单片机课程设计报告(万年历).doc

1、 单片机课程设计报告第 1 页 共 63 页目目 录录一、摘要2二、设计任务.4三、总体方案设计与论证41、液晶显示模块42、实时时间计算模块53、实时环境温度采集模块54、报警模块65、设置模块6四、总体方案组成框图7五、系统硬件设计81、LCD 显示模块82、实时时间计算模块123、实时环境温度检测模块164、报警模单片机课程设计报告第 2 页 共 63 页块215、设置模块22六、系统软件设计23七、系统硬件电路设计24八、系统硬件 PROTEUS 仿真原理图25九、系统硬件仿真运行情况图261、显示欢迎界面262、显示实时时间263、显示当前温度274、时间设置275、最高报警温度设置

2、286、闹钟时间设置287、超温298、闹钟时间到29附录一：实物图30单片机课程设计报告第 3 页 共 63 页附录二：PCB图32附录三：源程序代码33附录四：参考文献62摘摘 要要单片机就是微控制器，是面向应用对象设计、突出控制功能的芯片。单片机接上晶振、复位电路和相应的接口电路，装载软件后就可以构成单片机应用系统。将它嵌入到形形色色的应用系统中，就构成了众多产品、设备的智能化核心。本设计就是应用单片机强大的控制功能制作而成的电子万年历，该电子万年历包括三大功能：实时显示年、月、日、时、分、秒；实时监测环境温度（可根据需要启动高温报警功能） ；电子闹钟。M bn本设计采用的是 AT89S

3、52 单片机，该单片机采用的 MCU51 内核，因此具有很好的兼容性，内部带有 8KB 的 ROM，能够存储大量的程序，最突出特点是具有 ISP 在系统烧写功能，使得烧写程序更加方便。计时芯片采用 DALLAS 公司的涓细充电时钟芯片 DS1302，该单片机课程设计报告第 4 页 共 63 页芯片通过简单的串行通信与单片机进行通信，时钟/日历电路能够实时提供年、月、日、时分、秒信息，采用双电源供电，当外部电源掉电时能够利用后备电池准确计时。温度检测采用 DALLAS 公司的数字化温度传感器，该芯片采用的是独特的“一线总线”的方式与单片机进行通信，一线总线独特而且经济的特点，是用户可以轻松的组建

4、传感器网络，为测量系统的构建引入全新的概念。实时温度采用一线总线的方式传输大大的提高了信号的抗干扰性，分辨率可通过软件设置，其小巧的体积为各种环境下测量温度提供了方便。显示器件采用通用型 1602 液晶，可显示 32 个字符，如果使用数码管来做显示器件需消耗大量的系统资源，因此采用低功耗的1602 液晶，该液晶显示方便，功能强大，完全能满足数字万年历的显示要求。通过此次设计能够更加牢固的掌握单片机的应用技术，增强动手能力、硬件设计能力以及软件设计能力。单片机课程设计报告第 5 页 共 63 页设计任务设计任务1、设计任务：利用单片机、时钟芯片 DS1302、温度传感器DS18B20、1602

5、液晶等实现日期、时间、温度的显示即一个简单的万年历。2、设计要求（1）通过 DS1302 能够准确的计时，时间可调并在液晶上显示出来。（2）通过 DS18B20 能够实时、准确的检测当前环境温度。（3）利用单片机自身功能实现闹钟。单片机课程设计报告第 6 页 共 63 页总体方案论证与设计总体方案论证与设计本系统以 AT89S52 单片机为控制核心，通过与 DS1302 和 DS18B20通信获取实时时间和实时环境温度，并将得到的数据通过 1602 液晶显示出来，同时通过相应的按键调整相应的值。因此本设计可分为一下模块：显示模块、实时时间计算模块、实时环境温度采集模块、报警模块、设置模块（时间

6、设置模块、最高温度设置模块、闹钟设置模块） 。下面对各个模块逐一进行论证分析：1、 液晶显示模块方案（1）:数码管是利用发光二极管的特性组合而成数字显示器件，通过控制相应的二极管的状态显示相应的数字。要使数码管正常显示就得有驱动电路驱动相应的段码，数码管的现实方式可分为静态显示和动态显示，静态显示方式只适合显示单个的数字，因此本设计应采用动态显示方式。由于动态显示方式利用的是人眼视觉暂留的特性，扫描的时间应不大于 20 毫秒，占用系统资源大，而且显示的个数和字型有限，在本设计中不易采用。方案（2）：1602 液晶也叫 1602 字符型液晶 它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块

7、 它有若干个 5X7 或者 5X11 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。1602 的驱动电路带有 11 条指令，可以很方便的控制液晶的现实效果如：清屏、左移右移、光标显示。而且 1602 显示的字符在下一条指令为到来之前不会改变，也就是能够维持显示的字符，1602 液晶占用的系统资源也少。综合比较上述两种方案，应采用 1602 液晶组成本设计的显示模块。2、 实时时间计算模块方案（1）：AT89S52 单片机内部带有定时/计数功能，此定时功能是通过对外部晶振的脉冲进行计数，从而达到计时功能，只要使用

