基于51单片机的1602显现带闹钟万年历设想

摘  要：本文先容了基于STC89C52单片机的多功用电子万年历的硬件机关和软硬件设想方式。本设想由数据显现模块、温度收集模块、时候处置模块和调剂设备模块四个模块组成。系统以STC89C52单片机为控制器，以串行时钟日历芯片DS1302记录日历和时候，它可以对年、月、日、时、分、秒停止计时，还具有闰年抵偿等多种功用。温度收集选用DS18B20芯片，万年历采用直不雅观的数字显现，数据显现采用1602液晶显现模块，可以在LCD1602上同时显现年、月、日、周日、时、分、秒，还具偶然候校准等功用。此万年历具有读取便当、显现直不雅观、功用多样、电路简洁、本钱昂贵等诸多优点，具有广漠的市场远景。


关键字：单片机,时钟芯片, 温度传感器, 1602液晶显现器



前言
随着科技的快速展开，时候的流逝,从不雅观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不竭研讨，不竭创新记载。今朝，单片机技术的利用产物已经走进了千家万户。电子万年历的显现给人们的生活带来了诸多便当。随着微电子技术的高速展开，单片机在百姓经济的小我范畴获得了普遍的应用。单片机以体积小、功用全、性价比高档诸多优点，在产业控制、家用电器、通讯装备、信息处置、尖端兵器等各类测控范畴的利用中夺得冠军，单片机开辟技术已成为电子信息、电气、通讯、自动化、机电一体化等专业技术职员必须把握的技术。
单片机单芯片的细小体积和低的本钱，可普遍地嵌入到如玩具、家用电器、机械人、仪器仪表、汽车电子系统、产业控制单元、办公自动化装备、金融电子系统、舰船、小我信息终端及通讯产物中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具，因而基于单片机的精明而时兴的电子版万年历顺应而生。基于单片机的电子万年历连系了时钟和日历的功用，将其两者融为一体，在显现时候的同时还能显现日期和年、月，它主如果经过单片机来读取时钟芯片的时候、日期，然后送给显现装备显现出来。而电子万年历作为电子类小设想不可是市场上的骄子，也是是单片机尝试中一个很常用的题目题目。由于它的有很好的开放性和可阐扬性，因此对作者的要求比力高，不但考查了对单片机的把握才能越发夸大了对单片机扩大的利用。而且在操纵的设想上要力图简洁，功用上只管齐全，显现界面也要超卓。日历钟显现了了直不雅观、走时正确、可以停止夜视，而且还可以扩大出多种功用。




1.1 课题研讨的布景
随着科技的快速展开，时候的流逝,从不雅观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不竭研讨，不竭创新记载。它可以对年、月、日、时、分、秒停止计时，还具有闰年抵偿等多种功用，而且DS1302的利用寿命长，误差小。对于数字电子万年历采用直不雅观的数字显现，可以同时显现年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具偶然候校准等功用。该电路采用STC89C52单片机作为焦点，功耗小，能在5V的高压工作，电压可选用4.5~5.5V电压供电。
　　此万年历具有读取便当、显现直不雅观、功用多样、电路简洁、本钱昂贵等诸多优点，合适电子仪器仪表的展开趋向，具有广漠的市场远景。
1.2课题的研讨目标与意义
二十一世纪是数字化技术高速展开的时代，而单片机在数字化高速展开的时代饰演着极为重要的脚色。电子万年历的开辟与研讨在信息化时代的明天亦是迫在眉睫，由于它利用在黉舍、机关、企业、军队等单元礼堂、练习场地、讲授室、公共场地等场所，可以说遍及人们生活的每一个角落。所以说电子万年历的开辟是国家之所需，社会之所需，群众之所需。
由于社会对信息交换不竭进步的要求及高新技术的慢慢展开，促使电子万年历展开而且投入市场获得普遍利用。
1.3课题处置的首要内容
本课题所研讨的电子万年历是单片机控制技术的一个具体利用，首要研讨内容包含以下几个方面：
（1）选用电子万年历芯片时，应重点斟酌功用实在、利用便当、单片存储、低功耗、抗断电的器件。
（2）按照选用的电子万年历芯片设想外围电路和单片机的接口电路。
（3）在硬件设想时，机关要只管简单适用、易于实现，使系统电路只管简单。
（4）按照硬件电路图，在开辟板上完成器件的焊接。
（5）按照设想的硬件电路，编写控制STC89C52芯片的单片机法式。
（6）经过编程、编译、调试，把法式下载到单片机上运转，并实现本设想的功用。
（7）在硬件电路和软件法式设想时，首要斟酌进步人机界面的友爱性，便操纵户操纵等身分。



