万年历电子系统设计方案.docx
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万年历电子系统设计方案
万年历电子系统设计方案
一、设计要求与方案论证
1.1项目设计容、功能、指标：
（１）基本要求
①具有年、月、日、时、分、秒等功能；
②具有自动判别闰年闰月的功能
③有一路闹钟
（2）创新要求
①具有闹钟功能，时间到后蜂鸣器响，
led
灯亮。
②设置的时间日期掉电不丢失
③具有温度计功能；
1.2项目设计方案和比较
1.2.1单片机芯片的选择方案和论证：
方案一:
采用89C51芯片作为硬件核心，采用FlashROM，部具有4KBROM存储空间,能于3V的超低
压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线
编程技术,当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序
时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。
方案二:
采用STC89C52,片ROM全都采用FlashROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51
系列单片机完全该芯片部存储器为8KBROM存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在
线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要
烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。
所以选择采用
AT89S52作为主控制系统
.
1.2.2显示模块选择方案和论证：
方案一：
采用Lcd液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样
清晰可见。
方案二：
采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文
字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示.
方案三：
采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫
描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。
由于显示的容较多，采用led数码管不方便，所以采用了LCD液晶作为显示。
1.2.3时钟芯片的选择方案和论证：
方案一：
直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒
计数。
采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。
方案二：
采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、
分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存
区，工作电压2.5V～5.5V围，2.5V时耗电小于300nA，但成本高。
最终确定采用方案一，直接用单片机定时器提供秒信号。
１.2.4温度传感器的选择方案与论证:
方案一：
使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻
阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行A/D转换。
。
此设计
方案需用A/D转换电路，增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会
产生较大的测量误差。
方案二：
采用数字式温度传感器DS18B20，此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进
行数据传输，易于与单片机连接，可以去除A/D模块，降低硬件成本，简化系统电路。
另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量围广等优点。
最终采用DS18B20。
1.2.5掉电不丢失
采用EEROM24C02存储设定的时间日期，实现掉电不丢失。
1.3电路设计最终方案决定
综上各方案所述,对此次作品的方案选定:
采用STC89C52作为主控制系统；单片机计数器提供时钟；数字式温度传感器18B20；LCD液晶屏作为显示；用独立按键控制时间的调整、闹钟的设定。
二.系统的硬件设计与实现2.1电路设计框图
LCD液晶显示模
STC89C5
1602E2ROM
块
2主控制
键盘模块
单片机内部计数器定
时
模块
温度采集模块
2.2系统硬件概述
本电路是由STC89C52单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压
工作；时钟电路由单片机部计数器构成，
1602存储，掉电不丢失；温度的采集由
每计1秒，产生一个终断，提供秒信号；采用
DS18B20构成；显示部份由液晶显示屏1602
E2ROM
构成。
2.3主要单元电路的设计
2.3.1单片机主控制模块的设计
stc89c52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3,MCS-51单片机
共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一条I/O线都能独立地作输出或输入。
单片机的最小系统如下图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调
电容的一端,在片它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在
片它是振荡器倒相放大器的输出.第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复
位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端.如图-1所示
图-1
主控制系统
2.3.2温度采集模块设计
如图-3所示。
采用数字式温度传感器DS18B20，它是数字式温度传感器，具有测量精度高，
电路连接简单特点，此类传感器仅需要一条数据线进行数据传输，使用Ｐ2.7与DS18B20的
I/O口连接加一个上拉电阻,Vcc接电源,1管脚接地。
图-3DS18B20温度采集
2.3.3部计数器
用计数器的工作方式一，采用16位加一计数器，THx8位和TLx8位组成16位加1计数器，计数外部脉冲个数：
1～65536（216），计数的最大值为65536，定时时间（若T=1ms）：
1ms～（65536×T=65.54ms）。
计数器工作原理框图如下
振荡器fosc
?
