基于單片機的電子萬年歷帶計算器

基于單片機的電子萬年歷帶計算器

<單片機課程設(shè)計報告>系別：電氣工程系班級：本電氣113班指點教師：吳巧媚組員：楊祺杰、段湘文、劉強、李鵬宇大綱1、內(nèi)容摘要2、設(shè)計義務及要求3、內(nèi)容設(shè)計4、系統(tǒng)框架圖5、電路設(shè)計原理圖6、各部分電路的闡明7、元件清單8、測試結(jié)果與分析9、總結(jié)與領(lǐng)會10、致謝一、內(nèi)容摘要本設(shè)計要制造的就是單片機于生活中最為常見的幾種運用——簡易計算器和電子萬年歷。本簡易計算器和電子萬年歷以AT89S52單片機作為中心，可以顯示簡易的計算和時間，時間可以人為設(shè)定；另外還可以顯示當前的日歷，顯示格式為年〔四位〕，月〔兩位〕，日〔兩位〕。設(shè)置時間的位切換、設(shè)定數(shù)值、啟動定時器、切換日歷經(jīng)過外部中斷來實現(xiàn)。簡易計算器不僅可以進展簡易的計算還可以顯示時間。簡易計算器顯示電路由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，晶振，電源，液晶屏LCD1602，DS1302時鐘芯片。本次設(shè)計在電子萬年歷的根底上加上了計算器，經(jīng)過切換鍵來實現(xiàn)兩個功能的互換。計算器可以進展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)。詳細實現(xiàn)功能如下：

1、顯示年、月、日、時、分、秒等信息

2、具有可調(diào)整日期和時間功能

3、與即時時間同步〔不接外部電源〕4、按切換鍵后可進展簡單的四那么運算二、設(shè)計義務及要求

1、本課題設(shè)計的是簡單的計算器和萬年歷，可以進展四那么運算和顯示時間，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、計算器部分：鍵盤包括數(shù)字鍵(0-9)、符號鍵(+、-、*、/、.)、去除鍵(ON/C)和等號鍵(=)，故需求16個按鍵，設(shè)計中采用4*4矩陣鍵盤；

3、時間顯示的部分，有年、月、日、時、分、秒，時間顯示和計算器控制鍵的分別設(shè)置，故需求一個功能切換的按鍵。顯示時間形狀時，可以對當前的時間進展設(shè)置；

4、執(zhí)行程序：開機顯示零，等待鍵入數(shù)值，當鍵入數(shù)字，經(jīng)過LCD顯示出來，當鍵入+、-、*、/運算符〔包過小數(shù)〕，計算器在內(nèi)部執(zhí)行數(shù)值轉(zhuǎn)換和存儲，并等待再次鍵入數(shù)值后將顯示鍵入的數(shù)值，按等號就會在LCD上輸出運算結(jié)果；

5、錯誤提示：當單片機執(zhí)行程序中有錯誤時，會在LCD上顯示相應的提示，如：當輸入的數(shù)值或計算器得到的結(jié)果大于計算器的顯示范圍時，計算器會在LCD上提示溢出〔顯示-1〕；當除數(shù)為0時，計算器會在LCD上提示錯誤，顯示“0〞。三、內(nèi)容設(shè)計AT89S52單片機時鐘芯片DS1302液晶顯示器LCD1602整體設(shè)計設(shè)計方案4*4鍵盤電路電路原理圖軟件設(shè)計硬件調(diào)試與分析單片機的引見與運用原理1、單片機的引見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

存儲器。運用Atmel

公司高密度非易失性存儲器技術(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，看門狗定時器，2

個數(shù)據(jù)指針，3個16

位定時器/計數(shù)器，1個6向量2級中斷構(gòu)造，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。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，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)任務。掉電維護方式下，RAM內(nèi)容被保管，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切任務停頓，直到下一個中斷或硬件復位為止。

單片機的任務方式：正常任務時耗費11~20mA電流，空閑形狀時為1.7~5mA電流，掉電方式為5~50μA。2、單片機的運用〔1〕在智能儀器儀表上的運用

〔2〕在工業(yè)控制中的運用

〔3〕在家用電器中的運用

〔4〕在計算機網(wǎng)絡和通訊領(lǐng)域中的運用

〔5〕單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的運用

〔6〕在各種大型電器中的模塊化運用

〔7〕單片機在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的運用LCD1602的引見LCD1602已很普遍了，詳細引見我就不多說了，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寫的控制程序可以很方便地運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、點陣式；本次用到的是字符型液晶LCD1602，專門用于字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD。驅(qū)動方式：靜態(tài)驅(qū)動、單純〔自動〕矩陣驅(qū)動三種。

LCD1602主要技術(shù)參數(shù)顯示容量:16×2個字符

芯片任務電壓:4.5—5.5V

任務電流:2.0mA(5.0V)

模塊最正確任務電壓:5.0V

字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mmLCD1602的原理及其運用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為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影〞，運用時可以經(jīng)過一個10K的電位器調(diào)整對比度?！舱Ｈ蝿针妷簽?.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為讀寫信號線，高電平常進展讀操作，低電平常進展寫操作。當RS和R/W共同為低電平?？梢詫懭胫噶罨蛘唢@示地址，當RS為低電平R/W為高電平常可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平常可以寫入數(shù)據(jù)。

