單片機(jī)原理及接口技術(shù)

課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)題目名稱：智能時(shí)鐘姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：指導(dǎo)教師：淮海工學(xué)院理學(xué)院光信息系

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容:設(shè)計(jì)要求：以AT89C51單片機(jī)為核心，制作一個(gè)LCD現(xiàn)實(shí)的智能電子鐘該電子鐘可以顯示年、月、日、時(shí)、分、秒；閏年自動(dòng)判斷；計(jì)時(shí)精度的誤差要1秒/月（具有微調(diào)設(shè)置）；鍵盤(pán)采用動(dòng)態(tài)掃描方式查；：本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)的具體功能智能電子鐘的原理主要有4部分組成。單片機(jī)的外圍設(shè)備，即單片機(jī)最小系統(tǒng)，此部分是保證單片機(jī)能正常工作的必要部分；顯示部分，即LCD顯示，本次設(shè)計(jì)的智能電子鐘LCD除了可以顯示本次課程設(shè)計(jì)的要求，即顯示年月日星期等外，還可以實(shí)時(shí)顯示溫度；時(shí)鐘芯片DS1302，DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，其能夠計(jì)算2100年之前的年、月、日、星期、時(shí)、分、秒，具有閏年自動(dòng)調(diào)整能力；溫度傳感器DS18B20部分，該部分主要對(duì)當(dāng)時(shí)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并傳送到時(shí)鐘顯示部分；按鍵部分：按鍵是對(duì)時(shí)鐘各部分的調(diào)整，模式鍵：可以切換到對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的調(diào)整；力口1鍵，減1鍵，分別對(duì)各部分進(jìn)行加1減1操作；二、總體設(shè)計(jì)DS18B20簡(jiǎn)介（1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.0?5.5V,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電；（2）獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條□線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊；S18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫；溫范圍一55℃?+125℃,在-10?+85℃時(shí)精度為±0.5℃；（5）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。rBGTTOWVUgrBGTTOWVUgLCD1602簡(jiǎn)介單片機(jī)課程設(shè)計(jì)液晶顯示屏是以若干個(gè)5x8或5x11點(diǎn)陣塊組成的顯示字符群。每個(gè)點(diǎn)陣塊為一個(gè)字符位，字符間距和行距都為一個(gè)點(diǎn)的寬度。具有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個(gè)5x8點(diǎn)陣字符或四個(gè)5x11點(diǎn)陣字符。具有80個(gè)字節(jié)的RAM。標(biāo)準(zhǔn)的接口特性，適配M6800系列MPU的操作時(shí)序。模塊結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、裝配容易。（6）單+5V電源供電。低功耗、長(zhǎng)壽命、高可靠性。（7）接口引腳功能弓|腳號(hào)符號(hào)狀態(tài)功 能1Vss電源地2Vdd+5V邏輯電源3V0液晶驅(qū)動(dòng)電源4RS輸入寄存器選擇1：數(shù)據(jù)；0：指令5R/W輸入讀、寫(xiě)操作選擇1：讀；0：寫(xiě)6E輸入使能信號(hào)7DB0二態(tài)數(shù)據(jù)總線（LSB）8DB1二態(tài)數(shù)據(jù)總線9DB2二態(tài)數(shù)據(jù)總線10DB3二態(tài)數(shù)據(jù)總線11DB4二態(tài)數(shù)據(jù)總線12DB5二態(tài)數(shù)據(jù)總線13DB6二態(tài)數(shù)據(jù)總線14DB7二態(tài)數(shù)據(jù)總線（MSB）15LEDA輸入背光+5V16LEDK輸入背光地注：15、16兩管腳用于帶背光模塊，不帶背光的模塊這兩個(gè)管腳懸空不接。DS1302簡(jiǎn)介DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V?5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，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)31x8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS13Q2)0722A4I.+107AAVcG匚DS13Q2)0722A4I.+107AAVcG匚X1匚X2匚GND匚2Vqci3SCLK口I/O呷DS1302

8-PmDIPGOO-MiI)單片機(jī)上電啟動(dòng)時(shí)，蜂鳴器長(zhǎng)響一次，并且顯示初始化時(shí)間，以及DS18B20采集到的溫度。此時(shí)按下模式鍵，蜂鳴器響一下，當(dāng)前時(shí)間暫停，并且光標(biāo)移動(dòng)，表明該位可以調(diào)整，再按下設(shè)置鍵可以對(duì)下一位進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)設(shè)置鍵循環(huán)一次時(shí)，調(diào)整結(jié)束，當(dāng)前時(shí)間開(kāi)始走時(shí)。三、硬件設(shè)計(jì)：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)三SsTAL該電路是能夠讓單片機(jī)正常工作的必要外圍設(shè)備，三SsTAL該電路是能夠讓單片機(jī)正常工作的必要外圍設(shè)備，X2為11.05926MHz的晶振，為單片機(jī)提供脈沖信號(hào)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)3.2：顯示電路3.2：顯示電路RS,RW,E三個(gè)管腳是LCD的控制端，控制LCD進(jìn)行寄存器的選擇以及讀寫(xiě)操作，控制LCD的顯示模式，D0?D7分別為L(zhǎng)CD的數(shù)據(jù)端口，因?yàn)橛肞0口作為數(shù)據(jù)端口，所以需要加一個(gè)10k。的上拉電阻：DS1302電路U3VCC1VCC2VCC1VCC2X1□X1RSTSCLKI/OX2一CRYS1RSTSCLKI/OX2<TEXTDS1302X1為32.768kHz(21)的晶振，其主要作用是產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的晶振，這個(gè)晶振與芯片內(nèi)部的電路組成振蕩器，經(jīng)過(guò)分頻可以得到精確地秒信號(hào)。Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。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。RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。區(qū)51輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(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)行時(shí)，在Vcc>2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說(shuō)明。SCLK為時(shí)鐘輸入端。

