}

if（cursor==4）

{

day++;//如果cursor=4则按键按下天数加一

if（day==31）

day=0;//如果天数等于31天则回到0开始

}

if（cursor==5）

{

month++;//如果cursor=5则按键按下月数加一

if（month==13）

month=0;//如果月数等于13月则回到0开始

}

if（cursor==6）

{

yearl++;//如果cursor=6则按键按下年数低位加一

if（yearl==100）

yearl=0;//如果年数等于100则回到0开始

}

if（cursor==7）

{

yearh++;//如果cursor=7则按键按下年数高位加一

if（yearh==30）

yearh=20;//如果年数大于30则回到0开始

}

if（cursor==8）

{

week++;//如果cursor=8则按键按下星期数加一

if（week==8）

week=1;//如果星期数等于8则回到0开始

}

}

while（P3_1==0）;}

}

P3_2=1;//写入时先写1

if（P3_2==0）{//按键按下

delay（10）;//延时10个毫秒

if（P3_2==0）//确定按键按下

{

Kdelay（）;

if（P3_2==0）

{

if（cursor==1）

{

sec--;//如果cursor=1则按键按下秒数减一

if（sec==0）

sec=59;//如果秒数小于0则回到59开始

}

if（cursor==2）

{

min--;//如果cursor=2则按键按下分数减一

if（min==0）

min=59;//如果分数小于0则回到59开始

}

if（cursor==3）

{

hour--;//如果cursor=3则按键按下时数减一

if（hour==0）

hour=23;//如果时数小于0则回到23开始

}

if（cursor==4）

{

day--;//如果cursor=4则按键按下天数减一

if（day==0）

day=31;//如果天数小于0则回到31开始

}

if（cursor==5）

{

month--;//如果cursor=5则按键按下月数减一

if（month==0）

month=12;//如果月数小于0则回到12开始

}

if（cursor==6）

{

yearl--;//如果cursor=6则按键按下年的低位数减一

if（yearl==0）

yearl=99;//如果年数小于0则回到99开始

}

if（cursor==7）

{

yearh--;//如果cursor=7则按键按下年的高位数减一

if（yearh==20）

yearh=30;//如果年数小于0则回到30开始

}

if（cursor==8）

{

week--;//如果cursor=8则按键按下秒星期减一

if（week==0）

week=7;//如果星期数小于0则回到7开始

}

while（P3_2==0）;

}

}

}

i=ReadTemperature（）;

所连线路和单片机接口仿真图如图3所示：

图3仿真按键

4）温度采集部分：

DS18B20温度传感器，测温范围－55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃。

独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

DS18B20的采集数据通过DQ传入单片机，单片机读取数据后将数据输出！

如图所示

：

程序如下：

ReadOneChar（void）

{

unsignedchari=0;//定义i用于循环

unsignedchardat=0;//读取的8位数据

for（i=8;i>0;i--）//8次循环

{

DQ=0;//拉低DQ总线开始读时序

dat>>=1;//dat左移一位

DQ=1;//释放DQ总线

if（DQ）//如果DQ=1，执dat|=0x80；（0x80即第7位为1，如果DQ为1，即读取的数据为1，将dat的第7为置1，然后dat>>=1，循环8次结束，dat即为读取的数据）

//DQ=0，就跳过

dat|=0x80;

Tdelay（4）;//延时以完成此次读时序，之后再读下一数据

}

return（dat）;返回读取的dat

}

//写一个字节

WriteOneChar（unsignedchardat）

{

unsignedchari=0;//

for（i=8;i>0;i--）//

{

DQ=0;//

DQ=dat&0x01;//

Tdelay（5）;//延时以完成此次读时序，之后再读下一数据

DQ=1;//

dat>>=1;//

}

}

//读取温度

ReadTemperature（void）

{

unsignedchara=0;

unsignedcharb=0;

unsignedintt=0;

floattt=0;//

Init_DS18B20（）;

WriteOneChar（0xCC）;//写指令，跳过ROM，

WriteOneChar（0x44）;//启动温度转换

Init_DS18B20（）;

WriteOneChar（0xCC）;//写指令，跳过ROM，

WriteOneChar（0xBE）;//写指令，读暂存存储器

a=ReadOneChar（）;//读低8位

b=ReadOneChar（）;//读高8位

t=b;//

t<<=8;//

t=t|a;//

tt=t*0.0625;//

t=tt*10+0.5;//

return（t）;//获得0.01°C的精度并返回

}

5）LED数码管的选择

LED数码管分为共阴和共阳两种，以利用STC89C51的P0口作为LED显示的数据部分，以P2口的七个口作为显示部分的位选，通过三八译码器和4-16译码器扩展为17位的位选分别接在一个四位数码管和13个数码管的位选部分。

详细电路图如图4-5所示：

程序如下：

P2=0xF0;

P0=L1;

delay

（1）;//yearh

P2=0xF1;

