AT89C52的电子万年历课程设计报告

基于89c52多功能万年历设计报告班级：电子信息工程2班学院：电子信息工程学号：1204101045姓名：何翔-2-一、设计任务：设计一个具有多功能的电子万年历。二、基本要求:1、能够显示阳历年、月、日、星期、小时、分、显示模块采用LCD液晶显示，要求能用按键调整时间。2、能显示阴历月、日3、具有定时报警功能，能够进行整点语音报时。4、具有闹钟设定的功能。发挥部分：1、掉电存储功能，可存储掉电前用户定时设置。2、具有日程管理，可以设定指定日期的日程，可以设置日成的提醒时间，并可用语音进行提示。三、方案设计与论证方案一：按照系统设计的功能的要求，初步确定系统由主控模块、时钟模块、显示模块、语音模块各键盘接口模块共5个模块组成，电路系统构成框图如图1所示。主控芯片使用52系列AT89C52单片机，时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一款高性能、低功耗、带RAM的实时时钟DS1302。采用DS1302作为计时芯片，可以做到计时准确。更重要的是，DS1302可以在很小电流的后备电源（2.5V--5.5V电源，在2。5V时耗电小于300nA）下继续计时，而且DS1302可以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功不耗电。显示模块采用普通的共阳LED数码管，键输入采用查询法实现功能调整。图1电子万年历电路系统构成框图方案二：按照系统设计的要求和功能，将系统分为主控模块、时钟电路模块、按键扫描模块，LCD显示模块，语音模块，电源电路、复位电路、晶振电路几个模块，语音模块主控模块AT89C52键盘扫描电路路LED显示电路时钟电路（DS1302）-3-系统框图如图2所示。主控模块采用AT89C52单片机，按键模块用四个按键，用于调整时间和设定闹钟，显示模块采用LCD12864，时钟电路模块采用DS1302实时时钟实现对时间，日期的操作。图2基于AT89C52单片机的电子万年历系统框图方案三：按照系统设计的要求和功能，将系统分为主控制器模块、显示模块、按键开关模块、蜂鸣器电路模块。系统框图如图3所示，主控制模块采用AT89C52单片机为控制中心，显示模块采用液晶LCD12864显示，计时使用AT89C52单片机自带的定时器功能，实现对时间、日期的操作，通过按键盘开关实现对时间、日期的调整。图3基于AT89C52单片机的电子万年历总体设计框图方案论证：上面提到的三个方案中，在电路原理方面大致相同，都能够达到设计任务与要求，在方案一款方案二中使用外部的时钟芯片DS1302来实现日期和时间的操作，方案三中则利用了单片机自身的定时器功能；在方案二和方案三在显示模块上都使用液晶显示屏LCD12864作为显示，方案一则使用LED数码管作为显示，采用LED数码管动态扫描，数码管的价格适中，对于显示数字较好，而且使用单片机的端口也较少；采用LCD12864液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可以显示大量文字、图形，显示多样性，清晰可见，价格相对LED数码管来说要昂贵些，但是基于本设计显示的东西较多，若采用LED数码管的话，所需数码管较多，价格也相应的会提高，而且不利于控制，对于LCD12864，随单片机AT89C52复位电路晶振电路按键电路LCD1602显示模块蜂鸣器电路主控模块AT89C52复位电路晶振电路按键扫描模块LCD12864显示模块时钟电路（DS1302）语音模块wt588d语音模块-4-着现在制造的发展，价格也在下降，同时它所使用的端口也不很多，能够清晰的显示，比较适合显示大量的数字，但LCD12864显示模块的屏幕面积相对于12864要小，不足以显示所有内容，故选择DS12864作为显示模块。DS1302是一款高性能的实时时钟芯片，以计时准确、接口简单、使用方便、工作电压范围宽和低功耗等优点，得到广泛的应用，同时可以对秒、时、分、日、月、年以及润年补偿的年进行计数，而且在掉电时能够在外部纽扣电池的供电下继续工作，不会因为掉电后，其时间就要重新设置，方案三中使用定时器的功能，当在掉电的时候就会使时间和日期回到原来设定的初始值，同时直接采用单片机定时计数提供秒信号，使用程序实现年时间和日期，采用此种方案，节约成本，但是实现的时间误差较大，所以不采用这种方案。通过对上述方案的论证分析，本次设计选择方案二，采用AT89C52作为主控制系统，DS1302提供时钟，LCD12864液晶作为显示模块四、硬件单元电路设计与参数计算1、主控制系统单片机中央处理系统的方案设计，我们选用具有ATMEL公司的AT89C52单片机作为中央处理器，如图4所示。该单片机除了拥有MCS-51系列单片机的所有优点外，内部还具有8K的在系统可编程FLASH存储器，低功耗的空闲和掉电模式，极大的降低了电路的功耗，还包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，方便地构成一个最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高。是比较合适的方案。-5-图4AT89C52主控制系统2、时钟振荡电路时钟振荡电路图5所示，时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个30pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度，对于AT89C52其工作频率为0至33MHz,在这个范围内单片机能够正常的工作。-6-图5AT89C52时钟振荡电路3、复位电路复位电路由电阻和极性电容组成，如图6所示，通过高电平使单片机复位，在时钟电路开始工作后，当高电平的时间超过大约2us时，即可实现复位。