基于單片機(jī)的電子萬(wàn)年歷帶計(jì)算器

基于單片機(jī)的電子萬(wàn)年歷帶計(jì)算器

<單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告>系別：電氣工程系班級(jí)：本電氣113班指點(diǎn)教師：吳巧媚組員：楊祺杰、段湘文、劉強(qiáng)、李鵬宇大綱1、內(nèi)容摘要2、設(shè)計(jì)義務(wù)及要求3、內(nèi)容設(shè)計(jì)4、系統(tǒng)框架圖5、電路設(shè)計(jì)原理圖6、各部分電路的闡明7、元件清單8、測(cè)試結(jié)果與分析9、總結(jié)與領(lǐng)會(huì)10、致謝一、內(nèi)容摘要本設(shè)計(jì)要制造的就是單片機(jī)于生活中最為常見(jiàn)的幾種運(yùn)用——簡(jiǎn)易計(jì)算器和電子萬(wàn)年歷。本簡(jiǎn)易計(jì)算器和電子萬(wàn)年歷以AT89S52單片機(jī)作為中心，可以顯示簡(jiǎn)易的計(jì)算和時(shí)間，時(shí)間可以人為設(shè)定；另外還可以顯示當(dāng)前的日歷，顯示格式為年〔四位〕，月〔兩位〕，日〔兩位〕。設(shè)置時(shí)間的位切換、設(shè)定數(shù)值、啟動(dòng)定時(shí)器、切換日歷經(jīng)過(guò)外部中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)易計(jì)算器不僅可以進(jìn)展簡(jiǎn)易的計(jì)算還可以顯示時(shí)間。簡(jiǎn)易計(jì)算器顯示電路由LCD1602組成，

制造該安裝的資料需求有軟硬件的支持，硬件方面AT89C51單片機(jī)，晶振，電源，液晶屏LCD1602，DS1302時(shí)鐘芯片。本次設(shè)計(jì)在電子萬(wàn)年歷的根底上加上了計(jì)算器，經(jīng)過(guò)切換鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能的互換。計(jì)算器可以進(jìn)展7位數(shù)的加、減、乘、除，但是最大有效顯示結(jié)果為9位數(shù)。詳細(xì)實(shí)現(xiàn)功能如下：

1、顯示年、月、日、時(shí)、分、秒等信息

2、具有可調(diào)整日期和時(shí)間功能

3、與即時(shí)時(shí)間同步〔不接外部電源〕4、按切換鍵后可進(jìn)展簡(jiǎn)單的四那么運(yùn)算二、設(shè)計(jì)義務(wù)及要求

1、本課題設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)單的計(jì)算器和萬(wàn)年歷，可以進(jìn)展四那么運(yùn)算和顯示時(shí)間，為了得到較好的顯示效果，所以采用背光LCD1602顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果；

2、計(jì)算器部分：鍵盤(pán)包括數(shù)字鍵(0-9)、符號(hào)鍵(+、-、*、/、.)、去除鍵(ON/C)和等號(hào)鍵(=)，故需求16個(gè)按鍵，設(shè)計(jì)中采用4*4矩陣鍵盤(pán)；

3、時(shí)間顯示的部分，有年、月、日、時(shí)、分、秒，時(shí)間顯示和計(jì)算器控制鍵的分別設(shè)置，故需求一個(gè)功能切換的按鍵。顯示時(shí)間形狀時(shí)，可以對(duì)當(dāng)前的時(shí)間進(jìn)展設(shè)置；

4、執(zhí)行程序：開(kāi)機(jī)顯示零，等待鍵入數(shù)值，當(dāng)鍵入數(shù)字，經(jīng)過(guò)LCD顯示出來(lái)，當(dāng)鍵入+、-、*、/運(yùn)算符〔包過(guò)小數(shù)〕，計(jì)算器在內(nèi)部執(zhí)行數(shù)值轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)，并等待再次鍵入數(shù)值后將顯示鍵入的數(shù)值，按等號(hào)就會(huì)在LCD上輸出運(yùn)算結(jié)果；

5、錯(cuò)誤提示：當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行程序中有錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)在LCD上顯示相應(yīng)的提示，如：當(dāng)輸入的數(shù)值或計(jì)算器得到的結(jié)果大于計(jì)算器的顯示范圍時(shí)，計(jì)算器會(huì)在LCD上提示溢出〔顯示-1〕；當(dāng)除數(shù)為0時(shí)，計(jì)算器會(huì)在LCD上提示錯(cuò)誤，顯示“0〞。三、內(nèi)容設(shè)計(jì)AT89S52單片機(jī)時(shí)鐘芯片DS1302液晶顯示器LCD1602整體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案4*4鍵盤(pán)電路電路原理圖軟件設(shè)計(jì)硬件調(diào)試與分析單片機(jī)的引見(jiàn)與運(yùn)用原理1、單片機(jī)的引見(jiàn)AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K