P0=L2;

delay

（1）;//yearh

if（cursor==8）

{

P2=0x1F|a;

P0=L17;

delay

（1）;

}

else

{

P2=0x1F;

P0=L17;

delay

（1）;

}//week

if（cursor==6）

{

P2=0xF2|a;

P0=L3;

delay

（1）;

}

else

{

P2=0xF2;

P0=L3;

delay

（1）;

}//yearl

if（cursor==6）

{

P2=0xF3|a;

P0=L4;delay

（1）;

}

else

{

P2=0xF3;

P0=L4;

delay

（1）;

}//yearl

if（cursor==5）

{

P2=0xF4|a;

P0=L5;

delay

（1）;

}

else

{

P2=0xF4;

P0=L5;

delay

（1）;

}//month

if（cursor==5）

{

P2=0xF5|a;

P0=L6;

delay

（1）;

}

else

{

P2=0xF5;

P0=L6;

delay

（1）;

}//month

if（cursor==4）

{

P2=0xF6|a;

P0=L7;

delay

（1）;

}

else

{

P2=0xF6;

P0=L7;

delay

（1）;

}//day

if（cursor==4）

{

P2=0xF7|a;

P0=L8;

delay

（1）;

}

else

{

P2=0xF7;

P0=L8;

delay

（1）;

}//day

P2=0xFF;

if（cursor==3）

{

P2=0xF8|a;

P0=L9;

delay

（1）;

}

else

{

P2=0xF8;

P0=L9;

delay

（1）;

}//hour

if（cursor==3）

{

P2=0xF9|a;

P0=L10;

delay

（1）;

}

else

{

P2=0xF9;

P0=L10;

delay

（1）;

}//hour

if（cursor==2）

{

P2=0xFA|a;

P0=L11;

delay

（1）;

}

else

{

P2=0xFA;

P0=L11;

delay

（1）;

}//min

if（cursor==2）

{

P2=0xFB|a;

P0=L12;

delay

（1）;

}

else

{

P2=0xFB;

P0=L12;

delay

（1）;

}//min

if（cursor==1）

{

P2=0xFC|a;

P0=L13;

delay

（1）;

}

else

{

P2=0xFC;

P0=L13;

delay

（1）;

}//sec

if（cursor==1）

{

P2=0xFD|a;

P0=L14;

delay

（1）;

}

else

{

P2=0xFD;

P0=L14;

delay

（1）;

}//sec

P2=0xFE;

P0=L15;

delay

（1）;//temp

P2=0x0F;

P0=L16;

delay

（1）;//temp

P2=0xFF;

}

图5日期显示

6）仿真实验

整个电路仿真图如下图6所示所示：

图6仿真电路图

7）实物的制作与调试

（1）原理图的绘制与PCB的制作

（2）原理图的绘制

（3）在Protel99se中先新建一个工程，把所需要的元件载入到文档里面。

（4）按照所设计的电路画原理图

（5）通过电气检查是否有错，并修改完善。

原理图如图7所示：

显示部分

图7原理图

8）PCB的绘制

将画好的原理图转为PCB图，设置好规则开始布线，由于边线比较的复杂，采用手动布线的方式进行布线，PCB图如图8所示：

图8PCB图

五、系统实现：

1、方案设计、方案比较

方案一：

采用实时时钟芯片

实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需程序干预。

计算机可通过中断或查询方式读取数据进行显示，因此计时功能的实现无需占用CPU的时间，程序简单。

此外，实时时钟芯片多数带有锂电池做后备电源，具备永不停止的计时功能；具有可编程方波输出功能，可用做实时测控系统的采样信号等；有的实时时钟芯片内部还带有非易失性RAM，可用来存放需长期保存但有时也需变更的数据。

由于功能完美，精度高，软件程序设计相对简单，且计时不占用CPU时间，因此，在工业实时测控系统中多采用这一类专用芯片来实现实时时钟功能。

方案二：

软件控制

利用单片机内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时，该方案节省硬件成本，且能使设计者对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而掌握单片机应用技术MCS-51汇编语言程序设计方法，因此，本系统设计采用此种软件控制方法来实现时，STC89C51单片机是低功耗的具有4KB在线可编程FLASH存储器的单片机。

它与通用80C51系列单片机的指令第和引脚兼容。

片内的FLASH集成在一个芯片上，形成了功能强大、使用灵活和具有较高性能价格比的微控制器。

它的功能强大，而且也较容易购买。

总结：

所要实现的功能通过单片机编程就可以达到，不需要额外的时钟芯片来增加成本，并使外围电路更加简单明了。

3、实验步骤

（1）、给电路通上电源，LED显示是否通电；

（2）、电路板上分别选择模式、+和-按键，可以对时间和日期进行任意的调整，数码管分别显示日期和时间；调整模式按键按下表示对时间开始进行调整，通过选位来确定所要调整的位置，分别可以加和减。

