1、1 目 录 第一章 系统概述 . 5 第二章 方案选择 . 6 2.1 方案 1 基于 AT89S52 单片机的电子万年历设计 . 6 2.2 方案 2 基于 DS1302 的电子万年历设计 . 6 第三章 系统硬件电路的设计 . 7 3.1 系统核心部分 闪电存储型器件 AT89S52 . 7 3.1.1 AT89S52 具有下列主要性能 . 7 3.1.2 AT89S52 的引脚及功能 . 7 3.2 DS1302 时钟电路 . 9 3.2.1 DS1302 芯片介绍 .10 3.2.2 DS1302 的应用 .13 3.3 存储电路 . 14 3.3.1 AT24C02 管脚介绍 .14
2、 3.3.2 AT24C02 的特性 .14 3.4 液晶显示电路 .16 3.4.1 液晶显示控制驱动器 HD61202的特点 .17 3.4.2 液晶显示控制驱动器 HD61202的引脚功能 .17 3.4.3 液晶显示控制驱动器 HD61202的指 令系统 .17 3.4.4 HY-12864 的电路结构特点 .19 3.5 键盘电路 . 21 第四章 系统程序的设计 . 22 2 4.1 阳历程序的设计 . 22 4.2 时间调整程序设计 . 22 4.3 阴历程序设计 . 24 第五章 测试结果 . 27 致 谢 .29 参考文献 . 30 3 摘 要 在日新月异的 21 世纪里，家
3、 用 电 子产品得到了迅速发展 。 许多家电 设备都 趋于人性化、 智能化 ， 这些电器设备大部分都含有 CPU 控制器 或者是 单片机。 单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于工业控制系统、通讯设备、日常消费类产品和玩具等。并且已经深入到工业生产的各个环节以及人民生活的各个方面，如车间流水线控制、自动化系统等、智能型家用电器（冰箱、空调、彩电）等。 用单片机来控制的小型家电产品具有便携实 用，操作简单的特点。 本文设计的电子万年历属于小型智能家用电子产品。利用单片机进行控制，实时时钟芯片进行记时，外加掉电存储电路和显示电路，可实现
4、时间的调整和显示。 电子万年历 既可广泛应用于家庭 ,也可应用于银行、邮电、宾馆、 医院 、学校、企业、商店 等相关行业的大厅，以及单位会议室、门卫等场所。 因而，此设计具有相当重要的现实意义和实用价值。 4 ABSTRACT In the ever-changing 21st century, home electronics products have been developed rapidly. Many appliances have become humanity, intelligence, most of these electrical equipment containin
5、g CPU controller or microcontroller. Microcontroller for its high reliability, high cost, low voltage, low power consumption and a series of advantages in recent years has been the rapid development and large-scale promotion, widely used in industrial control systems, communications equipment, every
6、day consumer products and toys. And have been deep into all aspects of industrial production and all aspects of peoples lives, such as assembly line control, automation systems, intelligent home appliances (refrigerators, air conditioning, color TV) and so on. Chip microcomputer to control the small
7、 household electrical appliances with portable and practical, easy features. This design of the electronic calendar is a small smart home electronics products. Use of micro controller, real time clock chip in mind, the external power-down memory circuit and display circuit, enabling time adjustment
8、and display. Widely used in household electronic calendar can also be applied to banks, post and telecommunications, hotels, hospitals, schools, businesses, shops and other related industries lobby, and the unit conference room, concierge and other places. Thus, this design has important practical s
9、ignificance and practical value. Keyword: microcontroller intelligent CPU controller Automatic control 5 第一章 系统概 述 本设计以 AT89S52单片机为核心，构成单片机控制电路，结合 DS1302 时钟芯片和 24C02FLASH 存储器， 显示阳历年、月、日、星期、时、分、秒和阴历年、月、日，在显示阴历时间时，能标明是否闰月，同时 完成对 它们的 自动调整 和掉电保护，全部信息用液晶显示。人机接口由三个按键来实现，用这三个按键对时间、日期可调，并可对闹铃开关进行设置。软件控制程序实现