8、 11.0592 的晶振就能实现零误差的计时，因此可以利用此功能实现计时，但因为只有单一的计时功能要实现“万年历”的功能需要较复杂的程序，而且如果单片机掉电无法继续进行计时，所以使用不便。方案（2）：DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加 31 字节静态 RAM，采用 SPI 三线接口与 CPU 进行通信，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。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与 31 天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达 2.55.5V。采用双单片机课程设计报告第 7 页 共 63 页电源供电

9、（主电源和备用电源） ，可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。利用单片机强大的控制功能就可实现实时计时的功能，而且消耗的系统资源少，程序简单。综合上述两种方案，宜采用方案(2)实现实时计时功能。3、实时环境温度采集模块方案（1）：热 敏 电 阻 是 开 发 早 、 种 类 多 、 发 展 较 成 熟 的 敏 感 元 器 件 热 敏 电 阻 由 半导 体 陶 瓷 材 料 组 成 ， 利 用 的 原 理 是 温 度 引 起 电 阻 变 化 通 过 一 定 的 电 路 可 以 将 周 围 环 境 的 温 度 变 化 转 化 成 电 压 的 变 化 ， 通 过 AD 转 化

10、器 件 将信 号 传 输 给 单 片 机 进 行 分 析 ， 从 而 测 出 当 前 环 境 温 度 ， 但 误 差 大 ， 不 稳 定 ， 对 环 境 要 求较 高 。方 案 （ 2） ： DS18B20 是 美 国 DALLAS 公 司 生 产 的 数 字 温 度 传 感 器 ， 采 用 单 总线 的 接 口 方 式 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 。 单 总 线 具 有 经 济 性 好 ， 抗 干 扰 能 力 强 ， 适 合 于 恶 劣 环 境 的 现 场 温 度 测 量 ，使 用 方 便

11、等 优 点 ， 使 用 户 可 轻 松 地 组 建 传 感 器 网 络 ， 为 测 量 系 统 的 构 建 引 入 全 新 概 念 。测 量 温 度 范 围 宽 ， 测 量 精 度 高 ， 在 使 用 中 不 需 要 任 何 外 围 元 件 ， 支 持 多 点 组 网 功 能 多 个 DS18B20 可 以 并 联 在 惟 一 的 单 线 上 ， 实 现 多 点 测 温 ， 供 电 方 式 灵 活 DS18B20 可 以 通 过 内 部 寄 生 电 路 从 数 据 线 上 获 取 电 源 。 因 此 ， 当 数 据 线 上 的 时 序 满 足 一 定 的要 求 时 ， 可 以 不 接 外 部

12、电 源 ， 从 而 使 系 统 结 构 更 趋 简 单 ， 可 靠 性 更 高 。 因 此 非 常 适 合 本系 统 使 用 。综 上 比 较 上 述 两 种 方 案 ， 宜 采 用 方 案 （ 2） 构 成 本 设 计 的 实 时 温 度 采 集 模 块 。4、 报 警 模 块此 模 块 采 用 无 源 蜂 鸣 器 实 现 ， 只 要 编 写 相 应 的 程 序 即 可 实 现 发 出 不 同 频 率 的 声 音 。5、设置模块因设置模块只需编写相应的程序外加相应的按键即可实现，实现方法较简单，在此不再论述。单片机课程设计报告第 8 页 共 63 页总体方案组成框图总体方案组成框图时间计算模

13、块DS1302实时温度采集模块（DS18B20）设置模块（独立按键）显示模块（1602 液晶）AT89S52报警模块（蜂鸣器）单片机课程设计报告第 9 页 共 63 页系统硬件设计系统硬件设计1、LCD 显示模块设计（1）1602 液晶功耗较小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 P1 口与 1602 进行通信。（2）1602 相应功能特性介绍 +5V 电压，对比度可调 内含复位电路 提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能 有 80 字节显示数据存储器 DDRAM 内建有 160 个 5X7 点阵的字型的字符发生器 CGROM 8

14、 个可由用户自定义的 5X7 的字符发生器 CGRAM（3）1602 引脚介绍（4）1602 液晶 11 条指令介绍单片机课程设计报告第 10 页 共 63 页1.清屏指令 功能： 清除液晶显示器，即将 DDRAM 的内容全部填入“空白”的字符码 20H; 光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方; 将地址计数器(AC) 的值设为 0；2.光标归位指令 功能： 把光标撤回到显示器的左上方; 把地址计数器(AC) 的值设置为 0; 保持 DDRAM 的内容不变 ；3.输入模式设置指令 功能：设定每次写入 1 位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字符是否移动。参数设定的情况如下所示： 位名 设置 I/D 0=写入新数据后光标左移 1=写入新数据后光标右移 S 0=写入新数据后显示屏不移动 1=写入新数据后显示屏整体右移 1 个字 4.显示开关控制指令