【达内嵌入式培训】单片机的多功能电子万年历设计

1、【 HYPERLINK :/ cdtarena / 达内嵌入式培训】单片机的多功能电子万年历设计引言随着生活节奏的日益加快，人们的时间观也越来越重，同时对电子钟表、日历的需求也随之提高。因此，研究实用电子时钟及其扩展应用，有着非常现实的意义，具有很大的实用价值。 HYPERLINK :/ cdtarena 本系统程序由主程序、中断效劳函数和多个子函数构成。主函数主要完成各子函数和中断函数的初始化。定时中断函数主要完成时钟芯片的定时扫描及键盘扫描。时钟芯片的读写函数主要是将时间、日历信息读出来，并把要修改具体值写入时钟芯片内部。系统的硬件设计与电路原理电路设计框图系统硬件概述本电路是由AT89S

2、52单片机为控制核心，具有在线编程功能、低功耗、能在3V的超低压工作。时钟电路由DS1302提供，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，工作电压为。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内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM存放器。可产生年、月、日、周日、时、分、秒，具有使用寿命长、精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能。主控制模块单片机主控制模块的设计AT89S52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

3、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。时钟电路模块时钟电路模块的设计DS1302的引脚排列如图3所示，其中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于时，Vcc2给DS1302供电;当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位存放器;其次，RST提供终止单字节或多字节

4、数据的传送手段。图1 整体电路框图图2 主控制系统图3 时钟控制系统时钟电路模块工作原理DS1302在每次进行读、写程序前都必须初始化，先把SCLK端置“0，接着把RST端置“1，最后才给予SCLK脉冲;读/写时序如图4所示。表1为DS1302的控制字，此控制字的位7必须置1，假设为0那么不能对DS1302进行读写数据。对于位6，假设对程序进行读/写时RAM=1，对时间进行读/写时，CK=0。位1至位5指操作单元的地址。位0是读/写操作位，进行读操作时，该位为1;该位为0那么表示进行的是写操作。控制字节总是从最低位开始输入/输出的。表2为DS1302的日历、时间存放器内容：“CH是时钟暂停标志

5、位，当该位为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态;当该位为0时，时钟开始运行。“WP是写保护位，在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP必须为0。当“WP为1时，写保护位防止对任一存放器的写操作。【 HYPERLINK :/ cdtarena / 达内嵌入式培训】DS1302的控制字节DS1302的控制字如表1所示。控制字节的高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，那么不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，那么表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出

6、。数据输入输出(I/O)在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。如图4所示。表1 DS1302的控制字格式图4 DS1302读/写时序图DS1302的存放器DS1302有12个存放器，其中有7个存放器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式，其日历、时间存放器及其控制字见表2。此外，DS1302还有年份存放器、控制存放器、充电存放器、时钟突发存放器及与RAM相关的存放器等。时钟突发存放器可一次性顺序读写除充电存放器外的所

7、有存放器内容。DS1302与RAM相关的存放器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作;另一类为突发方式下的RAM存放器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。时钟模块实现功能该模块为系统提供精准的秒、分、时、日、月、年等实时时间信息，星期那么由编程计算得到。温度采集模块温度采集模块设计如图5所示。采用数字式温度传感器DS18B20，它具有测量精度高，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，使用与DS18B20的I/O口连接加一个上拉电阻，

8、Vcc1接电源，Vcc2接地。DS18B20的测温原理低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，当计数门翻开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55所对应的基数分别置入减法计数器1和温度存放器中，减法计数器1和温度存放器被预置在-55所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度存放器的值将加1，减

9、法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度存放器值的累加，此时温度存放器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度存放器值到达被测温度值。表2 DS1302的日历、时间存放器图5 DS18B20温度采集显示模块的设计本次设计采用的是LED动态显示方式，由于PROTEUS内没有LED，故用LCD代替LED进行仿真，与主控制芯片AT89C52相连。如图6所示。系统的软件设计图6 LED动态扫描显示图7 主程序