第6腳：E端為使能端，當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：背光源負極。時鐘芯片DS1302的任務原理DS1302的簡介DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗〔功耗小于1mw；2.5V時，小于300nA〕、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進展計時，具有閏年補償功能，任務電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進展同步通訊，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31×8的用于暫時性存放數(shù)據(jù)的RAM存放器。DS1302是DS1202的晉級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但添加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供了對后備電源進展涓細電流充電的才干。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，也能堅持時鐘的延續(xù)運轉(zhuǎn)。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1+0.2V時，Vcc2給DS1302供電。當Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復位/片選線，經(jīng)過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動一切的數(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RST為高電平常，一切的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進展操作。假設(shè)在傳送過程中RST置為低電平，那么會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運轉(zhuǎn)時，在Vcc>2.0V之前，RST必需堅持低電平。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為時鐘輸入端。DS1302電路原理圖電路原理圖如下，DS1302與單片機的銜接也僅需求3條線：CE引腳、SCLK串行時鐘引腳、I/O串行數(shù)據(jù)引腳，Vcc2為備用電源，外接32.768kHz晶振，為芯片提供計時脈沖。DS1302的引腳功能DS1302時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-以鋰金屬為負極，以二氧化錳為正極的化學電池體系，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。標稱電壓為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)計方案設(shè)計方法本電路設(shè)計采用AT89S52單片機為中心，利用12MHz晶振產(chǎn)生頻率的時鐘脈沖信號，利用液晶屏LCD1602顯示計算及其時間信息，經(jīng)過對AT89S52單片機的編程控制液晶屏LCD1602的顯示。顯示時間和簡易計算的信息同在LCD1602，經(jīng)過按鍵切換選擇。外部按鍵可及時設(shè)定或調(diào)整時間或計算的信息。硬件設(shè)計本系統(tǒng)以AT89S52單片機為中心，本系統(tǒng)選用12MHZ的晶振，，使得單片機有合理的運轉(zhuǎn)速度。起振電容22pF對振蕩器的頻率高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性影響較適宜，復位電路為按鍵高電平復位。DS1302時鐘芯片選用32.768KHz的晶振，以此堅持時間的準確性。并在后備電源處提供了后備電源，當沒有外接電源時，后備電源就供電，這樣就可以堅持時鐘芯片的不斷電及掉電也可以準確計時。本系統(tǒng)中的后備電源采用3v的電子電源，其壽命可達一年以上。液晶顯示器采用背光的，本次設(shè)計選用16引腳的LCD1602。六、電路設(shè)計原理圖七、各部分電路的闡明復位電路51單片機是高電平復位。所以本設(shè)計采用的是上電復位和手動復位相結(jié)合的方式。矩陣鍵盤計算器輸入數(shù)字和其他功能按鍵要用到很多按鍵〔觸點式開關(guān)按鍵〕，假設(shè)采用獨立按鍵的方式，在這種情況下，編程會很簡單，但是會占用大量的I/O

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

線作為行線，四條I/O

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

口的利用率。鍵盤的任務方式：中斷掃描方式〔提高CPU的任務效率〕矩陣式鍵盤按鍵的識別：行線經(jīng)過上拉電阻接到+5V電源，無鍵按下時，行處于高電平，列處于低電平。當有鍵按下時，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)計采用液晶屏LCD1602來顯示輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)過D0-D7引腳向LCD寫指令字或?qū)憯?shù)據(jù)以使LCD實現(xiàn)不同的功能或顯示相應的數(shù)據(jù)。DS1302時鐘電路電路原理圖如上，DS1302與單片機的銜接也僅需求3條線：CE引腳、SCLK串行時鐘引腳、I/O串行數(shù)據(jù)引腳，Vcc2為備用電源，外接32.768kHz晶振，為芯片提供計時脈沖。八、元件清單九、測試結(jié)果與分析1、軟件設(shè)計：本電路軟件設(shè)計采用C言語編寫程序〔詳細程序在附加中給出〕。程序設(shè)計主要包括簡易計算的編程，按鍵編程，時間控制編程，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，編譯沒有出錯后，就直接消費hex文件，然后進展〔proteus〕軟件仿真。2、軟件仿真：在硬件設(shè)計完成后，利用軟件對其進展仿真，這樣，就會減少在做硬件時的錯誤，做到更準確。本次我采用Proteus軟件仿真。經(jīng)過此次的軟件仿真，仿真結(jié)果正常，可以順利的進展硬件制造。3、硬件調(diào)試：前期的那些預備任務都是為了這最后的一步，先把元件排版好后，就是本人動手焊接，制造出完好的實物。在確保焊接無誤后，接著將之前編好的程序燒寫進單片機，做最后的硬件調(diào)試?！部葱Ч芊窈头抡娴男Ч恢?，假設(shè)和仿真一樣，那么作品就勝利地完成了。要是沒有到達仿真時的效果，那么就是焊接時出現(xiàn)了失誤?！澄覀兊挠布y試比較順利，我們的作品完成了！用proteus繪制的仿真圖proteus仿真效果圖作品實物演示圖十、總結(jié)與領(lǐng)會本次課程設(shè)計是對以前學過的實際知識進展了穩(wěn)定，加深了了解，提高了運用的才干，提高了本人的發(fā)現(xiàn)、分析、處理問題的才干，還有更重要的就是提升了本人的動手〔實