（3）、用一个四位数码管和13个数码管，可显示时间和日期。

实验实物图如图11-12所示：

总结：

经过测试，我所做的万年历相对稳定，并且能准确的计时以及调整时间，经过这次试验懂得了仿真与实物是有差别的，也学会了很多。

六、实验总结：

1、这次我的设计的任务是万年历时钟的设计，通过C51芯片程序控制显示万年历。

本次实验是设计一个智能化万年历时钟电路，LED数码管作为电路的显示部分，按钮作为调整时间和日期部分，可任意的对时间进行所需的调整，通过与单片机连接数码管动态显示年、月、日、时、分、秒、星期、温度等功能，并能准确计算闰年闰月的显示。

2、我采用的是12MHZ的晶振，再通过一系列的计算从而实现万年历时钟的基本功能。

在实验调试过程中，出现了很多的问题，仿真时不需要数码管驱动依然能够实现所需的功能，但实验时出现了数码管亮度达不到要求的情况。

我采用了以下方案来驱动数码管：

1）74LS138和74HC154作为位选驱动；

2）在P0口接的上拉电阻，在这个过程中又涉及了上拉电阻的大小，开始用10K的电阻，因为电阻过大，使电流不能达到要求，以至于不能增加数码管的亮度。

最后我们换用1K的上拉电阻，成功的实现了我们所要得到的结果，数码管的亮度达到了所需的要求。

3、在做板过程中出现的线断路问题；通过万用表的检测一一排除和焊接！

4、本次实验让自己对单片机的应用有了进一步的了解,对程序也有了更深的体会！

七、参考文献

[1]proteus仿真论坛；

[2]维纳单片机论坛；

[3]单片机初级教程教科书

八、元件清单

元件名称

数量

数码管

17个

74HC138

1个

74HC154

1个

STC89C5

1个

排阻

1个

按钮

3个

电阻

4个

12M晶振

1个

DS18B20

1个

30P电容

2个

附录源程序如下所示:

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#defineDQP3_7

#include

uintsec;初始化秒

uintmin=50;//初始化分钟

uinthour=9;//初始化时

uintday=10;//初始化天

uintmonth=6;//初始化月

uintyearl=11;//初始化年低位

uintyearh=20;//初始化年高位

uintweek=6;//初始化星期

uinttcnt;//定义tcnt变量

uintcursor=0;//定义cursor变量

uchara=0xff;定义a变量

ucharcodeSeg[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//共阴数码显示码值

voiddelay（uintt）

{

uinti;

while（t--）

{for（i=0;i<125;i++）;}

}//延时函数子函数

voidTdelay（unsignedinti）

{

while（i--）;

}

voidKdelay（）

{

uchari,j;//定义IJ变量

for（i=100;i>0;i--）

for（j=248;j>0;j--）;

}//延时

Init_DS18B20（void）

{

unsignedcharx=0;

DQ=1;//DQ复位

Tdelay（8）;//稍做延时

DQ=0;//单片机将DQ拉低

Tdelay（80）;//精确延时，大于480us

DQ=1;//拉高总线

Tdelay（14）;

Tdelay（20）;//延时

}

//读一个字节

ReadOneChar（void）

{

unsignedchari=0;//定义i用于循环

unsignedchardat=0;//读取的8位数据

for（i=8;i>0;i--）//8次循环

{

DQ=0;//拉低DQ总线开始读时序

dat>>=1;//dat左移一位

DQ=1;//释放DQ总线

if（DQ）//如果DQ=1，执dat|=0x80；（0x80即第7位为1，如果DQ为1，即读取的数据为1，将dat的第7为置1，然后dat>>=1，循环8次结束，dat即为读取的数据）

//DQ=0，就跳过

dat|=0x80;

Tdelay（4）;//延时以完成此次读时序，之后再读下一数据

}

return（dat）;返回读取的dat

}

//写一个字节

WriteOneChar（unsignedchardat）

{

unsignedchari=0;//

for（i=8;i>0;i--）//

{

DQ=0;//

DQ=dat&0x01;//

Tdelay（5）;//延时以完成此次读时序，之后再读下一数据

DQ=1;//

dat>>=1;//

}

}

//读取温度

ReadTemperature（void）

{

unsignedchara=0;

unsignedcharb=0;

unsignedintt=0;

floattt=0;//

Init_DS18B20（）;

WriteOneChar（0xCC）;//写指令，跳过ROM，

WriteOneChar（0x44）;//启动温度转换

Init_DS18B20（）;

WriteOneChar（0xCC）;//写指令，跳过ROM，

WriteOneChar（0xBE）;//写指令，读暂存存储器

a=ReadOneChar（）;//读低8位

b=ReadOneChar（）;//读高8位

t=b;//

t<<=8;//

t=t|a;//

tt=t*0.0625;//

t=tt*10+0.5;//

return（t）;//获得0.01°C的精度并返回

}

voiddisplay（ucharL1,ucharL2,ucharL3,uchar