電子萬年歷的設(shè)計(jì)與仿真

1、<p>　　電子萬年歷的設(shè)計(jì)與仿真</p><p>　　摘要：在當(dāng)代社會(huì)繁忙的工作與生活中，時(shí)間與我們每一個(gè)人都密切相關(guān)，每個(gè)人都受到時(shí)間的影響，為了更好的利用我們自己的時(shí)間，我們必須對(duì)時(shí)間有一個(gè)度量，因此產(chǎn)生了鐘表。隨著社會(huì)、科技的發(fā)展，人類得知時(shí)間，從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，不斷研究、創(chuàng)新。為了在觀測時(shí)間的同時(shí)能夠了解其他與人類密不可分的信息，比如溫度、星期、日期等，電子萬年歷誕生了，它集時(shí)間、日

2、期、星期于一身，具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。 </p><p>　　該電子萬年歷以單片機(jī)STC89C52為主控制核心，通過單片機(jī)控制時(shí)鐘芯片DS12C887實(shí)現(xiàn)時(shí)間的讀??；溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)溫度的采集；蜂鳴器實(shí)現(xiàn)鬧鐘的報(bào)時(shí)；液晶LCD1602實(shí)現(xiàn)時(shí)間、星期和溫度的顯示；獨(dú)立式按鍵實(shí)現(xiàn)時(shí)間和鬧鈴時(shí)間的調(diào)整。文章主要介紹了該電子萬年歷

3、的電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機(jī)；萬年歷；DS12C887；DS18B20；液晶LCD1602 </p><p>　　中圖分類號(hào)：F407.63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　引言： </b></p><p>　　電子萬年歷設(shè)計(jì)與制作可采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn),也可以采用單

4、片機(jī)來完成。若用數(shù)字電路完成,所設(shè)計(jì)的電路相當(dāng)復(fù)雜,大概需要十幾片數(shù)字集成塊,其功能也主要依賴于數(shù)字電路的各功能模塊的組合來實(shí)現(xiàn),焊接的過程比較復(fù)雜,成本也非常高。 </p><p>　　1方案的總體設(shè)計(jì)和論證 </p><p>　　1.1 方案的總體設(shè)計(jì) </p><p>　　本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)作為主控制模塊，芯片DS12C887作為時(shí)鐘模塊，DS1

5、8B20作為溫度采集模塊，LCD1602作為液晶顯示模塊，以及4個(gè)獨(dú)立式按鍵，所組成的整體的電子萬年歷電路。 </p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 </p><p>　　該設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是： </p><p>　?、俟δ芏啵軐?shí)現(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒、溫度的直觀顯示，而且通過按鍵能夠?qū)r(shí)間進(jìn)行調(diào)整。 </p><p>　?、诠?/p>

6、耗低，只需要3節(jié)串聯(lián)的干電池對(duì)其進(jìn)行供電，就能驅(qū)動(dòng)它正常工作很長一段時(shí)間。 </p><p>　?、蹖?shí)現(xiàn)鬧鐘定時(shí)功能，當(dāng)時(shí)鐘時(shí)間與設(shè)置好的鬧鈴時(shí)間一致時(shí)，蜂鳴器發(fā)出鬧鈴音，這是按下任意按鍵，可終止鬧鈴。 </p><p>　　1.2 方案的設(shè)計(jì)和論證 </p><p>　　1.2.1 時(shí)鐘模塊 </p><p>　　方案一:不使用芯片,直接使

7、用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器 </p><p>　　利用單片機(jī)芯片的定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào),實(shí)現(xiàn)年、月、日、時(shí)、 分、秒的計(jì)數(shù)。 </p><p>　　此方法可以省去一些外圍的芯片,可以節(jié)約成本，但這種方法實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大，只適用于一些要求不是十分精確,不做長期保留的場合。 </p><p>　　1.2.2 按鍵調(diào)整模塊 </p><p>　　方案一