：DS18B20電路八U2DS18B20<TEXT>DQ為數(shù)字信號(hào)輸入DS18B20<TEXT>DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。：按鍵電路如圖所示，設(shè)置鍵，加1鍵，減1鍵分別接單片機(jī)的P1.5,P1.6,P1.7,進(jìn)行調(diào)整：蜂鳴器電路通過(guò)按鍵對(duì)時(shí)鐘如圖所示，蜂鳴器用一個(gè)PNP型三極管驅(qū)動(dòng)，用5v電源供電。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)四、元件清單器件名稱型號(hào)數(shù)量AT89C51單片機(jī)1晶振32.768KHz111,05926MHz1電容30pF2電解電容10uF1電阻300Q11kQ110kQ上拉電阻1按鍵3DS13021DS18B201LCD16021蜂鳴器無(wú)源1五、遇到的問(wèn)題這次的課程設(shè)計(jì)作品不是一個(gè)完美的作品，還有很多問(wèn)題沒(méi)有解決掉，溫度問(wèn)題就是一個(gè)最大的問(wèn)題：DS18B20總是采集不到溫度數(shù)據(jù)。在以后的日子里，我將會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)關(guān)于18B20的知識(shí)，爭(zhēng)取把在此次課程設(shè)計(jì)中遇到的關(guān)于18B20的問(wèn)題解決掉！當(dāng)然，這次的作品還有許多需要改進(jìn)的地方，比如我的時(shí)鐘系統(tǒng)沒(méi)有鬧鐘功能，沒(méi)有高溫報(bào)警功能等等。如果要擴(kuò)展本次的時(shí)鐘系統(tǒng)功能的話，可以擴(kuò)展鬧鐘功能，并且可以設(shè)置幾個(gè)鬧鐘，鬧鐘的聲音可以播放音樂(lè)，鬧鐘功能可以設(shè)置成只響一次還是每隔幾分鐘響一次。時(shí)間顯示部分如果能讓時(shí)間與星期同步就好了，比如把時(shí)間調(diào)到某年某月某日，則該日對(duì)應(yīng)的星期自動(dòng)調(diào)整，即星期與日期的調(diào)整時(shí)同步的，調(diào)整了時(shí)間也就是相當(dāng)于調(diào)整了星期。六、心得體會(huì)通過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)，我更深刻的理解單片機(jī)這門課程動(dòng)手實(shí)踐的重要性，同時(shí)也學(xué)到了書(shū)本上沒(méi)有講到的許多知識(shí)。單片機(jī)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，只有親自動(dòng)手才能把自己的想法實(shí)現(xiàn)出來(lái)。其實(shí)我感覺(jué)電路的調(diào)試才是最難的部分，軟件設(shè)計(jì)不會(huì)的可以對(duì)癥下藥，可以上網(wǎng)、去圖書(shū)館查資料，最終都可以解決，可是實(shí)物硬件調(diào)試卻不是那么簡(jiǎn)單的，很多時(shí)候我們并不知道到底哪里出了錯(cuò)，從而無(wú)從何下手。更要命的是軟件仿真提供的是一個(gè)完全理想化的環(huán)境，仿真成功的電路實(shí)際并不一定可以成功，有很多驅(qū)動(dòng)電路軟件仿真時(shí)沒(méi)有也可以正常運(yùn)行，可是實(shí)物焊接的時(shí)候就不可以，這一點(diǎn)也是比較難解決的問(wèn)題。首先我們不知道有些驅(qū)動(dòng)電路怎么連接，其次我們有時(shí)根本就不知道某些器件還需要驅(qū)動(dòng)電路，因?yàn)楹芏囹?qū)動(dòng)電路書(shū)上沒(méi)有提到，所以我們也沒(méi)有驅(qū)動(dòng)電路的意識(shí)。所以此次的課程設(shè)計(jì)我明白了，在做實(shí)驗(yàn)之前，一定要先上網(wǎng)或去圖書(shū)館查資料，看看別人的硬件實(shí)物圖是怎么連接的，并且要明白別人為什么要這么連，如果換個(gè)驅(qū)動(dòng)可不可以呢？硬件實(shí)物圖的每一部分都要先搞得明明白白，清清楚楚才行，不然在焊接的時(shí)候不管你多么認(rèn)真，最后都不會(huì)成功的，因?yàn)楹苡锌赡苣愕尿?qū)動(dòng)電路就沒(méi)有焊！在以后的實(shí)驗(yàn)中，我會(huì)充分做好前期工作，我現(xiàn)在覺(jué)得那才是實(shí)驗(yàn)的最重要的部分！整體電路圖

C1U—XTAL1XTAL2RST3130p PSENALEEAP0.2/ADP0.4/ADP0.5/ADP0.6/ADP0.7/ADP2.0/AP2.1/A1P2.2/A1P2.3/A1P2.4/A1P2.5/A1P2.6/A1P2.7/A1LCD123~4RP393837p101p11C1U—XTAL1XTAL2RST3130p PSENALEEAP0.2/ADP0.4/ADP0.5/ADP0.6/ADP0.7/ADP2.0/AP2.1/A1P2.2/A1P2.3/A1P2.4/A1P2.5/A1P2.6/A1P2.7/A1LCD123~4RP393837p101p11