12
（定时）
D15D8D7D0
C/T=0
加1THxTLx
TFx
&中断请求
C/T=1
脉冲（8位）（8位）溢出
Tx引脚
（记数）启控
ETx
中
断
动制
TRx
允
GATE
&
许
≥1
1
INTx
2.3.4显示模块的设计
显示模块通过一块16脚的LCD1602组成。
其中1、2脚接地，7、9、11分别接一个I/O口用于控制液晶的显示，13--28接P0的8个I/O口用于数据传输，29、31用于控制液晶的背光。
如下图所示
基本操作时序表
读写操作时序如图所示：
图读操作时序
图写操作时序
2.3.5按键模块的设计
采用独立按键控制，上拉电阻接Vcc，按键为低电平有效。
2.3.6蜂鸣器模块的设计
蜂鸣器需要用三极管驱动才能工作，高电平有效。
2.3.6rom模块
采用E2ROM24C02，存储时间设置，
可以起到掉电不丢失的作用。
2.3.7串口下载模块
采用芯片max232，在pcb板上设计串口，接单片机的txd和rxd，用于下载程序。
三、系统的软件设计
实验程序流程图如下所示：
开始
T0初始化
时间显示
S4按?
S2按?
S3
按?
S4按?
S5按?
下？
下？
加一
加一
减一
时间继续
灯
走
灭，蜂鸣
器停
N=最大
N=最大
N=最大
值?
值?
值?
继
续
继
继续切
续
切换
切换
换
四、调试过程和测试方法
调试过程：
1、首先在一块单片机开发板上调用相应的模块，调试程序，这主要是软件调试，软件调试
正确后，按照原理图将所需模块用DXP软件画pcb板并完成腐蚀和焊接。
2、检测串口是否能够下程序
3、检测晶振工作频率是否正常
4、检测按键按下前后输出端点评是否正常
5、正确下进程序之后，发现液晶显示屏始终无法显示字符，这是调节液晶
1602的5管脚
相连的滑动变阻器，直至能够显示字符。
6、在设定时间的时候，光标闪烁显示正在设置的是哪一位，但加上温度显示后，由于温度
随时在采样并显示，所以出现了温度与时间抢光标的情况，而更加糟糕的是，由于不同模块间的相互干扰，加上温度后，时间经常会终止，这是用单片机部计数器定时的弊端，如果用
时钟芯片，应该可以避免这种现象。
最终只能去掉温度显示模块。
结果测试：
最终可以实现年、月、日、时、分、秒的显示和闹钟功能，可以判断闰年闰月，时间可
以设定。
按下s1进入时间设定模式，此时再按键s1可以切换要设置的是哪一位，多次按
s1，依次可以设定秒、分、时、日、月、年的低2位、年的高2位、时钟的分、时钟的时，
按键s2使被设置位的数值增加，按键s3使被设置位的数值减小，按键s4使液晶显示从时
间设定模式转换为正常走时模式。
闹钟所设定的时间到后，蜂鸣器响，led灯亮，这里的led
灯代表一个驱动，比如家里的电饭煲，当时间到的时候，可以自动启动，此时按下按键s5，蜂鸣器停止鸣叫，led灯灭。
掉电后，设定的时间不会丢失，再次开机，仍未原关机前的时
间。
此外，串口工作正常。
五、参考文献
[1]郭天翔.新概念51单片机C语言教程入门、提高、开发、拓展全..电子工业
2009.1
[2]罗杰.电子线路设计实验测试.电子工业2008年4月
[3]江志红51单片机技术与应用系统开发案例精选清华大学
2008.12
[3]居义单片机课程设计指导清华大学2009.9
[3]宋戈51单片机应用开发例大全人民邮电2008.12
附录一、原理图与PCB图
附录二、试验程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
bitwrite=0;
sbitsda=P2^3;
sbitscl=P2^4;
sbitp1=P1;
sbitrs=P2^2;
sbitrw=P2^1;
sbitlcden=P2^0;
sbits1=P1^0;
sbits2=P1^1;
sbits3=P1^
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