2 系统的计划设想与论证
单片机电子万年历的建造有多种方式，可供挑选的器件和应用的技术也有很多种。所以，系统的整体设想计划应在满足系统功用的条件下，充实斟酌系统利用的情况，所选的机关要简单利用、易于实现，器件的选用着眼于适宜的参数、稳定的性能、较低的功耗以及昂贵的本钱。
按照系统设想的要求，初步肯定系统由电源模块、时钟模块、显现模块、键盘接口模块、温度丈量模块和闹钟模块共六个模块组成，电路系统组成框图如图1所示。





图1 硬件电路框图

2.1单片机芯片设想与论证
计划一:
计划1：采用51系列单片机作为系统控制器
单片机算术运算功用强，软件编程灵敏、自在度大，可用软件编程实现各类算法和逻辑控制。由于其功耗低、体积较小、技术成熟和本钱低等优点，在各个范畴利用普遍。而且抗干扰性能好。
计划2：采用凌阳系列单片机作为系统的控制器
凌阳系列单片性可以实现各类复杂的逻辑功用，模块大，密度高，它将一切器件集成在一块芯片上，削减了体积，进步了稳定性。凌阳系列单片机进步了系统的处置速度，合适作为大范围实时系统的控制焦点。
因51单片机价格比凌阳系列低很多，且本设想不需要很高的处置速度，从经济和便当利用角度斟酌，本设想挑选了计划1。
2.2按键控制模块设想与论证
计划一：采用矩阵键盘，由于按键多可实现数值的间接键入，但在系统中需要CPU不延续的对其端口扫描。
计划二：采用自力按键，查询简单，法式处置简单,可节省CPU资本。
因系统中所需按键不多，为了开释更多的CPU占偶然候，操纵便当，故采用计划二。
2.3时钟模块设想与论证
计划一：间接采用单片机按时计数器供给秒信号，利用法式实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种计划虽然削减芯片的利用，节俭本钱，可是，实现的时候误差较大。
计划二：采用DS1302为计不时钟芯片
该芯片是串行电路，与单片机接口简单，但需另备电池和32.768kHz晶振，因焊接工艺和晶振质量等缘由会致使精度下降。
计划三：采用DS12C887为计不时钟芯片
该芯片与单片机采用8位并口通讯，传递信息速度快。自带有锂电池和晶振，内部掉电后，其内部时候信息还可以连结10年之久，因电路被封装在一路，可以保证很高的精度和抗干扰才能。而且芯片功用丰富，可以经过内部寄存器设备闹钟，并发生闹钟中断。
由于DS1302时钟芯片计数时候精度高，而且具有闰年抵偿功用且价格经济实惠等优点，故采用计划二。
2.4温度收集模块设想与论证
计划一：采用温度传感器（如热敏电阻或AD590），再经AD转换获得数字信号，精度较准，但价格高贵，电路较复杂。
计划二：采用数字式温度传感器DS18B20，它能间接读出被测温度，而且可按照现实要求经过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式，但正确度不高，误差最大达2度。
由于用DS18B20温度芯片，采用单总线拜候，下降本钱、下降建造难度且可节省单片机资本，故采用计划二。
2.5显现模块模块设想与论证
计划一：采用静态显现方式，静态显现模块的硬件建造较复杂及功耗大，要用到多个移位寄存器，但不占用端口，只需两根串口线输出。
计划二：采用静态显现方式，静态显现模块的硬件建造简单，段扫描和位扫描各占用一个端口，总需占用单片机14个端口，采用延续扫描法功耗小、硬件本钱低及全部硬件系统体积相对减小。
计划三:采用LCD的方式,具有硬件建造简单可间接与单片机接口,显现内容多,功耗小,本钱低等优点,LCM1602可显现32个字符,采用LCD的弱点是亮度不够。


