電子日歷表課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《 電子萬年歷 》</p><p><b>　　設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2010.4.17 </p><p>　　班 級(jí)： 電子信息1班 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　

2、報(bào)告頁數(shù)： 12頁 </p><p>　　一、 設(shè)計(jì)任務(wù)要求：</p><p><b>　　（１）基本要求</b></p><p>　　具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等功能；</p><p>　　時(shí)間與陰、陽歷能夠自動(dòng)關(guān)聯(lián)；</p><p><b>　　具有溫度計(jì)功能

3、； </b></p><p>　　具備年、月、日、星期、時(shí)、分、秒校準(zhǔn)功能；</p><p>　　( 2 ) 創(chuàng)新要求</p><p>　?、?具有上、下課響鈴功能；</p><p>　　② 具有防御報(bào)警功能；</p><p>　　二. 設(shè)計(jì)方案及比較（設(shè)計(jì)可行性分析）</p><p&g

4、t;　　2.1 系統(tǒng)基本方案選擇和論證</p><p>　　2.1.1單片機(jī)芯片的選擇方案和論證：</p><p><b>　　方案一: </b></p><p>　　采用89C51芯片作為硬件核心，采用Flash ROM，內(nèi)部具有4KB ROM 存儲(chǔ)空間,能于3V的超低壓工作,而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不

5、具備ISP在線編程技術(shù), 當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。</p><p><b>　　方案二:</b></p><p>　　采用AT89S52,片內(nèi)ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底壓工作；同時(shí)也與MCS-51系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為8KB ROM 存儲(chǔ)空間，同樣

6、具有89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。</p><p>　　所以選擇采用AT89S52作為主控制系統(tǒng).</p><p>　　2.1.2 顯示模塊選擇方案和論證：</p><p><b>　　方案一：</b></

7、p><p>　　采用LED液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣,清晰可見,但是價(jià)格昂貴,需要的接口線多,所以在此設(shè)計(jì)中不采用LED液晶顯示屏.</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合,如采用在顯示數(shù)字顯得太

8、浪費(fèi),且價(jià)格也相對(duì)較高,所以也不用此種作為顯示.</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描,LED數(shù)碼管價(jià)格適中,對(duì)于顯示數(shù)字最合適,而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí),占用的單片機(jī)口線少。</p><p>　　所以采用了LED數(shù)碼管作為顯示。</p><p>　　2.1.

9、3時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證：</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大。所以不采用此方案。</p><p><b>　　方案二：</b></p&

10、gt;<p>　　采用DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS1302芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高,位的RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓2.5V～5.5V范圍內(nèi)，2.5V時(shí)耗電小于300nA.</p><p>　　2.1.4溫度傳感器的選擇方案與論證:</p><p><b>　　方案一：</b&g

11、t;</p><p>　　使用熱敏電阻作為傳感器，用熱敏電阻與一個(gè)相應(yīng)阻值電阻相串聯(lián)分壓，利用熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的特性，采集這兩個(gè)電阻變化的分壓值，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。此設(shè)計(jì)方案需用A/D轉(zhuǎn)換電路，增加硬件成本而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴(yán)格線性的，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>

12、;　　采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，此類傳感器為數(shù)字式傳感器而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機(jī)連接，可以去除A/D模塊，降低硬件成本，簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路。另外，數(shù)字式溫度傳感器還具有測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2.2電路設(shè)計(jì)最終方案決定</p><p>　　綜上各方案所述,對(duì)此次作品的方案選定: 采用AT89S52作為主控制系統(tǒng); DS1302提供時(shí)鐘;

13、數(shù)字式溫度傳感器;LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描作為顯示。</p><p>　　三.系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體思路及工作原理</p><p>　　電子日歷表使用實(shí)驗(yàn)儀上的七段顯示器顯示時(shí)間、實(shí)驗(yàn)儀上的鍵盤預(yù)置時(shí)間。實(shí)驗(yàn)儀上的七段顯示器和鍵盤是利用8031單片機(jī)用擴(kuò)展I/O接口芯片8155H實(shí)現(xiàn)七段顯示器顯示和鍵盤預(yù)置時(shí)間的鍵盤/顯示器接口電路。在初始化芯片后，從鍵盤輸入時(shí)間，當(dāng)輸入完畢后電子鐘開始走時(shí)。按時(shí)分秒日

14、月順序從鍵盤預(yù)置的10位十進(jìn)制數(shù)既存入5個(gè)顯存單元中供七段顯示器顯示，又要按時(shí)、分、秒、日、月放入5個(gè)單元中做時(shí)間的調(diào)整運(yùn)算。時(shí)間每秒調(diào)整修改一次，每次調(diào)整時(shí)詢問“秒分”單元是否滿60、“時(shí)”單元是否滿24、“日”單元是否滿30以及“月”單元是否滿12。若滿足條件則清零并向高位進(jìn)1，若不滿足則繼續(xù)計(jì)數(shù)。以“秒分”單元為例，當(dāng)滿60秒時(shí)“秒”單元便清零，同時(shí)“分”單元加1。當(dāng)滿60分時(shí)“分”單元清零，同時(shí)“時(shí)”單元加1。修改后的時(shí)分秒日月

