基于DS1302多功能数字钟电子电工课程设计.docx
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基于DS1302多功能数字钟电子电工课程设计
物理与电子科学学院
电子电工实验
基于DS1302多功能数字时钟--万年历
实验报告
实验名称:
基于DS1302多功能数字钟
1、设计理念:
电子万年历是一个应用非常广泛的实用日常计时工具,带有显示温度,显示世纪,年,月,日,星期,时,分,秒和按键可调时间及其按键设置闹钟的功能,同时具有月末自动更新,闰年补偿功能,整点报时等多种功能。
环境温度检测系统在日常生活和工业应用非常广泛,能实时采集周围的温度信息进行显示。
此系统是基于STC89C52单片机设计的,包含液晶显示模块,DS1302实时时钟模块,DS18B20温度采集模块,键盘扫描模块,蜂鸣器报警模块。
STC89C52作为控制核心,具有功耗低,功能强等特点,电压可选3到5V电源供电。
显示模块采用1602液晶动态显示,相对数码管而言经济实用,占用空间小,对于显示数字、字母最为合适,而且与单片机连线简单,占用IO口相对较少。
实时时钟芯片DS1302是一款经济实惠功能强大的较新型产品,该器件提供RTC/日历,可外加器件实现定时闹钟等功能,如果检测到主电源故障,该器件可自动切换到备用电源供电,可以保证在断电情况下精准走时,计时。
温度检测显示模块采用数字式温度传感器DS18B20,该芯片具有精度高,测量范围广等优点,易与单片机连接,模块电路组成简单并同时具有温度报警功能。
关键词:
STC89C52,DS1302,DS18B20,1602液晶显示,电子万年历,采集设备周围环境温度、整点报时,闹钟时分通过按键设置,时、分、秒、年、月、日、星期通过按键进行调节校准……
2、设计思路:
核心控制体:
STC89C52单片机
实时时钟芯片:
DS1302
数字式温度传感器:
DS18B20
总共设有四个按键,为节约资源考虑,每个按键都有多种功能。
四个按键分别标号为key1,key2,key3,key4。
第一次按下key2,key3,key4都没有反应,首先按下key1键可选择指针位置,key2键为加键,key3为减键,key4键为闹钟设置清零键。
操作简单,按键灵活。
整点报时功能,可以按下key4键终止报警。
系统设计框图:
系统硬件需求介绍:
STC89C52单片机一片,DS1302实时时钟芯片一个,DS18B20数字式温度传感器一个,+5V无源蜂鸣器一个,12MHZ、32KHZ晶振各一个,多个按键和开关,常用电容电阻,连接线,三极管,二极管若干,滑动变阻器一个,+3V纽扣电池一个。
3、实施方案:
1、单片机核心控制模块:
核心控制器件选用STC89C52单片机。
STC89C52单片机为40管脚双列直插芯片,它是一种高性能,低功耗的8位CMOS微处理器芯片,市场应用最多。
而且价格便宜,控制方便,便于应用有4个I/O口分别为P1,P2,P3,P4。
其中每一个管脚都能做独立的输入输出管脚,它的第9脚位复位管脚,接上电容和上拉电阻再带个开关构成复位电路。
18,19管脚接外部晶振和两个微调电容构成外部晶振电路。
单片机,复位电路,晶振,5V电源构成单片机最小系统。
其中与AT89C52单片机管脚连接如下图:
2、实时时钟电路模块:
DS1302引脚排列:
如下图
引脚说明:
1)1脚,Vcc2:
后备电源,此设计中接+3V纽扣电池;8脚,VCC1:
主电源,接+5V。
在主电源关闭的情况下,也能保持时钟的连续运行。
DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。
当Vcc2大于Vcc1+0.2V时,Vcc2给DS1302供电。
当Vcc2小于Vcc1时,DS1302由Vcc1供电。
2)X1、X2即2脚3脚:
振荡源,外接32.768kHz晶振。
3)4脚END,接地端。
4)5脚RST:
复位/片选线,通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
RST输入有两种功能:
首先,RST接通控制逻辑,允许地址/命令序列送入移位寄存器;其次,RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。
当RST为高电平时,所有的数据传送被初始化,允许对DS1302进行操作。
如果在传送过程中RST置为低电平,则会终止此次数据传送,I/O引脚变为高阻态。
上电运行时,在Vcc>2.0V之前,RST必须保持低电平。
只有在SCLK为低电平时,才能将RST置为高电平。
5)I/O为串行数据输入输出端(双向)。
6)SCLK为时钟输入端。
**特别注意:
5,6,7脚在硬件电路实现中,必须接上拉电阻,接+5V.
