万年历电子系统设计方案.docx

1、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 ：（）基本要求 具有年、月、日、时、分、秒等功能； 具有自动判别闰年闰月的功能 有一路闹钟(2) 创新要求 具有闹钟功能，时间到后蜂鸣器响，led灯亮。 设置的时间日期掉电不丢失 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 Flash ROM，部具有 4KB ROM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 ,

2、 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 Flash ROM；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 8KB ROM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

3、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

4、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。.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。

5、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 EEROM 24C02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

6、； 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STC89C51602 E2ROM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 1602E2ROM构成。2.3 主要单元电路的设计2.3.1 单片机主

7、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 -

8、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 2.7 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 -3 DS18B20 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=

9、65.54ms) 。计数器工作原理框图如下振荡器 fosc? 12（定时）D15 D8D7 D0C/T=0加1 THx TLxTFx& 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11INTx2.3.4 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

10、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。2.3.6 rom 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、

11、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

12、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

13、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2009.12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2008.123居义 单片机课程设计指导 清华大学 2009.93 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#define uchar unsigned char#define uint unsigned intbit write=0;sbit sda=P23;sbit scl=P24;sbit p1=P1;sbit rs=P22;sbit rw=P21;sbit lcden=P20;sbit s1=P10;sbit s2=P11;sbit s3=P1