15、單元中的值也要按時(shí)分秒日月拆開存入10個(gè)顯存單元中，以便每秒更新一次七段顯示器。5個(gè)時(shí)分秒日月單元UNIT1、10個(gè)顯存單元UNIT2以及10位七段顯示器間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖-1所示。當(dāng)所顯示時(shí)間與預(yù)置報(bào)警時(shí)間相同時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)，然后繼續(xù)計(jì)時(shí)。</p><p><b>　　四.系統(tǒng)原理框圖</b></p><p>　　五.系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算，主要元器件介紹及選

16、擇以及數(shù)據(jù)指標(biāo)的測(cè)量5.1 電路設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　5.2 系統(tǒng)硬件概述</p><p>　　本電路是由AT89S52單片機(jī)為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；時(shí)鐘電路由DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、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

17、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)31*8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器?？僧a(chǎn)生年、月、日、周日、時(shí)、分、秒，具有使用壽命長(zhǎng)，精度高和低功耗等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能；溫度的采集由DS18B20構(gòu)成；顯示部份由２１個(gè)數(shù)碼管，74ls138、74ls47譯碼器構(gòu)成。使用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式對(duì)數(shù)字的顯示。</p><p>　　5.3 主要單元電路的設(shè)計(jì)</

18、p><p>　　5.3.1單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　AT89S52單片機(jī)為40引腳雙列直插芯片,有四個(gè)I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51單片機(jī)共有4個(gè)8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一條I/O線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。</p><p>　　單片機(jī)的最小系統(tǒng)如下圖所示,18引腳和19引腳接時(shí)鐘電路,XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的

19、一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出.第9引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路,20引腳為接地端,40引腳為電源端. 如圖-1 所示</p><p>　　圖-1 主控制系統(tǒng) </p><p>　　5.3.2時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖-2示出DS1302的引

20、腳排列，其中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。X1和X2是振蕩源，外接32.７６８KHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(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

21、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。如果在傳送過程中RSTS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)。上電動(dòng)行時(shí)，在Vcc大于等于2.5V之前，RST必須保持低電平。中有在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)輸入端（雙向）。SCLK始終是輸入端。</p><p>

22、;　　圖-2 DS1302的引腳圖</p><p>　　5.3.3溫度采集模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖-3所示。采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，它是數(shù)字式溫度傳感器，具有測(cè)量精度高，電路連接簡(jiǎn)單特點(diǎn)，此類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使用Ｐ0.7與DS18B20的I/O口連接加一個(gè)上拉電阻,Vcc接電源,Vss接地。</p><p>　　圖-3 DS

23、18B20溫度采集</p><p>　　5.3.4 電路原理及說明</p><p>　　(1) 時(shí)鐘芯片DS1302的工作原理：</p><p>　　DS1302在每次進(jìn)行讀、寫程序前都必須初始化，先把SCLK端置 “0”，接著把RST端置“1”，最后才給予SCLK脈沖；讀/寫時(shí)序如下圖4所示。圖5為DS1302的控制字，此控制字的位7必須置1，若為0則不能把對(duì)DS

24、1302進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。對(duì)于位6，若對(duì)程序進(jìn)行讀/寫時(shí)RAM=1，對(duì)時(shí)間進(jìn)行讀/寫時(shí)，CK=0。位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進(jìn)行讀操作時(shí)，該位為1；該位為0則表示進(jìn)行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。表6為DS1302的日歷、時(shí)間寄存器內(nèi)容：“CH”是時(shí)鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時(shí)，時(shí)鐘開始運(yùn)行?！癢P”</p><p>　

25、　是寫保護(hù)位，在任何的對(duì)時(shí)鐘和RAM的寫操作之前，WP必須為0。當(dāng)“WP”為1時(shí)，寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作。</p><p>　　(2) DS1302的控制字節(jié)</p><p>　　DS1302的控制字如表-1所示?？刂谱止?jié)的高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的

26、地址；最低有效位（位0）如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出</p><p>　　RAM RD</p><p>　　1 A4 A3 A2 A1 A0 </p><p>　　/ CK

27、 /WR</p><p>　　表-1 DS1302的控制字格式</p><p>　　(3) 數(shù)據(jù)輸入輸出（I/O）</p><p>　　在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀

28、出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。如下圖-4所示</p><p>　　圖-4 DS1302讀/寫時(shí)序圖</p><p>　　(4) DS1302的寄存器</p><p>　　DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表-2。</p><p>　　

29、表-2 DS1302的日歷、時(shí)間寄存器 </p><p>　　此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RA

30、M寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。 </p><p>　　5.3.5顯示模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖－5所示，采用動(dòng)態(tài)掃描顯示，由２１個(gè)數(shù)碼管，3-8譯碼器74LS138接1K限流電阻,再接8550三極管接到共陽數(shù)碼管的CoM端作為選通位碼,每位選擇相應(yīng)的列。74ls47接</p><p>　　2