10、所有的功能。整机电路使用 +5V 稳压电源，可稳定工作。系统框图如图 1-1 所示， 其软硬件设计简单，时间记录准确，可广泛应用于长时间连续 显示的 系统中。 图 1-1 系统框图 人机接口 显示电路 软件控制程序 电源电路 单片机控制电路 6 第二章 方案选择 由于电子万年历的种类比较多， 因此 方案选择在设计中是至关重要的。 正确地选择方案可以减小开发难度，缩短开发周期，降低成本，更快地将产品推向市场。 2.1 方案 1 基于 AT89S52 单片机的电子万年历设计 不使用时钟芯片，而直接用 AT89S52 单片机来实现电子万年历设计。 AT89S52 是一种带 8K 字节闪烁可编程可擦除
11、只读存储器的低电压，高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。 单片机的 可擦除只读存储器可以反复擦 写 1000 余 次。由于将多功能 8位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89S52 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 若采用单片机计时， 利用它的一个 16 位定时器 /计数器每 50ms 产生一个中断信号，中断 20 次后产生一个秒信号，然后根据时间进制关系依次向分、时、日、星期、月、年进位。这样就实现了直接用单片机来实现电子万年历设计。 用单片机来实现电子万年历设计，无须外接其他芯片，充分利用了单片机的资源。但是精度
12、不够高，误差较大，掉电后丢失所有数据，软件编程较复杂。 2.2 方案 2 基于 DS1302 的电子万年历设计 在以单片机为核心构成的装置中，经常需要一个实时的时钟和日历，以便对一些实时发生事件记录时给予时标，实时时钟芯片便可起到这一作用。过去多用并行接口的时钟芯片，如 MC146818,DS12887等。它们已能完全满足单片机系统对实时时钟的要求，但是这些芯片与单片机接口复杂、占用地址 , 数据总线接线多、芯片体积大占用空间多、近年来串行接口的各种芯片在单片机系统中应用愈来愈多，串行接口的实时时钟芯片也出现了不少， DS1302是一个综合性能较好且价格便宜的串行 接口 实时时钟芯片。 利用单
13、片机进行控制，采用 DS1302作为实时时钟芯片，其三线接口 SCLK、 I/O、/RST与单片机进行同步通信，外加掉电存储电路、显示电路、键盘电路，即构成一个基本的电子万年历系统，若还要添加其他功能，在这基础上外扩电路即可。 由于在系统设计时，需要考虑以下几点因素：功耗低、精确度高、软件编程较简单，芯片的体积小、芯片成本低等，而 DS1302芯片有上面所述的诸多优点，所以本设7 计采用方案 2。 第三章 系统硬件电路的设计 按照系统设计功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、存储 模块、键盘接口模块、显示模块和闹铃模块共 6 个模块组成，电路系统构成框图如图 4-1所示。主控芯片使
14、用 52 系列 AT89S52 单片机，时钟芯片使用美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟芯片 DS1302，存储模块采用 美国 ATMEL 公司 生产 的低功耗 CMOS 串行 EEPROM 存储芯片 AT24C02。 DS1302 作为主要计时芯片，可以做到计时准确。更重要的是， DS1302 可以在很小电流的后备 （ 2.5 5.5V 电源，在 2.5V 时耗电小于 300nA）下继续计时，并可编程选择多种充电电流来对后备电源进 行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。 图 4-1 电子万年历电路系统构成框图 3.1 系统核心部分 闪电存储型器件 AT8
15、9S52 3.1.1 AT89S52 具有下列主要性能 5： 8KB 可改编程序 Flash 存储器（可经受 1000 次的写入 /擦除周期） 全静态工作： 0Hz 24MHz 三级程序存储器保密 128 8 字节内部 RAM 32 条可编程 I/O 线 2个 16 位定时器 /计数器 6个中断源 可编程串行通道 片内时 钟振荡器 3.1.2 AT89S52 的引脚及功能 AT89S52 单片机的管脚说明如图 4-2所示。 （ 89S52） 主控模块 DS1302 时钟电路 键扫描电路 液晶显示 存储电路 闹铃电路 8 P 1.01P 1.12P 1.23P 1.34P 1.45P 1.56P
16、 1.67P 1.78R S T9P 3.0( R X D )10P 3.1( T X D )11P 3.2( I N T 0)12P 3.3( I N T 1)13P 3.4( T 0 )14P 3.5( T 1 )15P 3.6( W R )16P 3.7( R D )17X T A L 218X T A L 119GND20P 2.0( A 8)21P 2.1( A 9)22P 2.2( A 10 )23P 2.3( A 11 )24P 2.4( A 12 )25P 2.5( A 13 )26P 2.6( A 14 )27P 2.7( A 15 )28P S E N29A L E / P
17、 R O G30E A / V P P31P 0.7( A D 7)32P 0.6( A D 6)33P 0.5( A D 5)34P 0.4( A D 4)35P 0.3( A D 3)36P 0.2( A D 2)37P 0.1( A D 1)38P 0.0( A D 0)39V C C40图 4-2 AT89S52 的 管脚 (1) 主要电源引脚 VCC 电源端 GND 接地端 (2) 外接晶体引脚 XTAL1和 XTAL2 XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生器
18、的输入端。 XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。 (3) 控制或与其它电源复用引脚 RST、 ALE/PROG、 /PSEN 和 /EA/VPP RST 复位输入端。 当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。 ALE/PROG 当访问外部存储器时， ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器， ALE 端仍以不变的频率（此频率为振荡 器频率的 1/6）周期性地出现正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是：每当访问外部数据