8、: 矩陣鍵盤 </p><p>　　編程復(fù)雜，但是節(jié)省IO口。 </p><p>　　不過，目前該方面資料很好查找，所以超過6個(gè)以上按鍵推薦用矩陣方式。 </p><p>　　綜上，選用獨(dú)立鍵盤。 </p><p>　　采用4個(gè)獨(dú)立式按鍵，一個(gè)I/O口接一個(gè)按鍵。當(dāng)電路所需要的按鍵較少時(shí)，可以采用獨(dú)立式按鍵，控制程序也較簡單，分別實(shí)現(xiàn)時(shí)間調(diào)整

9、，加，減，鬧鐘時(shí)間的設(shè)置。 </p><p>　　圖2-3 輕觸開關(guān) </p><p>　　1.2.3 顯示模塊 </p><p>　　方案一:LCD12864 </p><p>　　LCD12864作為液晶顯示最大的特點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)友好的人機(jī)界面, 可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16X16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣）及6

10、4X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM），但12864體積大，引腳多，不利于仿真界面的顯示，且本制作不需要顯示漢字，故舍棄。 </p><p><b>　　2硬件電路設(shè)計(jì) </b></p><p>　　2.1 電子萬年歷概述及原理圖 </p><p>　　硬件電路設(shè)計(jì)主要由STC89C52單片機(jī)，DS12C887時(shí)鐘芯片，DS18B20溫度傳感器

11、，LCD1602液晶顯示屏，蜂鳴器以及4個(gè)獨(dú)立式按鍵組成。 </p><p>　　2.2 主控制模塊 </p><p>　　單片機(jī)最小系主要由晶振電路和復(fù)位電路組成。任何復(fù)雜的單片機(jī)糸統(tǒng)，都是在單片機(jī)最小系統(tǒng)這個(gè)基礎(chǔ)上通過添加模塊設(shè)計(jì)出來的。 </p><p>　　2.2.1復(fù)位電路 </p><p>　　單片機(jī)的引腳9是復(fù)位端。單片機(jī)糸統(tǒng)在

12、剛上電時(shí)，或者是發(fā)生故障后，都要進(jìn)行復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用的復(fù)位電路，是如圖3-2所示的按鍵手動(dòng)復(fù)位電路。單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使引腳9上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)振蕩周期)以上的高電平。 </p><p>　　2.2.2外部訪問允許端 </p><p>　　單片機(jī)的引腳31，決定是訪問內(nèi)部存儲(chǔ)器還是外部存儲(chǔ)器。 </p><p><b>　　2.3 時(shí)鐘模塊

13、 </b></p><p><b>　　1 器件特性 </b></p><p>　　由于 DS12C887 能夠自動(dòng)產(chǎn)生世紀(jì)、 年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，其內(nèi) 部又增加了世紀(jì)寄存器，從而利用硬件電路 解決子“千年”問題；DS12C887 中自帶有鋰電 池，外部掉電時(shí)，其內(nèi)部時(shí)間信息還能夠保 持 10 年之久；對(duì)于一天內(nèi)的時(shí)間記錄，有12 小時(shí)制和

14、24 小時(shí)制兩種模式。 </p><p>　　圖3-3 DS12C887和單片機(jī)的硬件連接電路圖 </p><p>　　2..4 蜂鳴器鬧鐘模塊 </p><p>　　圖3-11 蜂鳴器電路圖 </p><p>　　當(dāng)P3^7為低電平時(shí)，這時(shí)蜂鳴器工作，當(dāng)P3^7為高電平時(shí)，這時(shí)蜂鳴器停止工作，通過改變P3^7口，高低電平的時(shí)間，來改變蜂鳴器

15、的發(fā)聲音調(diào)。 </p><p><b>　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) </b></p><p>　　3.1 軟件的總體流程圖 </p><p>　　本設(shè)計(jì)所有的程序都是在Keil C環(huán)境下，用C語言完成編寫和調(diào)試的。對(duì)DS1302的時(shí)間讀取程序，對(duì)DS18B20的溫度讀取程序，對(duì)按鍵的時(shí)間調(diào)整程序，對(duì)LCD1602的顯示時(shí)間和溫度程序，都寫成模塊的形式，

