基于单片机的电子万年历设计毕业论文

基于单片机的电子万年历设计毕业论文内容摘要：

采集由 DS18B20构成；由于 24C02C 采用 I2C总线结构，操作简单而且具有掉电保存数据的能力，所有闹钟的定时时间以及闹钟的开关用 24C02C来存储。 A T 8 9 S 5 2 主控 制 模 块蜂 鸣 器 报 警模 块2 4 C 0 2 C存 储 模 块1 2 8 6 4 液 晶 显示 模 块D S 1 3 0 2时 钟 模 块键 盘 模 块D S 1 8 B 2 0 模块 图 主要单元电路的设计 本次电路设计主要包括以下几个模块：单片机主控电路设计；时钟电路设计；温度传感器电路设计；实时时钟电路设计；显示电路设计以及按键系统设计。 6 单 片机主控电路设计 （ 1） AT89S52的简介 AT89S52 是一种低功耗，高性能的 CMOS 8 位微处理器，内部有 8K 字节的闪速PEROM ，该芯片采用 ATMEL公司高密度、非挥发性存储器工艺制成且与工业标准的MCS51系列的引脚及指令兼容， FLASH系列存储器为快速擦写存贮器。 相对于 MCS51系列芯片而言，其特点如下： 可擦写 1000次 全静态操作： 0Hz～ 33MHz 32根可编程 I/O口线 内部 RAM为 256字节 三个 16位的定时 /计数器 8个中断源 AT89S52 有 40个引脚， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）端口，同时内含 2 个外中断口， 3个 16位可编程定时计数器 ,2个全双工串行通信口， 2个读写口线， AT89S52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。 其将通用的微处理器和 Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。 （ 2） AT89S52芯片的管脚、引线与功能 引脚信号介绍： ～ ： P0口 8位双向口线 ～ ： P1口 8位双向口线 ～ ： P2口 8位双向口线 ～ ： P3口 8位双向口线 P1口的第二功能如表 31： 表 P1 口第二功能表 引脚号 第二功能 T2（定时器∕计数器 T2的外部记数输入），时钟输出 T2EX(定时器∕计数器 T2的 捕 捉∕重载触发信号和方向控制 ) MOSI(在系统编程用 ) MISO(在系统编程用 ) MCK(在系统编程用 ) EA 访问程序存储器控制信号：当 EA 信号为低电平时，对 ROM的读操作限定在外部程序存 储器；而当 EA 信号为高电平时，则对 ROM 的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。 7 ALE 地址锁存控制信号：在系统扩展时， ALE 用于控制把 P0 口输出低 8 位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。 此外由于 ALE 是以晶振六分之一的固定频率输出的正脉冲，因此可作为外部时钟或外部定时脉冲作用。 PSEN 外部程序存储器读选取通信号：在读外部 ROM时 PSEN 有效 （低电平），以实现外部 ROM单元的读操作。 XTAL1 和 XTAL2 外接晶体引线端：当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于拉外部的时钟脉冲信号。 RST复位信号：当输入的复位信号延续 2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。 VSS：地线 VCC： +5V电源 P3口的第二功能如表 32: 表 P3 口第二功能表 引脚号 第二功能 RXD（串行输入） TXD（串行输出） INT0（外部中 断 0） INT0外部中断 0） T0（定时器 0外部输入） T1（定时器 1外部输入） WR（外部数据存储器写选通） RD（外部数据存储器写选通） AT89S52的总线结构： AT89S52的管脚除了电源、复位、时钟接入、用户 I/O口部分 P3外，其余管脚都是为实现系统扩展而设置的。 这些管脚构成了三总线形式，即： 地址总线（ AB）：地址总线宽度为 16位，因此，其外部存储器直接地址外围为 64K字节。 16位地址总线由 P0经地址锁存器提供低 8位地址（ A0～ A7）； P2口直接提供高8位地址（ A8～ A15）。 数据总线（ DB）：数据总线宽度为 8位，由 P口提供。 控制总线 （ CB）：由部分 P3口的第二功能状态和 4根独立控制线 RST、 EA 、 ALE、PSEN 组成。 AT89S52结构框图如图。 8 图 AT89S52芯片图 时 钟 电 路R O MR A M定 时 ／ 计 数 器C P U复 位 电 路 并 行 接 口 串 行 接 口 中 断 系 统T 1T 2T 0P 3T x D R x D／ I N T ／ I N TP 2P 1P 0 图 AT89S52结构图 时钟电路设计 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。 单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地作。 （ 1）时钟信号的产生 单片机内部有 一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚 XTAL1，其输出端为引脚 XTAL2。 