比力以上三种计划：计划一硬件复杂体积大、功耗大；计划二硬件简单、功耗小；计划三硬件简单，显现内容多,功耗小,本钱低等。本系统设想要求到达功耗小、体积小、本钱低，显现信息多等要求，权衡三种计划，挑选计划三。
3 系统硬件的设想
按照上述所肯定的系统计划设想，下面停止系统硬件电路的具体设想，系统的具体设想鄙人面会具体先容。
3.1 STC89C52单片机
单片微型计较机是随着微型计较机的展开而发生和展开的。自从1975 年美国德克萨斯仪器公司的第一台单片微型计较机（ 简称单片机）TMS-1000 问世以来，迄今为止，单片机技术已成为计较机技术的一个配合分支，单片机的利用范畴也越来越普遍，出格是在产业控制中经常碰到对某些物理量停止按时采样与控制的题目，在仪器仪表智能化中也饰演着极为重要的脚色。
假如将8位单片机的推出作为起点，那末单片机的展开历史大致可以分为以下几个阶段：
第一阶段（1976—1978）：单片机的探讨阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。MCS-48的推出是在工控范畴的探讨，介入这一探讨的公司还有Motorola、Zilog等。都获得了满足的结果。这就是SCM的诞生年月，“单片机”一词即由此而来。
第二阶段（1978—1982）：单片机的完善阶段。Intel公司在MCS-48根抵上推出了完善的、典型的单片机系列MCS-51。它在以下几个方面奠基了典型的通用总线型单片机系统机关。
（1）完善的内部总线。MCS-51设备了典型的8位单片机的总线机关，包含8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通讯功用的串行通讯接口。
（2）CPU外围功用单元的集合打点形式。
（3）表示工控特征的地址空间及位操纵方式。
（4）指令系统趋于丰富和完善，而且增加了很多突出控制功用的指令。
第三阶段（1982—1990）：8位单片机的安定展开及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器展开的阶段。Intel公司推出的MCS-96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、法式运转监视器、脉宽调制器等归入片中，表示了单片机的微控制器特征。
第四阶段（1990—）：微控制器的周全展开阶段。随着单片机在各个范畴周全、深化地展开和利用，显现了高速、大寻址范围、强运算才能的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的公用型单片机。
单片机是在集成电路芯片上集成了各类元件的微型计较机，这些元件包含中心处置器CPU、数据存储器RAM、法式存储器ROM、按时/计数器、中断系统、时钟部件的集成和I/O接口电路。由于单片机具有体积小、价格低、牢靠性高、开辟利用便当等特点，因此在现代电子技术和产业范畴利用较为普遍，在智能仪表中单片机是利用最多、最活跃的范畴之一。在控制范畴中,现现在人们更留意计较机的蓝本钱、小体积、运转的牢靠性和控制的灵敏性。在各类仪器、仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，进步测试的自动化水和蔼精度，进步计较机的运算速度，简化仪器仪表的硬件机关，进步其性能价格比。
单片机首要特点：
（1）有良好的性能价格比。
（2）集成度高、体积小、有很高的牢靠性。单片机把各功用部件集成在一块芯片上，内部采用总线机关，削减了各芯片之间的连线，大猛进步了单片机的牢靠性和抗干扰才能。此外，其体积小，对于强磁场情况易于采用屏障办法，合适在卑劣情况下工作。
（3）控制功用强。为了满足产业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操纵以及位处置功用。单片机的逻辑控制功用及运转速度均高于同一档次的微机。
（4）低功耗、低电压，便于消耗便携式产物。
（5）内部总线增加了I2C（Inter-Integrated Circuit）及SPI(Serial Peripheral Interface)等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了机关。
（6）单片机的系统扩大和系统设置较典型、标准，轻易组成各类范围的利用系统。
良好的性能价格比。
1）集成度高、体积小、有很高的牢靠性。
单片机把各功用部件集成在一块芯片上，内部采用总线机关，削减了各芯片之间的连线，大猛进步了单片机的牢靠性与抗干扰才能。此外，其体积小，对于强磁场情况易于采用屏障办法，合适于在卑劣情况下工作。
此外，法式多采用固化形式也可以进步牢靠性。
2）控制功用强。
为了满足产业控制要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操纵以及位处置功用。单片机的逻辑控制功用及运转速度均高于同一档次的微机。
单片机的系统扩大、系统设置较典型、标准，轻易组成各类范围的利用系统。
   VCC：STC89C52电源正端输入，接+5V。
GND：电源地端。
XTAL1:  单芯片系统时钟的反相放大器输入端。
XTAL2： 系统时钟的反相放大器输出端，一般在设想上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶系统统就可以行动了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。
