标 题: 多功能电子 钟的使用说明书 学生姓名: 史良 任星宇 陶泽星...
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Transcript of 标 题: 多功能电子 钟的使用说明书 学生姓名: 史良 任星宇 陶泽星...
目录 1 方案设计1 1.1 单片机芯片设计 1 1.2 电源模块设计 1 1.3 按键控制模块设计 1 1.4 时钟模块设计 1 1.5 显示模块模块设计 2 1.6 按键模块设计 2 2 系统的硬件设计 3 2.1 STC89C52RC 的概述 3 2.2 AT89S52 最小系统的设计 3 2.3 DS1302 的设计 4 2.4 AT24C02 功能说明5 3 软件设计 6 3.1 实现功能 6 4 系统的调试 7 5 多功能电子钟产品使用方法 8 6 多功能电子钟产品说明书 8 6.1 功能介绍 8 7 附录 9 7.1 仿真电路图 8 8. 致谢 10
1 方案设计 按照系统设计的要求,初步确定系统由电
源模块、时钟模块、显示模块、键盘接口模块、温度测量模块和闹钟模块共六个模块组成,电路系统构成框图如图 1.1 所示。
STC89C52RC 电源模块 独立按键时钟模块显示模块闹钟模块
1.1 单片机芯片设计 采用 STC89C52RC 芯片作为硬件核心 , 采用 Flash
ROM ,能以 3V 的超低电压工作,而且与 MCS-51系列单片机完全兼容,该芯片内部存储器为 8KB ROM 存储空间。同样具有 STC89C52RC 的功能,且具有在线编程可擦除技术,当在对电路进行调试时,由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时,不需要对芯片多次拔插,所以不会对芯片造成损坏。
综合考虑,采用 STC89C52RC 作为主控芯片
1.2 电源模块设计 采用 USB 电源线接电脑 USB 口为系统提供 5V 电源,携带方
便,价格便宜。 1.3 按键控制模块设计 采用独立按键,查询简单,程序处理简单 , 可节省 CPU 资源。 1.4 时钟模块设计 采用 DS1302 时钟芯片实现时钟, DS1302 芯片是一种高性能
的时钟芯片,可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数,而且精度高 , 位的 RAM 作为数据暂存区,工作电压 2.5V ~ 5.5V 范围内, 2.5V 时耗电小于 300nA.
1.5 显示模块模块设计 采用 LED 的方法 , 具有硬件制作简单可直接与单片机
接口 , 显示内容多 , 功耗小 , 成本低等优点 ,LCM1602可显示 32 个字符 , 采用 LED 的缺点是亮度不够。
1.6 按键模块设计 本系统用到了 5 个按键,其中一个用作总电源开关,
另外 4 个采用独立按键,该种接法查询简单,程序处理简单 , 可节省 CPU 资源,按键电路如图 1.2 所示,4 个独立按键分别与单片机的 P2.4 、 P2.5 、 P2.6 、P2.7 接口相连。
图 1.2 按键电路
对以上 4 个按键作简要说明: S1——SET( 时间设置键 ) ; S2——SET1 (闹钟设置键) S3——UP 键; S4——DOWN 键。 SET 键:按下 SET 键进入时间校准状态,按一下进入秒调整,两下分调整,依此类推可进行各
年月日,时分秒以及星期的校准; UP 键:当 SET 键按下时, UP 进行 SET选定项(如:小时)的加操作 ; DOWN 键:当 SET 键按下时, DOWN 进行 SET选定项(如:小时)的减操作; SET1 键: 当 SET 键按下时,此键功能为设置闹钟时间和开关闹钟功能。
S3
S4
S2
P2.5
P2.6
P2.4
S5P2.7
2 系统的硬件设计
2.1 STC89C52RC 的概述 STC89C52RC 单片机是以 51 内核为主的系列单片
机, STC单片机是宏晶生产的单时钟 / 机器周期的单片机,是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代 8051单片机,指令代码完全兼容传统 8051 ,但速度快 8—12倍,内部集成 MAX810 专用复位电路。 4 路 PWM 8路高速 10 位 A 、 D转换,针对电机控制,强干扰场合。STC89C52RC 单片机引脚如下图:
2.2 AT89S52 最小系统的设计 根据系统设计要求,结合性能分析,通过查阅相关资料及自己的努力思考,把单片机最小系统设计
为图:
图 2.2 单片机最小系统 示。动态显示节省了 I/O 口,降低了能耗。 从节省 I/O 口和降低能耗出发,本设计采用方案二。 综上所诉:我们采用单片机完成数字时钟的功能,采用数码管的动态显示来完成显示部分。
12MHZ
P1.01
P1.23
P1.34
P1.45