此复位电路同时具备了上电复位和手动复位的功能，上电复位发生在开机加电时，由系统自动完成，手动复位通过一个按键来实现，在程序运行时，若遇到死机，死循环或程序“跑飞”等情况，通过手动复位就可以实现重新启动的操作。手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮和一个电阻，如图所示，当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端，由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间，由图可知充电时间为：T=2.3RC=2.3*10*10-6*5.1*103=0.1173s，保证系统能够可靠地复位。-7-图6AT89C52复位电路4、DS1302时钟电路时钟电路主要由时钟芯片DS1302、备用电池、晶振等几部分组成，如图7所示。DS1302采用3线串行接口，占用引脚少，内部集成了可编程日历时钟，用户可以根据需要通过单片机的控制来自行设置，支持双电源供电，可以使用外部主电源和备用电源，备份电源能够使时钟芯片继续工作。图7DS1302时钟电路-8-5、按键电路按键电路由四个轻触开关组成，如图8所示。按键用来调整时间和设定闹钟，其一端直接接到单片机的端口，另一端接地，当按下按键时，相应的端口变为低电平，通过检测这一低电平就可以判断是哪个键按下，从而作相应的操作。图8按键电路6、蜂鸣器电路蜂鸣器电路由一个220欧的电阻，三极管8550，及蜂鸣器组成，如图10所示。通过控制三极管的导通和截止来实现蜂鸣器的响与不响。图10蜂鸣器电路7.wt588模块按键控制模式触发方式灵活，可随意设置任意按键为脉冲可重复触发、脉冲不可重复触发、无效按键、电平保持不可循环、电平保持可循环、电平非保持可循环、上一曲不循环、下一曲不循环、上一曲可循环、下一曲可循环、音量+、音量-、播放/暂停、停止、播放/停止等15种触发方式；一线串口控制模式及三线串口控制模式可通过MCU发码端控制语音播放、停-9-止、循环播放和音量大小，或者直接触发0～219地址位的任意语音。管脚图及描述：12345678910111213141516171819202122232425262728NCNCNCNCNCNCRESETDACPWM+PWM-P14P13P16GNDP15P03P02P01P00VCCBUSYVDDNCNCGNDD-D+VDD-USBWT588D-U8.AT24C02AT24C02是一个2K位串行CMOSE2PROM，内部含有256个8位字节，CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02有一个16字节页写缓冲器。该器件通过IIC总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。封装引脚引脚标号简述功能描述1NCNC空2NCNC空3NCNC空4NCNC空5NCNC空6NCNC空7RESETRESET复位脚8DACDACDAC音频输出脚，需外接功放才能驱动扬声器9PWM+PWM+PWM+音频输出脚，跟PWM-组合可直接驱动扬声器10PWM-PWM-PWM-音频输出脚，跟PWM+组合可直接驱动扬声器11P14SPI-FLASH_DI烧写程序数据输入脚（利用外部下载器下载时用到）-10-管脚图：引脚图：管脚名称功能A0、A1、A2器件地址选择SDA串行数据、地址SCL串行时钟WP写保护VCC+1.8V~6.0V工作电压VSS地功能：AT24C02支持I2C，总线数据传送协议I2C，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，由于A0、A1和A2可以组成000~111八种情况，即通过器件地址输入端A0、A1和A2可以实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上，通过进行不同的配置进行选择器件。五、软件设计与流程图1、程序流程图主程序首先初始化定时器、LCD12864及DS1302，然后就开始查询按键，有键按下则开始调整时间和设置闹钟，若没有按下，则执行下面的时间、日期及闹钟时间的显示，最后依次循环这些相同的操作，相应流程图如图11所示：-11-图11程序主流程图按键的检测主要是通过查询的办法来实现，利用按键进行间调整及闹钟设置，首先检测K1键是否按下，当K1键按下时，并且K2键按下时，则设置初始的默认时间；当K1按下，并且K4按下时，则是开启闹钟功能；若只是K3按下则开始设置时间及日期，同时被选择的时间和日期开始闪烁，第一次按下K3时，设置年份，若按下K1，则是减1操作，按下K2是加1操作，设置好年后，第二次按下K3时，则是设置月份，按K1减，按K2则加1，依次循环下去，则可以将时间和日期设置完毕；而当按下K4时，则是设置闹钟时间，第一次按下K4，设置时，按K1时减1，按K2时加1，第二次按下时，设置分，同样的操作，按K1分减1，按K2分加1，程序流程图12所示：开始初始化按键是否按下显示时间、日期及闹钟时间时间、日期、闹钟设定结束是否-12-图12时间调整及闹钟设置程序流程图-13-六、总原电路及元器件清单1、总原理图基于AT89C52单片机的电子万年历硬件电路图如图13所示，系统由AT89S52单片机，按键扫描电路、显示电路、时钟电路、晶振电路、复位电路、电源指示电路及蜂鸣器输出电路。图13基于AT89C52的电子万年历电路原理图4、元件清单基于AT89C52单片机的电子万年历元件清单如表1所示。表1基于AT89C52单片机的电子万年历元件清单元件名称型号数量/个用途单片机AT89C521控制核心时钟芯片DS13021实时时钟晶振12MHz1晶振电路晶振32.768kHz1时钟电路电容30pF2晶振电路电解电容10uF/25V1复位电路按键开关6*6*65按键/复位电路电阻1K1电源指示电路电阻5.1K1复位电路