毕业设计(论文)-基于AT89S52单片机的数字万年历设计与实现.doc
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1、河南理工大学毕业设计(论文)说明书 摘要 随着电子技术的迅速发展,特别是大规模集成电路的出现,人类生活发生 了根本性的变化。以单片机技术为核心的产品已走进了千家万户,数字万年历 的出现更是给人们的生活带来诸多方便,本文就实现了基于 AT89S52 单片机 的多功能数字万年历的设计。 本设计以 AT89S52 单片机技术为核心,以各种硬件电路为基础,软件采 用汇编语言进行编写,为了便于扩展和更改,采用模块化的程序设计方法,使 程序设计的逻辑关系更加简洁明了,系统升级更加简单方便。系统以点阵式带 字库 12864 液晶模块为载体显示数据,所以具有人性化的操作界面和美观的页 面效果,可以显示公历日期
2、、时间、农历日期、星期、温度,并有闹铃功能。 用户可以通过按键调节系统时间、设定闹铃时间。最后完成了组装与调试。 关键词:AT89S52 单片机;数字万年历;12864 液晶模块 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 Abstract With the rapid development of electronic technology, especially the emergence of large-scale integrated circuits, human life there has been a fundamental change. The products have ent
3、ered tens of thousands of households whose core is single-chip technology, the emergence of digital calendar is to bring a lot of peoples lives easy, This article worked out a design of multi-functional digital calendar based on the single chip AT89S52. The design of single-chip AT89S52 technology a
4、s the core, based on a variety of hardware circuitry and used assembly language for the preparation of software, In order to facilitate the expansion and changes to the design, procedures for the use of modular design method so that the logic of the relationship between program design more concise,
5、the system more simple and convenient to upgrade. System use dot- matrix LCD Module 12864 font display as the data carrier and therefore have a human interface and aesthetic page will show the calendar date, time, Chinese date, week, temperature, and has alarm functions. Users can adjust the system
6、time or set the alarm time through the button. I completed the assembly and commissioning finally. Key words: Single-chip AT89S52 Digital Calendar LCD Module 12864 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 目录 1 引言 1 1.1 课题研究背景与现状1 1.2 本课题所做的工作2 2 数字万年历硬件设计 3 2.1 电源电路设计3 2.2 微控制器选择4 2.3 温度测量环节设计8 2.4 时钟芯片环节10 2.5 显示电路设计13 2
7、.6 定时闹铃、按键电路设计16 3 数字万年历软件设计 18 3.1 软件总体设计18 3.2 按键扫描并处理程序流程19 3.3 相应数据加一程序流程20 3.4 游标显示控制程序流程22 3.5 温度测量元件控制程序流程22 3.6 时钟芯片读写程序流程23 4 系统调试 25 4.1 系统硬件调试25 4.1.1 微控制器硬件调试 25 4.1.2 时钟芯片硬件调试 25 4.1.3 蜂鸣器硬件电路调试 26 4.2 系统软件调试26 4.2.1 时钟芯片软件调试 27 4.2.2 显示部分软件调试 27 4.2.3 按键部分软件调试 28 5 总结 29 致谢 31 参考文献 32
8、附录 33 附 1:系统原理总图33 附 2: 系统实物图片34 附件 3:系统程序35 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 1 1 1 引言引言 1.1 课题研究背景与现状 时间是科学技术中最基本的物理量之一,无论是农业生产,还是工业自动 控制,都与时间息息相关,尤其是中国的农业生产,和农历日期联系紧密,准 确的农历日期,为农业生产、农民生活带来极大方便。工业生产中的延时动作, 定时动作等对时间的精确度要求较高。小到运动员的百米赛跑,大到一项工程 的实施,都和时间密不可分,所以,万年历随处可见。但是,随着科技的发展, 人们生活水平不断提高,人们所关心的不仅仅是时间,还有其他一些像室内温 度、
9、农历日期、星期等和人们生活联系紧密的数据,甚至对数字万年历的外观 也提出新的要求,这就对万年历的功能提出新的更高的要求。 近年来随着计算机在社会各领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深 入,同时带动传统控制方式日新月益。控制方式有从模拟控制向数字控制转变 的发展趋势。微控制芯片具有强大的逻辑运算能力,它的出现,使得数字万年 历不仅能给人们提供时间,而且还能提供很多新的功能,例如:温度显示、农 历显示、节气提示、语音提示、日程表、生日提示、星座查询、录音放音、风 景控制等。现在的好多数字万年历产品都通过控制内置灯光对万年历表面装饰 图片进行扫描,实现动态风景;通过控制语音芯片发出各类鸟叫的声
10、音,使人 们生活在自己的房间里,仿佛身处大自然!可见,现在的数字万年历不仅仅是 一个智能化的、可以提供多信息的器件,更是室内的一道风景。 上海礼品公司生产的多功能万年历具有 LED 灯显示、年历、月历、时间显 示、12 小时或 24 小时制式、选择四组定时闹铃、整点铃响、按键音、小于 100 小时倒计时、世界 16 个城市现在时查询、1900 年到 2099 年月历查询、八 位数四则运算、百分比计算 M+、M-和 MRC 存储运算功能货币换汇计算。可见, 多功能智能化数字万年历是以后万年历发展的方向,基于微控制芯片的数字万 年历可以满足人们对万年历的多功能、界面友好和智能化的要求,数字控制技