而在芯片的外部， XTAL1和 XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。 电容器 C1和 C2的作用是稳定频率和快速起振，电容 9 值的范围在 5pF30pF,典型值为 30pF。 晶振的频率通常选择两种 6MHz和 12MHz。 只要在单片机的 XTAL1和 XTAL2引脚外接晶体振荡器就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。 （ 2）时钟振荡电路如图 ： 图 时钟 振 荡电路 复位电路设计 复位电路是使单片机的 CPU 或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从这上状态开始工作。 单片机常见的复位电路通常单片机复位电路有两种：上电复位电路，按键复位电路。 上电复位电路：上电复位是单片机上电时复位操作，保证 单片机上电后立即进入规定的复位状态。 它利用的是电容充电的原理来实现的。 按键复位电路：它不仅具有上电复位电路的功能，同时它的操作比上电复位电路的操作要简单的多。 如果要实现复位的话，只要按下 RST 键即可。 它主要是利用电阻的分压来实现的，在此设计中，采用按键复位电路。 电路图如图。 图 按键复位电路 复位电路工作原理： 上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。 上电瞬间 RST 引脚的高电平将逐渐下降。 RST 引脚的高电平只要保持足够的时间（ 2 个机器周期），单片机就可以进行复位操作。 上电与按键均有效的复位电路不仅在上电时可以自动复位，而且在单片机运行期间，利用按键也可以完成复位操作。 本设计选用 上电复位 电路。 10 温度传感器电路设计 温度传感器的种类众多， DALLAS 公司生产的 DS18B20 温度传感器适合在应 用与高精度、高可靠性的场合。 DS18B20的主要特点：超小的体积，超低的硬件开销，抗干扰能力强，精度高。 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 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 – 55176。 C ~+125176。 C (– 67176。 F ~+257176。 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 DS18B20 工作原理及应用： 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共有三种形态的存储器资源，分别是： ROM 只读存储器：用于存放 DS18B20 的 ID 编码，其前 8 位是单线系列编码（ DS18B20的编码是 19H），后面 48位是芯片唯一的序列号，最后 8位是以上 56位的CRC码（冗余校验）。 数据在出产时设置不由用户更改。 DS18B20共 64位 ROM。 RAM 数据暂存器：用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失， DS18B20 共 9个字节 RAM，每个字节为 8 位。 第 2 个字节是温度转换后的数据值信息，第 4个字节是用户 EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。 在上电复位时其值将被刷新。 第 5 个字节则是用户第 3 个 EEPROM 的镜像。 第 8 个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。 第 9个字节为前 8个字节的 CRC码。 EEPROM 非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据， DS18B20共 3位 EEPROM，并在 RAM都存在镜像，以方便用户操作。 DS18B20芯片与单片机的接口： DS18B20只需要接到控制器（单片机）的一个 I/O口上，由于单总线为开漏，所以需要外接一个 的上拉电阻。 如要采用寄生工作方式，只要将 VDD 电源引脚与单总线并联即可。 但在程序设计中，寄生工作方式将会对总线的状态有一些特殊的要求。 微控制器控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条 ROM指令，最后发送 RAM指令，这样才能 11 读数据 写 0 60微秒 15微秒 45微秒 15微秒 45微秒 15微秒 DS18B20写时间间隙 写 1 对 DS18B20 进行预定的操作。 复位要求微控制器将数据线下拉 500 微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待 16～ 60微秒左右，然后发出 60～ 240微秒的存在低脉冲，微控制器收到此信号表示复位成功，如果没有收到复位成功信号，则表示 DS18B20 出现问题，可以用来作为系统设计时的故障提示、判断信号。 DS18B20的单总线数据传输特点，决定了它严格的控制时序。 微控制器写 1时，数据线必须先被拉至低电平，然后就被释放，使数据线在写时间片开始之后的 15微秒之内拉至高电平。 微控制器写 0时，数据线必须先被拉至低电平且至少保持逻辑低电平 60微秒。 微控制器把数据线从高电平拉至低电平时，产生读。