在系統(tǒng)可編程Flash

存儲(chǔ)器。運(yùn)用Atmel

公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)89C51

產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有乖巧的8

位CPU

和在系統(tǒng)可編程Flash，使AT89S52為眾多嵌入式控制運(yùn)用系統(tǒng)提供高靈敏、超有效的處理方案。

AT89S52具有以下規(guī)范功能：

8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32

位I/O

口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2

個(gè)數(shù)據(jù)指針，3個(gè)16

位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，1個(gè)6向量2級(jí)中斷構(gòu)造，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52

可降至0Hz

靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電方式。空閑方式下，CPU停頓任務(wù)，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)任務(wù)。掉電維護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保管，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切任務(wù)停頓，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。

單片機(jī)的任務(wù)方式：正常任務(wù)時(shí)耗費(fèi)11~20mA電流，空閑形狀時(shí)為1.7~5mA電流，掉電方式為5~50μA。2、單片機(jī)的運(yùn)用〔1〕在智能儀器儀表上的運(yùn)用

〔2〕在工業(yè)控制中的運(yùn)用

〔3〕在家用電器中的運(yùn)用

〔4〕在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通訊領(lǐng)域中的運(yùn)用

〔5〕單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的運(yùn)用

〔6〕在各種大型電器中的模塊化運(yùn)用

〔7〕單片機(jī)在汽車(chē)設(shè)備領(lǐng)域中的運(yùn)用LCD1602的引見(jiàn)LCD1602已很普遍了，詳細(xì)引見(jiàn)我就不多說(shuō)了，市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全一樣的，因此HD44780寫(xiě)的控制程序可以很方便地運(yùn)用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來(lái)的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣〔背光與不背光〕。其優(yōu)點(diǎn)為：顯示質(zhì)量高，數(shù)字式接口，體積小、質(zhì)量輕，功耗低(10mW)顯示方式：段式、字符式、點(diǎn)陣式；本次用到的是字符型液晶LCD1602，專(zhuān)門(mén)用于字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD。驅(qū)動(dòng)方式：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)、單純〔自動(dòng)〕矩陣驅(qū)動(dòng)三種。

LCD1602主要技術(shù)參數(shù)顯示容量:16×2個(gè)字符

芯片任務(wù)電壓:4.5—5.5V

任務(wù)電流:2.0mA(5.0V)

模塊最正確任務(wù)電壓:5.0V

字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mmLCD1602的原理及其運(yùn)用LCD1602的引腳圖LCD1602的引腳闡明第1腳：VSS為地電源。

第2腳：VDD接5V正電源。

第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影〞，運(yùn)用時(shí)可以經(jīng)過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度?！舱Ｈ蝿?wù)電壓為0.3V左右〕

第4腳：RS為存放器選擇，高電平常選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平常選擇指令存放器。第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平常進(jìn)展讀操作，低電平常進(jìn)展寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平?？梢詫?xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平?？梢宰x忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平常可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平常，液晶模塊執(zhí)行命令。

第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。時(shí)鐘芯片DS1302的任務(wù)原理DS1302的簡(jiǎn)介DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗〔功耗小于1mw；2.5V時(shí)，小于300nA〕、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)展計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，任務(wù)電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)展同步通訊，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于暫時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM存放器。DS1302是DS1202的晉級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但添加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)展涓細(xì)電流充電的才干。DS1302的構(gòu)造DS1302的引腳陳列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源封鎖的情況下，也能堅(jiān)持時(shí)鐘的延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，經(jīng)過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)一切的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位存放器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的方法。當(dāng)RST為高電平常，一切的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)展操作。假設(shè)在傳送過(guò)程中RST置為低電平，那么會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在Vcc>2.0V之前，RST必需堅(jiān)持低電平。只需在SCLK為低電平常，才干將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。SCLK為時(shí)鐘輸入端。DS1302電路原理圖電路原理圖如下，DS1302與單片機(jī)的銜接也僅需求3條線：CE引腳、SCLK串行時(shí)鐘引腳、I/O串行數(shù)據(jù)引腳，Vcc2為備用電源，外接32.768kHz晶振，為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖。DS1302的引腳功能DS1302時(shí)鐘芯片后備電源的選擇選擇紐扣電池RC1220作為后備電源鋰二氧化錳電池，其命名是按IEC的規(guī)范命名。其中C-以鋰金屬為負(fù)極，以二氧化錳為正極的化學(xué)電池體系，R-表示電池的外形為圓柱形，假設(shè)是方形那么F替代；12表示電池的直徑是12.5mm,20代表電池的高度為2.0mm。標(biāo)稱(chēng)電壓為3.0V，終止電壓(endpointvoltage)為2.0V,額定容量為40mAh四、系統(tǒng)框架圖五、整體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方法本電路設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)為中心，利用12MHz晶振產(chǎn)生頻率的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，利用液晶屏LCD1602顯示計(jì)算及其時(shí)間信息，經(jīng)過(guò)對(duì)AT89S52單片機(jī)的編程控制液晶屏LCD1602的顯示。顯示時(shí)間和簡(jiǎn)易計(jì)算的信息同在LCD1602，經(jīng)過(guò)按鍵切換選擇。外部按鍵可及時(shí)設(shè)定或調(diào)整時(shí)間或計(jì)算的信息。硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為中心，本系統(tǒng)選用12MHZ的晶振，，使得單片機(jī)有合理的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。起振電容22pF對(duì)振蕩器的頻率高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性影響較適宜，復(fù)位電路為按鍵高電平復(fù)位。DS1302時(shí)鐘芯片選用32.768KHz的晶振，以此堅(jiān)持時(shí)間的準(zhǔn)確性。并在后備電源處提供了后備電源，當(dāng)沒(méi)有外接電源時(shí)，后備電源就供電，這樣就可以堅(jiān)持時(shí)鐘芯片的不斷電及掉電也可以準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。本系統(tǒng)中的后備電源采用3v的電子電源，其壽命可達(dá)一年以上。液晶顯示器采用背光的，本次設(shè)計(jì)選用16引腳的LCD1602。六、電路設(shè)計(jì)原理圖七、各部分電路的闡明復(fù)位電路51單片機(jī)是高電平復(fù)位。所以本設(shè)計(jì)采用的是上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位相結(jié)合的方式。矩陣鍵盤(pán)計(jì)算器輸入數(shù)字和其他功能按鍵要用到很多按鍵〔觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵〕，假設(shè)采用獨(dú)立按鍵的方式，在這種情況下，編程會(huì)很簡(jiǎn)單，但是會(huì)占用大量的I/O