19、存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。在对 Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ /PROG） 6。 /PSEN 程序存储允许（ /PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。当AT89S52/LV52 由外部程序存储器取指令（或常数）时，每个机器周期两次 /PSEN 有效（既输出 2个脉冲）。但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN信号将不出现。 9 /EA/VPP 外部访问允许端。要使 CPU 只访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH），则 /EA 端必须保持低电平（接到 GND 端）。当 /EA 端保持高电平（接 VSS 端）时， CPU
20、则执行内部程序存储器中的程序。 (4) 输入 /输出引脚 P0.0 P0.7、 P1.0 P1.7、 P2.0 P2.7 和 P3.0 P3.7 P0 端口（ P0.0 P0.7） P0 是一个 8位漏极开路型双向 I/O 端口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动 8个 TTL 输入，对端口写 1 时，又可作高 阻抗输入端用。 P1 端口（ P1.0 P1.7） P1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。对端口写 1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。作输入口时，因为有内部的上拉电
21、阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 P2 端口 （ P2.0 P2.7） P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。P2 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。对端口写 1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可 用作输入口。 P2 作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 P3 端口（ P3.0 P3.7） P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 TTL 门电流。当 P3 口写入 “1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， P
22、3 口将输出电流 ， 这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为 AT89S52 的一些特殊功能， 这些特殊功能见表 3-1。 表 3-1 P3 端口的特殊功能 端口引脚 兼 用 功 能 P3.0 RXD （串行输入口） P3.1 TXD （串行输出口） P3.2 /INT0 （外部中断 0） P3.3 /INT1 （外部中断 1） P3.4 T0 （ 定时器 0 的外部输入） P3.5 T1 （定时器 1 的外部输入） P3.6 /WR （外部数据存储器写选通） P3.7 /RD （外部数据存储器读选通） 3.2 DS1302 时钟电路 10 3.2.1 DS1302 芯片介绍 低功耗时钟芯片 D
23、S1302可以对年、 月、日、时、分、秒进行计时 ， 且具有闰年补偿等多种功能。 DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。这种记录对长时间的连续测控系统结果的分析以及对异常数据出现的原因的查找有重要意义 8。 采用 DS1302 作为记录测控系统中的数据记录，其软硬件设计简单，时间记录准确，既避免了连续记录的大工作量，又避免了定时记录的盲目性，给连续长时间的测量、控制系统的正常运行及检查都来了很大的方便，可广泛应用于长时间连续的测控系统中。在测量控制系统中，特别是长时间无 人职守的测控系统中，经常需要记录某些具有特殊意义的数据及
24、其出现的时间。记录及分析这些特殊意义的数据，对测控系统的性能分析及正常运行具有重要的意义。传统的数据记录方式是隔时采样或定时采样，没有具体的时间记录，因此只能记录数据而无法准确记录其出现的时间；若采用单片机计时，一方面需要采用计数器，占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机的资源，而且某些测控系统可能不允许。而在系统中采用 DS1302则能很好地解决这个问题。 (1) DS1302 的性能特性 实时时钟，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补 偿的年进行计数； 用于高速数据暂存的 31 8 位 RAM； 最少引脚的串行 I/O； 2.5 5.5V 电压工作范围； 2.5V 时
25、耗电小于 300nA； 用于时钟或 RAM 数据读 /写的单字节或多字节（脉冲方式）数据传送方式； 简单的 3 线接口； 可选的慢速充电（至 VCC1）的能力。 DS1302 时钟芯片包括实时时钟 /日历和 31 字节的静态 RAM。它经过一个简单的串行接口与微处理器通信。实时时钟 /日历提供秒、分、时、日、周、月和年等信息。对于小于 31 天的月和月末的日期自动进行调整，还包括闰年校正的功能。时钟的 运行可以采用 24h 或带 AM（上午） /PM（下午）的 12h 格式。采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。 DS1302 有主电源 /后备电源双电源引脚： VCC1 在单电源与电池供电的系统中提供低电源，并提供低功率的电池备份； VCC2在双电源系统中提供主电源，在这种运用方式中， VCC1 连接到备份电源，以便在没有主电源的情况下能保存时间信息以及数据。 DS1302 由 VCC1 或VCC2中较大者供电。当 VCC2大于 VCC1+0.2V 时， VCC2给 DS1302 供电；当 VCC2小于 VCC1时，DS1302 由 VCC1供电。 (2) DS1302 数据操作原理