3、DS18B20工作模块:
DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上,从而抗干扰力更强。
其一个工作周期可分为两个部分,即温度检测和数据处理。
DS18B20的主要特征:
全数字温度转换及输出。
先进的单总线数据通信。
最高12位分辨率,精度可达土0.5摄氏度。
12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。
可选择寄生工作方式。
检测温度范围为–55°C~+125°C(–67°F~+257°F)
内置EEPROM,限温报警功能。
64位光刻ROM,内置产品序列号,方便多机挂接。
多样封装形式,适应不同硬件系统。
4、液晶显示模块:
1602字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD,本设计采用16列*2行的字符型LCD1602带背光的液晶显示屏。
引脚接口说明:
第1脚:
VSS为地电源。
第2脚:
VDD接5V正电源。
第3脚:
VL为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚:
RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚:
R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。
当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚:
E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。
第7~14脚:
D0~D7为8位双向数据线。
第15脚:
背光源正极。
第16脚:
背光源负极。
5、蜂鸣器电路模块
本实验设计中蜂鸣器用CS8050三极管驱动,蜂鸣器用5V的无源蜂鸣器,并接一个发光二极管作为指示灯,同时在负极串接一个限流电阻,数据端口接P3^7.
4、Proteus仿真原理总框图:
5、硬件电路实现:
6、源程序:
Shuzizhong.c
#include
#include"ds18b20.h"
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharshi,fen,miao,ringshi,ringfen,nian,yue,ri,week,temp,count,m;
sbitrs=P2^2;
sbitrw=P2^3;
sbiten=P2^4;
sbitkey1=P3^4;//设置键
sbitkey2=P3^5;//加键
sbitkey3=P3^6;
sbitkey4=P3^7;
sbitIO=P1^1;//DS1302数据线
sbitSCLK=P1^2;//DS1302时钟线
sbitRST=P1^0;//DS1302复位线
sbitbeep=P1^4;
sbitACC0=ACC^0;
sbitACC7=ACC^7;
ucharcodetable[]="20--";
ucharcodetable1[]=":
:
";
ucharcodetone[]={212,212,190,212,159,169,212,212,190,212,142,159,
212,212,106,126,159,169,190,119,119,126,159,142,159,0};
ucharcodelon[]={9,3,12,12,12,24,9,3,12,12,12,24,
9,3,12,12,12,12,12,9,3,12,12,12,24,0};
voiddelay(uintz)
{uintx,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=120;y>0;y--);
}
voidyinyue()
{
uinti,j,k=0,l;
{for(l=0;l<26;l++)
{
for(i=0;i {if(key4==0){beep=0;break;} beep=~beep; for(j=0;j } delay(10); k++;}}} voidwrite_LCD_com(ucharcom) {rs=0; rw=0; P0=com; delay(5); en=1; delay(5); en=0; } voidwrite_LCD_da(uchardata1) {rs=1; rw=0; P0=data1; delay(5); en=1; delay(5); en=0; } voidInit_LCD() {ucharnum; write_LCD_com(0x38);delay (1); write_LCD_com(0x01);delay (1); write_LCD_com(0x06);delay (1); write_LCD_com(0x0c);delay (1); write_LCD_com(0x80); for(num=0;num<10;num++) {write_LCD_da(codetable[num]); delay (1);} write_LCD_com(0x80+0x40); for(num=0;num<8;num++) {write_LCD_da(codetable1[num]); delay (1);}} voidwrite_LCDsfm(ucharadd,uchardate) {ucharge,shi; shi=date/10; ge=date%10; write_LCD_com(0x80+0x40+add); write_LCD_da(0x30+shi); write_LCD_da(0x30+ge);} voidwrite_LCDnyr(ucharadd,uchardate) {ucharge,shi; shi=date/10; ge=date%10; write_LCD_com(0x80+add); write_LCD_da(0x30+shi); write_LCD_da(0x30+ge); } voidwrite_LCDweek(ucharweek) {write_LCD_com(0x80+0x0b); switch(week) {case1: write_LCD_da('M'); write_LCD_da('O'); write_LCD_da('N'); break; case2: write_LCD_da('T'); write_LCD_da('U'); write_LCD_da('E'); break; case3: write_LCD_da('W'); write_LCD_da('E'); write_LCD_da('D'); break; case4: write_LCD_da('T'); write_LCD_da('H'); write_LCD_da('U'); break; case5: write_LCD_da('F'); write_LCD_da('R'); write_LCD_da('I'); break; case6: write_LCD_da('S'); write_LCD_da('T'); write_LCD_da('A'); break; case7: write_LCD_da('S'); write_LCD_da('U'); write_LCD_da('N'); break;}} voidwrite_LCD_Temperature(ucharadd,uchardate) {ucharge,shi; shi=date/10; ge=date%10; write_LCD_com(0x80+0x40+add); write_LCD_da(0x30+shi); write_LCD_da(0x30+ge); write_LCD_da(0xdf); write_LCD_da(0x43); } voidDS1302_write_byte(uchara) {uchari; ACC=a; RST=1; for(i=8;i>0;i--) {IO=ACC0; SCLK=0; SCLK=1; ACC=ACC>>1; }} ucharDS1302_read_byte() {ucharj; RST=1; for(j=8;j>0;j--) {ACC7=IO; SCLK=1; SCLK=0; ACC=ACC>>1; } return(ACC); } voidDS1302_write_date(ucharaddr,uchardat)//写数据 {RST=0; SCLK=0; RST=1; DS1302_write_byte(addr); DS1302_write_byte(dat); SCLK=1; RST=0; } ucharDS1302_read_date(ucharaddr) {uchardat1,b; RST=0; SCLK=0; RST=1; DS1302_write_byte(addr); dat1=DS1302_read_byte(); SCLK=1; RST=0; b=dat1/16*10+dat1%16; return(b); } voidDS1302_Init() {SCLK=0; RST=0; DS1302_write_date(0x8e,0x00); DS1302_write_date(0x8e,0x80); } voidkeyscan() { if(key1==0) { if(key1==0) { while(! key1); count++; if(count==11)count=1; switch(count) {case1: TR0=0; write_LCD_com(0x80+0x40+0x0f); write_LCD_da('M'); m=miao/10*16+miao%10; DS1302_write_date(0x8e,0x00); DS1302_write_date(0x80,0x80|m); DS1302_write_date(0x8e,0x80); break; case2: write_LCD_com(0x80+0x40+0x0f); write_LCD_da('F'); break; case3: write_LCD_com(0x80+0x40+0x0f); write_LCD_da('S'); break; case4: write_LCD_com(0x80+0x40+0x0f); write_LCD_da('W'); break; case5: write_LCD_com(0x80+0x40+0x0f); write_LCD_da('R'); break; case6: write_LCD_com(0x80+0x40+0x0f); write_LCD_da('Y'); break; case7: write_LCD_com(0x80+0x40+0x0f); write_LCD_da('N'); break; case8: write_LCD_com(0x80+0x40+0x0e); write_LCD_da('R');delay(3); write_LCD_com(0x80+0x40+0x0f); write_LCD_da('F');delay(3); write_LCD_com(0x80+0x40+0x04); break; case9: write_LCD_com(0x80+0x40+0x0e); write_LCD_da('R');delay(3); write_LCD_com(0x80+0x40+0x0f); write_LCD_da('S');delay(3); write_LCD_com(0x80+0x40+0x01); break; case10: write_LCD_com(0x80+0x40+0x0e); write_LCD_da('\0');delay(3); write_LCD_com(0x80+0x40+0x0f); write_LCD_da('\0');delay(3); delay(3); write_LCD_com(0x0c); TR0=1; m=(miao)/10*16+(miao)%10; DS1302_write_date(0x8e,0x00); DS1302_write_date(0x80,0x00|m); DS1302_write_date(0x8e,0x80); break; }}}if(count! =0) { if(key2==0) {delay(10); if(key2==0) {while(! key2); switch(count) {case1: miao++; if(miao==60) miao=0; write_LCDsfm(0x06,miao); m=miao/10*16+miao%10; DS1302_write_date(0x8e,0x00); DS1302_write_date(0x80,m); DS1302_write_date(0x8e,0x80); write_LCD_com(0x80+0x40+0x07); break; case2: fen++; if(fen==60) fen=0; write_LCDsfm(0x03,fen); m=fen/10*16+fen%10; DS1302_write_date(0x8e,0x00); DS1302_write_date(0x82,m); DS1302_write_date(0x8e,0x80); write_LCD_com(0x80+0x40+0x04); break; case3: shi++; if(shi==24) shi=0; write_LCDsfm(0x00,shi); m=shi/10*16+shi%10; DS1302_write_date(0x8e,0x00); DS1302_write_date(0x84,m); DS1302_write_date(0x8e,0x80); write_LCD_com(0x80+0x40+0x01); break; case4: week++; if(week==8) week=0; write_LCDweek(week); m=week/10*16+week%10; DS1302_write_date(0x8e,0x00); DS1302_write_date(0x8a,m); DS1302_write_date(0x8e,0x80); write_LCD_com(0x80+0x0d); break; case5: ri++; if(ri==32) ri=0; write_LCDnyr(0x08,ri); m=ri/10*16+ri%10; DS1302_write_date(0x8e,0x00); DS1302_write_date(0x86,m); DS1302_write_date(0x8e,0x80); write_LCD_com(0x80+0x09); break; case6: yue++; if(yue==13) yue=1; write_LCDnyr(0x05,yue); m=yue/10*16+yue%10; DS1302_write_date(0x8e,0x00); DS1302_write_date(0x88,m); DS1302_write_date(0x8e,0x80); write_LCD_com(0x80+0x06); break; case7: nian++; if(nian==51) nian=0; write_LCDnyr(0x02,nian); m=nian/10*16+nian%10; DS1302_write_date(0x8e,0x00); DS1302_write_date(0x8c,m); DS1302_write_date(0x8e,0x80); write_LCD_com(0x80+0x03); break; case8: ringfen++; if(ringfen==60) ringfen=0; write_LCDsfm(0x03,ringfen); write_LCD_com(0x80+0x40+0x04); break; case9: ringshi++; if(ringshi==24) ringshi=0; write_LCDsfm(0x00,ringshi); write_LCD_com(0x80+0x40+0x01); break;}}} if(key3==0) {delay(10); if
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