11、术将引起万年历新的重大改变。 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 2 1.2 本课题所做的工作 首先,本课题对系统主要功能进行分析,确定该系统的主要功能是:阳历 日期、时间显示、农历日期显示、星期显示、环境温度显示和定时闹铃,并可 以修改时间,在修改时间的过程中,可以对月份天数自动判断。 其次,系统设计要做的工作是电源分析和设计,该设计选用的集成芯片都 采用+5V 电源供电,所以,要先对常见 220V 交流电源进行变换,得到较为稳定 的、可以满足系统要求的+5V 稳压电源。 最后,要对选用的芯片进行学习,尤其是其工作时序,这是实现系统的关 键。温度检测采用 DS18B20,由于 DS18B20
12、 是单总线温度传感器,所以,对其 控制需要较严格的时序。通过查阅资料和仿真掌握单总线数字温度传感器的时 序要求和工作流程,该系统主要应用了 DS18B20 的跳过 ROM 匹配、温度转换、 读取温度指令等。 时钟芯片采用 DS1302,为三总线时钟芯片,为了能够使其正常工作,要学 习其中的寄存器格式、寄存器特殊位作用、读取时间寄存器数据、写入时间寄 存器数据等。DS1302 时钟芯片内部没有集成备用电源,所以,要对其掉电保护 环节进行考虑和设计。 显示器件选用点阵带字库型 12864 液晶模块,由于液晶模块在写入指令或 数据后,要经过一段时间才能完成内部动作,所以,对其读写控制时要有必要 的延
13、时,以等待液晶模块完成内部动作,才能使写入的数据或指令有效。带字 库型液晶模块有基本指令集和扩充指令集,本设计不需要显示图片,所以,采 用基本指令集。在时间设定环节,要有设定提示,本系统以游标闪烁方式提示 用户当前所修改的数据,为此,要对游标闪烁控制方式进行学习。 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 3 7805 123 INPUTGNDOUTPUT 2 数字万年历硬件设计数字万年历硬件设计 该系统采用 220V 交流电供电,自带电源变换电路,在交流断电的情况下, 仍能保持正确走时。微控制芯片采用 Atmel 公司的 AT89S52,其内部含有 8k 字 节 Flash,支持 USBISP 编
14、程,十分方便。温度传感器选用 DS18B20,它支持 3V5.5V 的电压范围,使系统设计更灵活、方便。时钟芯片选用美国 Dallas 公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片 DS1302。显示部分选 用界面友好的 YM12864R 液晶模块,其内部采用 ST7920A 控制器,内置 8192 个 中文汉字(1616) ,编程方便,可以节约很多的程序存储器空间。稳压芯片 选用三端稳压器件 7805,简单易用、价格低廉。 2.1 电源电路设计 电源是系统能够工作的基础,电源的好坏直接影响到系统的性能。一个好 的电源,可以给系统提供足够的能量,从而使系统运行稳定。我们常见的、也 比较容
15、易获得的电源是 220V 交流电,而该系统以集成芯片为硬件基础,其需 要大约+5V 的直流电源。如何对易得的 220V 交流电进行变换,使其符合系统 +5V 的电压、功率需求,是首先要解决的问题。 图 2-1 7805 管脚 7805 为三端正稳压电路,TO-220 封装,如图 2-1 所示。在输入电压范围 为 7V-15V 时,输出端输出较为稳定的+5V 电压。内含过流、过热和过载保护电 路。带散热片时,输出电流可达 1A,且价格低廉,应用十分广泛,能够满足该 系统+5V 工作电压需求,所以该系统选取 7805 作为稳压元件。220V 交流电经 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 4 C4
16、2200uf INPUT 1 GND 2 OUTPUT 3 7805 三三三三 7805 IN 1 IN 2 + 3 - 4 DB107 三三三 220V 1 220V 2 9V 3 9V 4 三三三 三三三 220V 220V +5 三三三三 过 9V 变压器,再经过 DB107 全桥整流芯片,经过 2200uf 电容滤波作为 7805 的输入电压,在 7805 输出端就可以得到系统所需要的+5V 电源,其硬件电路原 理如图 2-2 所示。 图 2-2 电源电路硬件原理 2.22.2 微控制器选择微控制器选择 今天,微处理器已经无处不在,无论是录像机、智能洗衣机、移动电话等 家电产品,还是汽
17、车引擎控制,以及数控机床、导弹精确制导等都要嵌入各类 不同的微处理器。微处理器不仅是微型计算机的核心部件,也是各种数字化智 能设备的关键部件,其芯片管脚如图 2-3 所示。 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 5 AT89S52 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST 9 P3.0 10 P3.1 11 P3.2 12 P3.3 13 P3.4 14 P3.5 15 P3.6 16 P3.7 17 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 VCC 40 P0.0 39 P0.1 38 P0.2 37 P0.
18、3 36 P0.4 35 P0.5 34 P0.6 33 P0.7 32 EA 31 ALE 30 PSEN 29 P2.7 28 P2.6 27 P2.5 26 P2.4 25 P2.3 24 P2.2 23 P2.1 22 P2.0 21 AT89S52 图 2-3 AT89S52 芯片管脚 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器。AT89S52 具有 8K 在线 系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造, 与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在线系统 可编程,亦适于常规编程器。在芯片上
19、,具有灵巧的 8 位 CPU 和在线系统可 编程 Flash,使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的 解决方案。AT89S52 具有以下标准功能:8k 字节 Flash,256 字节 RAM,32 位 I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个 16 位定时器/计数器,一个 6 向量 2 级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 可 降至 0Hz 静态逻辑操作,支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停 止工作,允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下, RAM 内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切
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