RESET：STC89C52的重置引脚，高电平行动，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并连结两个机械周期以上的时候，AT89S51便能完成系统重置的各项行动，使得内部特别功用寄存器之内容均被设成已知状态，而且至地址0000H处初步读入法式代码而履行法式。
EA/Vpp："EA"为英文"External Access"的缩写，暗示存取内部法式代码之意，低电平行动，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用内部的法式代码（存于内部EPROM中）来履行法式。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，由于其内部没法式存储器空间。假如是利用 8751 内部法式空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将法式代码烧录至8751内部EPROM时，可以操纵此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。
ALE/PROG：ALE是英文"Address Latch Enable"的缩写，暗示地址锁存器启用信号。STC89C52可以操纵这支引脚来触发内部的8位锁存器（如74LS373），将端口0的地址总线（A0～A7）锁进锁存器中，由于STC89C52是以多工的方式送出地址及数据。平常在法式履行时ALE引脚的输出频次约是系统工作频次的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751法式代码时，此引脚会被当做法式计划的特别功用来利用。
PSEN：此为"Program Store Enable"的缩写，其意为法式贮存启用，当8051被设成为读取内部法式代码工作形式时（EA=0），会送出此信号以便获得法式代码，凡是这支脚是接到EPROM的OE脚。STC89C52可以操纵PSEN及RD引脚分袂启用存在内部的RAM与EPROM，使得数据存储器与法式存储器可以合并在一路而共用64K的定址范围。
PORT0（P0.0～P0.7）：端口0是一个8位宽的开路汲极（Open Drain）双向输收支端口，共有8个位，P0.0暗示位0，P0.1暗示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当做I/O用时可以敦促8个LS的TTL负载。
PORT2（P2.0～P2.7）：端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以敦促4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平常，此端口便能当做输入端口来利用。P2除了当做一般I/O端口利用外，如果在STC89C52扩大外接法式存储器或数据存储器时，也供给地址总线的高字节A8～A15，这个时辰P2便不能当做I/O来利用了。
PORT1（P1.0～P1.7）：端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以敦促4个LS TTL负载，一样地若将端口1的输出设为高电平，即是由此端口来输入数据。假如是利用8052或是8032的话，P1.0又当做按时器2的内部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2EX功用，可以做内部中断输入的触发脚位。
PORT3（P3.0～P3.7）：端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以敦促4个TTL负载，同时还多工具有其他的额外特别功用，包含串行通讯、内部中断控制、计时计数控制及内部数据存储器内容的读取或写入控制等功用。
其引脚分派以下：
P3.0：RXD，串行通讯输入。
P3.1：TXD，串行通讯输出。
P3.2：INT0，内部中断0输入。
P3.3：INT1，内部中断1输入。
P3.4：T0，计时计数器0输入。
P3.5：T1，计时计数器1输入。
P3.6：WR：内部数据存储器的写入信号。
P3.7：RD，内部数据存储器的读取信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要连结RST脚两个机械周期的高电平常间。
ALE/PROG：当拜候内部存储器时，地址锁存答应的输出电平用于锁存地址的职位字节。在FLASH编程时代，此引脚用于输入编程脉冲。在平常，ALE端以稳定的频次周期输出正脉冲信号，此频次为振荡器频次的1/6。因此它可用作对内部输出的脉冲或用于按时目标。但是要留意的是：每当用作内部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想避免ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只要在履行MOVX，MOVC指令是ALE才起感化。此外，该引脚被稍微拉高。假如微处置器在内部履行状态ALE避免，置位无效。
PSEN：内部法式存储器的选通讯号。在由内部法式存储器取指时代，每个机械周期两次/PSEN有用。但在拜候内部数据存储器时，这两次有用的/PSEN信号将不显现。
EA/VPP：当/EA连结低电平常，则在此时代内部法式存储器（0000H-FFFFH），不管能否有内部法式存储器。留意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端连结高电平常，其间内部法式存储器。