31、40Ω限流電阻,再接共行的LED數(shù)碼管的斷碼。</p><p>　　圖-5 LED動(dòng)態(tài)掃描顯示</p><p>　　六.畫出電路原理圖及PCB圖</p><p><b>　　七.產(chǎn)品制作及調(diào)試</b></p><p><b>　　7.1 測(cè)試儀器</b></p><p>&l

32、t;b>　　7.2硬件測(cè)試</b></p><p>　　電子萬年歷的電路系統(tǒng)較大，對(duì)于焊接方面更是不可輕視，龐大的電路系統(tǒng)中只要出于一處的錯(cuò)誤，則會(huì)對(duì)檢測(cè)造成很大的不便，而且電路的交線較多，對(duì)于各種鋒利的引腳要注意處理，否則會(huì)刺被帶有包皮的導(dǎo)線，則會(huì)對(duì)電路造成短路現(xiàn)象。</p><p>　　在本成電子萬年歷的設(shè)計(jì)調(diào)試中遇到了很多的問題?；叵脒@些問題只要認(rèn)真多思考都是可以避

33、免的，以下為主要的問題：</p><p>　　（１）LED數(shù)碼管的斷碼錯(cuò)亂,原因出于沒有認(rèn)真看清a、b 、c等引腳信息。</p><p>　　解決：重新排列74LS47的輸出端，相應(yīng)接入LED數(shù)碼管，即可解決出現(xiàn)在的斷碼或亂碼。</p><p>　?。?2）對(duì)萬年歷修改時(shí)間或日期時(shí)，有時(shí)LED數(shù)碼管被屏蔽掉，造成不亮現(xiàn)象。</p><p>

34、　　解決：根據(jù)儀器的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)電路的驅(qū)動(dòng)能力不足，最后在DS1302時(shí)鐘芯片的/CS、SCLK、RET端接入5.1K的上拉電阻后,電路的驅(qū)動(dòng)能力才能滿足，即可解決不亮現(xiàn)象。</p><p><b>　　7.3軟件測(cè)試</b></p><p>　　電子成年歷是多功能的數(shù)字型，可以看當(dāng)前日期（陰、陽歷）,時(shí)間，還有溫度的儀器。電子成年歷功能很多，所以對(duì)于它的程序也較為復(fù)雜

35、,所以在編寫程序和調(diào)試時(shí)出現(xiàn)了相對(duì)較多的問題。最后經(jīng)過多次的模塊子程序的修改，一步一步的完成，最終解決了軟件。在軟件的調(diào)試過程中主要遇到的問題如下：</p><p>　　1．燒入程序后，LED數(shù)碼管顯示閃動(dòng),而且亮度不均勻。</p><p>　　解決：首先對(duì)調(diào)用的延時(shí)進(jìn)行逐漸修改，可以解決顯示閃動(dòng)問題。其次，由于本作品使作動(dòng)態(tài)掃描方式顯示的數(shù)字，動(dòng)態(tài)掃描很快，人的肉眼是無法看出,但是調(diào)用的

36、顯示程序時(shí)，如果不在反回時(shí)屏蔽掉最后的附值，則會(huì)出現(xiàn)很亮的現(xiàn)象，所以在顯示的后面加了屏蔽子令，最后解決了此問題。</p><p>　　2．修改時(shí)間、日期時(shí)沒有農(nóng)歷沒有自動(dòng)對(duì)應(yīng)上。</p><p>　　解決：把不相關(guān)的程序暫時(shí)屏蔽，地農(nóng)歷的子程序獨(dú)立調(diào)試，發(fā)現(xiàn)在調(diào)用農(nóng)歷自動(dòng)更新時(shí)，對(duì)十進(jìn)制和十六進(jìn)制處理不好，所以會(huì)造成錯(cuò)亂。最后把相應(yīng)的十進(jìn)制進(jìn)行修改，使得可以與十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)，最后解決了此問題

37、.</p><p>　　3．加入溫度的程序后，進(jìn)行修改時(shí)間、日期時(shí)相應(yīng)的數(shù)碼管位沒有按要求閃動(dòng)。</p><p>　　解決：由于DS18B20是串行通信數(shù)據(jù)，只用一個(gè)口線傳輸，在處理采集的模擬信號(hào)時(shí)需要一定的時(shí)間，當(dāng)把萬年歷的程序相接入時(shí)，會(huì)對(duì)延時(shí)有很大的影響。所以在調(diào)用溫度子程序時(shí)，先關(guān)閉定時(shí)器1中斷允許，在溫度子程序反回時(shí)再打開定時(shí)器1中斷允許。最終解決了此問題。</p>

38、<p>　　八.測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)論</p><p><b>　　8.1測(cè)試結(jié)果分析</b></p><p>　?。?）．在測(cè)試中遇到發(fā)光二極管、LED數(shù)碼管為不顯示時(shí),首先使用試測(cè)儀對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試,觀察是否存在漏焊,虛焊,或者元件損壞.</p><p>　　（2）．LED 數(shù)碼管顯示不正常，還有亮度不夠，首先使用試測(cè)儀對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試