16、方便調(diào)用和調(diào)試。 </p><p>　　3.2 時(shí)間設(shè)置子程序流程 </p><p>　　通過單片機(jī)判斷S1按下的次數(shù)來設(shè)置，由s1num標(biāo)志位來記錄次數(shù)，用if語句判斷執(zhí)行命令。當(dāng)s1=1時(shí)進(jìn)入秒的設(shè)置，地址指針指向miao顯示位置處，通過兩個(gè)if語句分別循環(huán)控制顯示秒數(shù)的加和減。當(dāng)s1=2時(shí)， shi顯示位置處，變量最大值設(shè)為23。當(dāng)s1=4時(shí)，地址指針指向week顯示位置處，最大值設(shè)

17、為7，1至7分別用MON、TUE、WED、THU 、FRI、SAT、SUN字指向day顯示位置，變量最大值為31。當(dāng)s1=6時(shí)，地址指針指向month顯示位置，變量最大值為12。當(dāng)s1=7時(shí)，地址指針指向year顯示位置，最大值為99。 </p><p>　　圖4-2 時(shí)間設(shè)置流程圖 </p><p>　　3.3 鬧鐘設(shè)置子程序流程圖 </p><p>　　時(shí)間設(shè)置

18、程序流程圖如圖4-3所示。當(dāng)單片機(jī)檢測到S4鍵按下一次時(shí)則進(jìn)入鬧鐘設(shè)置界面，光標(biāo)并自動(dòng)跳到秒設(shè)置位置，可以對(duì)秒進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)S1鍵依次按下1、2、3次時(shí)，則分別進(jìn)入鬧鐘的秒、分、時(shí)關(guān)的設(shè)置。 </p><p>　　圖4-3 鬧鐘設(shè)置流程圖 </p><p>　　3.4 按鍵調(diào)整流程圖 </p><p>　　調(diào)整時(shí)間用到4個(gè)按鍵，按鍵功能分別是“進(jìn)入時(shí)間調(diào)整模式”，“調(diào)

19、整位時(shí)間加1”，“調(diào)整位時(shí)間減1”，“鬧鐘時(shí)間調(diào)整模式”。按鍵名稱分別定義為“Key1”，“Key2”，“Key3”，“Key4”。按Key1，進(jìn)入秒調(diào)整位，此時(shí)秒調(diào)整位會(huì)閃爍，表示該調(diào)整位可以被賦值，接著按Key2或者Key3可對(duì)調(diào)整位進(jìn)行加或減。要調(diào)整其它調(diào)整位，可再按Key1進(jìn)行選擇，時(shí)間全部調(diào)整好后，按Key1退出設(shè)置，按下Key4進(jìn)入鬧鐘設(shè)置界面。按鍵調(diào)整的流程圖，如圖4-5所示。 </p><p>　

20、　圖4-5 按鍵調(diào)整圖 </p><p><b>　　4參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]王為清，邱文勛.51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)例案精選[M].人民郵電出版社,2007. </p><p>　　[2]楊子文.單片機(jī)原理應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2006. </p><p>　　[3]劉勇.數(shù)字電路[M]

21、.電子工業(yè)出版社,2004. </p><p>　　[4]張鵬.王雪梅.單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)際教程[M].海洋出版社,2008. </p><p>　　[5]李全利.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].高等教育出版社,2009. </p><p>　　[6]馬忠梅.單片機(jī)的C語言應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2008 </p><p>　　[

22、7]祝木田.單片機(jī)原理應(yīng)用教程[M].中國財(cái)經(jīng)經(jīng)濟(jì)出版社,2005 </p><p>　　[8]王靜霞.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].單子工業(yè)出版社,2009 </p><p>　　[9]李秀忠.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].人民郵電出版社,2007 </p><p>　　[10]黃明強(qiáng).DS12C887在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].保定師范?？茖W(xué)報(bào),2004:(17-4),30-3