图2 STC89C52单片机引脚图

3.1.1 最小系统设想
最小系统包含单片机及其所需的需要的电源、时钟、复位等部件，能使单片机始终处于一般的运转状态。电源、时钟等电路是使单片性能运转的必备条件，可以将最小系统作为利用系统的焦点部分，经过对其停止存储器扩大、A/D扩大等，使单片机完成较复杂的功用。
STC89C52是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这类芯片组成的最小系统简单﹑牢靠。用STC89C52单片机组成最小利用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，机关如图2所示，由于集成度的限制，最小利用系统只能用作一些小型的控制单元。


图3 单片机最小系统道理框图

3.1.2 时钟电路
STC89C52单片机的时钟信号凡是有两种方式发生：一是内部时钟方式，二是内部时钟方式。内部时钟方式如图3所示。在STC89C52单片机内部有一振荡电路，只要在单片机的XTAL1(18)和XTAL2(19)引脚外接石英晶体(简称晶振)，就组成了自激振荡器并在单片机内部发生时钟脉冲信号。图中电容C1和C2的感化是稳定频次和快速起振，电容值在5~30pF，典型值为30pF。晶振CYS的振荡频次范围在1.2~12MHz间挑选，典型值为12MHz和6MHz。


图4 STC89C52内部时钟电路
3.1.3 复位电路
当在STC89C52单片机的RST引脚引入高电平并连结2个机械周期时，单片机内部就履行复位操纵(若该引脚延续连结高电平，单片机就处于循环复位状态)。
复位电路凡是采用上电自动复位和按钮复位两种方式。
最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是经过内部复位电路的电容充放电来实现的。只要Vcc的上升时候不跨越1ms,就可以实现自动上电复位。
除了上电复位外，偶然还需要按键手动复位。本设想就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是经过RST(9)端与电源Vcc接通而实现的。按键手动复位电路见图4。时钟频次用11.0592MHZ时C取10uF,R取10kΩ。

图5 STC89C


52 复位电路

3.2时钟芯片DS1302接口设想与性能分析

3.2.1 DS1302性能简介
DS1302是Dallas公司消耗的一种实不时钟芯片。它经过串行方式与单片机停止数据传送，可以向单片机供给包含秒、分、时、日、月、年等在内的实不时候信息，并可对月末日期、闰年天数自动停止调剂；它还具有用于主电源和备份电源的双电源引脚，在主电源封闭的情况下，也能连结时钟的延续运转。此外，它还能供给31字节的用于高速数据暂存的RAM。
DS1302时钟芯片内首要包含移位寄存器、控制逻辑电路、振荡器。DS1302与单片机系统的数据传送依靠RST，I/O，SCLK三根端线即可完成。其工作进程可概括为：首先系统RST引脚驱动至高电平，然后在SCLK时钟脉冲的感化下，经过I/O引脚向DS1302输上天址/号令字节，随后再在SCLK时钟脉冲的配合下，从I/O引脚写入或读出响应的数据字节。因此,其与单片机之间的数据传送是很是轻易实现的，DS1302的引脚布列及内部机关图如图2：
DS1302引脚说明：
X1，X2         32.768kHz晶振引脚
GND            地线
RST            复位端
I/O            数据输入/输出端口
SCLK           串行时钟端口
VCC1           慢速充电引脚
VCC2           电源引脚   


图5 DS1302管脚图

实物图：


法式运转图：


仿真图：


道理图：


材料包含：


需要无缺的材料可以加入我的纷传圈子，里面有资本紧缩包的百度网盘下载地址及提取码。
纷传点击用微信翻开即可，进程有点烦琐请包涵。也可扫二维码。
​



纷传圈子二维码



​

-----------------------------