口資源，因此在很多情況下都不采用這種方式，而是采用矩陣鍵盤(pán)的方案。矩陣鍵盤(pán)采用四條I/O

線作為行線，四條I/O

線作為列線組成鍵盤(pán)，在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤(pán)上按鍵的個(gè)數(shù)就為4*4個(gè)。這種行列式鍵盤(pán)構(gòu)造能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O

口的利用率。鍵盤(pán)的任務(wù)方式：中斷掃描方式〔提高CPU的任務(wù)效率〕矩陣式鍵盤(pán)按鍵的識(shí)別：行線經(jīng)過(guò)上拉電阻接到+5V電源，無(wú)鍵按下時(shí)，行處于高電平，列處于低電平。當(dāng)有鍵按下時(shí)，行的電平由高電平變低電平。CPU根據(jù)行電平的變化，就能判別有鍵按下。LCD1602的顯示電路本設(shè)計(jì)采用液晶屏LCD1602來(lái)顯示輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)D0-D7引腳向LCD寫(xiě)指令字或?qū)憯?shù)據(jù)以使LCD實(shí)現(xiàn)不同的功能或顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。DS1302時(shí)鐘電路電路原理圖如上，DS1302與單片機(jī)的銜接也僅需求3條線：CE引腳、SCLK串行時(shí)鐘引腳、I/O串行數(shù)據(jù)引腳，Vcc2為備用電源，外接32.768kHz晶振，為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖。八、元件清單九、測(cè)試結(jié)果與分析1、軟件設(shè)計(jì)：本電路軟件設(shè)計(jì)采用C言語(yǔ)編寫(xiě)程序〔詳細(xì)程序在附加中給出〕。程序設(shè)計(jì)主要包括簡(jiǎn)易計(jì)算的編程，按鍵編程，時(shí)間控制編程，液晶屏LCD1602的顯示編程〔共四條程序，編程采用程序模塊式〕。程序編程好后，編譯沒(méi)有出錯(cuò)后，就直接消費(fèi)hex文件，然后進(jìn)展〔proteus〕軟件仿真。2、軟件仿真：在硬件設(shè)計(jì)完成后，利用軟件對(duì)其進(jìn)展仿真，這樣，就會(huì)減少在做硬件時(shí)的錯(cuò)誤，做到更準(zhǔn)確。本次我采用Proteus軟件仿真。經(jīng)過(guò)此次的軟件仿真，仿真結(jié)果正常，可以順利的進(jìn)展硬件制造。3、硬件調(diào)試：前期的那些預(yù)備任務(wù)都是為了這最后的一步，先把元件排版好后，就是本人動(dòng)手焊接，制造出完好的實(shí)物。在確保焊接無(wú)誤后，接著將之前編好的程序燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)，做最后的硬件調(diào)試。〔看效果能否和仿真的效果一致，假設(shè)和仿真一樣，那么作品就勝利地完成了。要是沒(méi)有到達(dá)仿真時(shí)的效果，那么就是焊接時(shí)出現(xiàn)了失誤?！澄覀兊挠布y(cè)試比較順利，我們的作品完成了！用proteus繪制的仿真圖proteus仿真效果圖作品實(shí)物演示圖十、總結(jié)與領(lǐng)會(huì)本次課程設(shè)計(jì)是對(duì)以前學(xué)過(guò)的實(shí)際知識(shí)進(jìn)展了穩(wěn)定，加深了了解，提高了運(yùn)用的才干，提高了本人的發(fā)現(xiàn)、分析、處理問(wèn)題的才干，還有更重要的就是提升了本人的動(dòng)手〔實(shí)