基于AT89S52單片機(jī)的電子萬(wàn)年歷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：為設(shè)計(jì)一款電路簡(jiǎn)潔、走時(shí)準(zhǔn)確、功能齊全的家用電子萬(wàn)年歷，利用AT89S52單片機(jī)進(jìn)行可編程控制，結(jié)合外圍溫度傳感器、液晶屏等，實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)年歷的時(shí)間日期準(zhǔn)確顯示，人性化的鬧鐘設(shè)置以及環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)顯示。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模塊化管理．基于C語(yǔ)言編寫，可移植性強(qiáng)，便于后期擴(kuò)展，硬件成本低，適合家庭用戶使用。
關(guān)鍵詞：電子萬(wàn)年歷；單片機(jī)編程；溫度傳感器；液晶顯示

    目前基于單片機(jī)控制技術(shù)的微電子技術(shù)得到空前的發(fā)展。廣泛應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域、智能領(lǐng)域、仿真領(lǐng)域?？刂祁I(lǐng)域里的定時(shí)計(jì)時(shí)控制、溫度控制，在生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。液晶顯示模塊在各種測(cè)量?jī)x器、測(cè)量裝置、顯示儀表等日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并且對(duì)器件的測(cè)量精度和顯示精度的要求也越來(lái)越高，尤其是對(duì)時(shí)間的測(cè)量不但要求準(zhǔn)確，而且需要讀取數(shù)值更直觀更方便。本文以AT89S52單片機(jī)為主控芯片，以DALLAS公司推出的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302為時(shí)鐘控制芯片，以1602液晶顯示模塊為顯示器，進(jìn)行電子萬(wàn)年歷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)可同屏顯示年、月、日、星期、溫度以及鬧鐘設(shè)置等功能。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)以STC89S52單片機(jī)為核心，結(jié)合時(shí)鐘芯片DSl302，溫度采集芯片DS18B20等外圍器件，實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)年歷等一系列功能，并通過(guò)液晶屏和按鍵控制完成人機(jī)交互的功能。其系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 單片機(jī)最小系統(tǒng)
    本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的單片機(jī)為AT89S52，其內(nèi)部是8位的CPU，8 KB片內(nèi)ROM以及256 B的可使用的片內(nèi)RAM，32根并行I／O接口，兩個(gè)16位的定時(shí)／計(jì)數(shù)器，五個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖2所示，單片機(jī)的復(fù)位電路和晶振電路如圖3所示。

2．2 時(shí)鐘電路
    其次還用到美國(guó)DALLAS公司推出的高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302，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2．5～5．5 V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，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的驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示。
2．3 溫度傳感器驅(qū)動(dòng)電路
    系統(tǒng)的溫度傳感器采用DS18B20單線數(shù)字式溫度傳感器。該溫度傳感器適用電壓為3～5 V(與單片機(jī)5 V電源供電可以適用同一電源)，可測(cè)溫度范圍為-55～+125 ℃(完全可以滿足本系統(tǒng))，而且它只需單總線進(jìn)行信息交互，即只需占用單片機(jī)的一個(gè)I／O口，而且基本不需要外部原件。溫度傳感器電路原理圖如圖5所示。

2．4 液晶顯示驅(qū)動(dòng)電路
    本系統(tǒng)里用1602LCD顯示模塊來(lái)顯示萬(wàn)年歷的年月日、星期及時(shí)間信息，該液晶模塊5 V電壓驅(qū)動(dòng)，帶有背光，對(duì)比度可調(diào)；內(nèi)建復(fù)位電路，有80 B顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器DDRAM，有160個(gè)5×7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM，8個(gè)可由用戶自定義的5×7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGRAM；與外部CPU接口采用并行或者串行兩種控制方式。
    單片機(jī)控制液晶顯示模塊的接口方式主要有兩種：直接訪問(wèn)方式和間接訪問(wèn)方式。直接訪問(wèn)方式是把液晶顯示模塊作為存儲(chǔ)器或I／O設(shè)備直接連接到單片機(jī)總線上；而間接訪問(wèn)方式是把液晶顯示模塊作為終端與單片機(jī)的并行接口連接，而單片機(jī)通過(guò)對(duì)該并行接口的操作實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶顯示。一般在進(jìn)行液晶顯示模塊的控制時(shí)，采用間接訪問(wèn)方式。如圖6所示為液晶屏驅(qū)動(dòng)電路。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)選用適時(shí)性強(qiáng)與透明度高的C語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言，系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)全部采用Keil μVision 3進(jìn)行。系統(tǒng)程序的開(kāi)發(fā)，采用了流行的模塊化設(shè)計(jì)方法。在程序設(shè)計(jì)中，可根據(jù)系統(tǒng)功能，將整個(gè)軟件系統(tǒng)劃分為若干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立易于解決的模塊，每個(gè)模塊是一個(gè)結(jié)構(gòu)完整、相對(duì)獨(dú)立的程序段，能完成某一規(guī)定的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的功能。
    系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，主要由如下程序模塊組成：DS1302時(shí)鐘控制，DS18B20溫度采集、1602液晶顯示驅(qū)動(dòng)等。整個(gè)系統(tǒng)的主程序如圖7所示。

    時(shí)間調(diào)整：在正常走時(shí)狀態(tài)下，按Set鍵進(jìn)入時(shí)間調(diào)整界面，可以依次調(diào)節(jié)年、月、日、星期、時(shí)、分等信息，按Out鍵退出當(dāng)前的調(diào)整狀態(tài)，恢復(fù)正常走時(shí)。
    鬧鐘調(diào)整：在正常走時(shí)狀態(tài)下，連按Set鍵兩次進(jìn)入鬧鐘設(shè)置界面，可以依次調(diào)節(jié)鬧鐘小時(shí)、分、鬧鐘開(kāi)啟和鬧鐘關(guān)閉。當(dāng)設(shè)置鬧鐘時(shí)間后，按Set鍵即可退出鬧鐘設(shè)定界面，鬧鐘設(shè)置完成。若不想使用鬧鐘，就按Out鍵則鬧鐘被關(guān)閉。

4 結(jié)語(yǔ)
    本系統(tǒng)利用AT89S52單片機(jī)進(jìn)行可編程控制，結(jié)合外圍溫度傳感器、液晶屏等，通過(guò)DS1302的使用可以降低編寫程序的復(fù)雜程度。Keil C編譯軟件實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制液晶顯示模塊的萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)，可以達(dá)到比較好的沒(méi)計(jì)效果。系統(tǒng)硬件電路采用成熟的電路設(shè)計(jì)，元件選用成本較低的器件，電路穩(wěn)定，擴(kuò)干擾力強(qiáng)，性價(jià)比較高。軟件開(kāi)發(fā)用C語(yǔ)言，采用模塊式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能易于擴(kuò)展。