P1.56
P1.67
P1.78
RST9
P3.0/RXD10
P3.1/TXD11
P3.2 INT012
P3.3/INT113
P3.4/T014
P3.5/T115
P3.6/WP16
P3.7/RD17
XTAL218
XTAL119
GND20
P2.021
P2.122
P2.223
P2.324
P2.425
P2.526
P2.627
P2.728
NA29
ALE30
EX_LVD31
P0.732
P0.633
P0.534
P0.435
P0.336
P0.237
P0.138
P0.039
VCC40
P1.12
STC40
AT1+5V
R310K
12
C510uF
1 2C3
22
1 2C4
22
+5V
(1) 复位电路 考虑到设计要求,本设计中的复位电路集手动复位及上电自
动复位于一体。 1 )上电自动复位通过外部复位电路的电容 C5 的充电来实
现,只要电源 VCC 的上升时间不超过 1ms ,就可以实现自动上电复位。
2 )按键手动复位是通过使复位端经电阻与 VCC 接通而实现的。
(2) 时钟振荡电路 考虑系统运行速度,采用 12MHZ 的石英晶振,并使用两个
小电容作为微调电容。
图 2.3 DS1302 图 3-3 STC89C52引脚 如图 3-3 所示, STC89C52 主要管脚有: XTAL1 ( 19 脚)和 XTAL2 ( 18 脚)为振荡器输入输出端口,外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd ( 9 脚)为复位输入端口,外接电阻电容组成的复位电路。 VCC ( 40 脚)和 VSS ( 20 脚)为供电端口,分别接 +5V 电源的正负端。 P0~P3 为可编程通用 I/O 脚,其功能用途由软件定义,在本设计中, P0 端口( 32~39 脚)被定义为功能控制端口,分别与其相应功能管脚相连接, 13 脚定义为 IR输入端。
2.5 AT24C02 功能说明 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,发送或接收的模式通过器件地址输入端 A0 、 A1 和 A2 可以实现将最多 8 个 24WC01 和 24WC02 器件连接到总线上。
AT24C02 的特性: 1) 与 400KHz I2C 总线兼容 2) 到 6.0 伏工作电压范围 3) 低功耗 CMOS 技术 4) 写保护功能当 WP 为高电平时进入写保护状态 5) 自定时擦写周期 6) 1,000,000 编程 / 擦除周期 7) 8 脚 DIP SOIC 或 TSSOP 封装
3.2 软件总体部分的设计 程序从 main() 函数开始运行,随后对 LED 、
DS1302 、闹钟模块等器件进行初始化操作并对标志位赋初值,随后进入 while(1) 循环中运行按键扫描程序及液晶显示程序。
主程序流程图如图 3.1 所示:
图 3.1 主函数流程图
程序开始
初始化标志位
DS1302 初始化
LED1602 初始化
闹钟模块初始化
模式标志位 done-7
调整模式
闹钟模块
LED 显示模块
按键扫描模块
4 系统的调试 调试分为硬件调试和软件调试。 硬件调试主要是检查线路板的焊接是否正确、连接是否正确,各模块之间的数据线是否导通。
软件调试主要有以下两种方法: 将整个联合起来调试,对整个软件的功能进行验证; 2 )分开调试,也就是将系统分成独立的小模块,然后分别
对这些小模块写入程序调试。这样可以提高调试效率,也容易解决调试中出现的问题。
本系统采用分开调试方法调试了 DS18B20 和 DS1302两个模块,并用 LCD 显示出了温度以及公历日期、时间,同时也实现了按键的简单调整;但整体调试的时候没有达到预期效果。
5 多功能电子钟产品使用方法 第一个按键是调整时间日期键,按键时、分等的选
中操作,当其中一个被选中的时候,可以 进行时间调整和日期的调整。每按一次调整一个时
间或日期直到退出设置界面。 第二个按键是调整时间和调整闹钟键,按键选择对
闹钟开关( ON 、 OFF )秒、分、时的选中操作,当其中一个被选中的时候,可以进行调整,直到退出设置界面。
第三个按键是时间、日期增加操作和闹 钟关闭键。 第四个按键是时间、日期减少操作和闹 钟关闭键。
6 多功能电子钟产品说明书 6.1 功能介绍 1 、基于单片机的多功能万年历,采用 LED1602液晶显示,显示项目有:
年月日、星期、时分秒,带用闹钟功能。
2 、采用时钟芯片 DS1302 ,走时非常精确。板载 3V纽扣电池,断电重新上电无需重新设置时间,由 3V 提供时钟芯片继续计时。同时自动随时期变更星期。
3 、带闹钟功能,且闹钟时间可调,具有掉电闹钟时间保存功能 (AT24C02保存设置闹钟时间),并可设置闹钟开关等功能。
4 、四个按键操作:设置时间、加、减、设置闹钟时间及闹钟开关等