10、流程图主程序流程框图Keil C与Proteus的联调与测试结果是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外围电路(如LCD，RAM，ROM，键盘，马达，LED，AD/DA，局部SPI器件，局部IIC器件等)，使用和Keil C可以像使用仿真器一样调试程序。【 HYPERLINK :/ cdtarena / 达内嵌入式培训】Proteus的工作过程运行Proteus的ISIS程序后，进入该仿真软件的主界面如图8所示。在工作前，要设置view菜单下的捕捉对齐和system下的颜色、图形界面大小等工程。通过工具栏中的p(从库中选择元件命令)命令，在pi

11、ck devices窗口中选择电路所需的元件，放置元件并调整其相对位置、元件参数设置、元器件间连线、编写程序;在source菜单的Define code generation tools菜单命令下，选择程序编译的工具、路径、扩展名等工程;在source菜单的Add/remove source files命令下，参加单片机硬件电路的对应程序;通过debug菜单的相应命令仿真程序和电路的运行情况。图8 Proteus的启动界面Proteus软件所提供的调试手段Proteus提供了比拟丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。对于单片机硬件电路和软件的调试，Proteus提供

12、了两种方法：一种是系统总体执行效果，一种是对软件的分步调试以看具体的执行情况。软件和硬件结合的应用系统软件和硬件的结合，就是一个单片机的应用系统了。在这一阶段，硬件电路的设计已经不是最为关键的了，而软件系统的设计、调试和运行才是实验的主要内容。因此可以以建议性的意见给出具体的硬件电路，并提出该电路所需要完成的具体工作，进行软件的设计和调试。Keil C的介绍keil C的运行界面运行Keil C后的运行界面如图9所示。图9 keil C的运行界面Keil C与proteus联调测试1、安装keil与proteus7.6;2、翻开proteus，画出相应电路。在proteus的tools菜单中选

13、中use remote debug monitor;3、在keil中编写MCU的程序;4、进入keil的project菜单option for target 工程名。在DEBUG选项中右栏上部的下拉菜选中Proteus VSM Monitor-51 Driver;5、在keil中进行debug，同时在proteus中查看直观的结果，LCD显示;6、把keil里的文件编译后输出hex的文件，在proteus中把单片机的加载程序文件换成keil中的hex文件，然后运行。运行结果结果显示由图1整体电路框图可知，LED显示结果，如图10所示。图10 结果显示调节显示日期和时间的修改由4个按键构成。键P

14、0为调节;P20，模式切换键(向左移)向左移;键P21，加法按钮;键P22，减法按钮;键P23，立刻跳出调整模式按钮。按动PO时秒闪烁进入调节系统，如图11所示。按动P20向左移，对分进行调节，如图12所示。按动P21向左移，对时进行加调节，如图13所示。图11 秒调节图12 分调节图13 时加调节图14所示，是未调之前的显示，按动P22向左移，对年进行减调节，如图15所示按动P23向左移，退出调节恢复如图16所示。图14 未调之前显示图15 年减调节图16 退出调节系统总结本文设计了一个多功能的电子万年历。电路是由AT89S52单片机为控制核心，与时钟芯片DS1302、温度芯片DS18B20

15、、按键、LED显示等模块组成硬件系统。在硬件系统中设有3个独立按键，根据使用者的需要可以随时对时间进行校准、选择时间、温度显示等，综上所述此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、本钱低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的开展趋势，具有广阔的市场前景。在整个设计过程中，充分发挥个人的主观能动性，自主学习，学到了许多没学到的知识，增加了动手能力的考验，到达了预期的目的。总之，这次设计使我的能力得到了全方位的提高。 HYPERLINK :/ cdtarena / 成都嵌入式培训哪里好？选择 HYPERLINK :/ cdtarena / 达内嵌入式培训开启企业定制就业直通车， HYPERLINK :/ cdtarena / 达内科技满足你高薪就业梦想！找 HYPERLINK :/ cdtarena / 成都IT培训100%推荐就业的 HYPERLINK :/ cdtarena / 软件测试培训机构，请咨询 HYPERLINK :/ cdtarena / 达内在成都嵌入式培训的老师！达内培训费用？ HYPERLINK :/ cdtarena / 达内好不好？ HYP