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電子臺歷制作方案設(shè)計
隨著當(dāng)今世界經(jīng)濟的快速發(fā)展和信息化時代的來臨，各種各樣的小型智能家電產(chǎn)品陸續(xù)出現(xiàn)在我們的生活當(dāng)中。日歷是人們不可或缺的日常用品。但一般日歷都為紙制用品，使用不便，壽命不長。電子萬年歷采用智能電子控制和顯示技術(shù)，改善了紙制日歷的缺陷。以下是小編整理的電子臺歷制作方案設(shè)計，歡迎閱讀！
本設(shè)計以AT89S52單片機為核心，構(gòu)成單片機控制電路，AT89C52是一種帶8K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器（PEROM）的低電壓、高性能CMOS 8位為控制器。該器件采用ATMEL 非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的80C51和 80C52指令集和輸出管腳相兼容。結(jié)合DS1302時鐘芯片和24C02 FLASH存儲器，完成時間的自動調(diào)整和掉電保護(hù)，全部信息用液晶顯示。時間、日期調(diào)整由三個按鍵來實現(xiàn)，并可對鬧鈴開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。日歷能顯示陽歷和陰歷年、月、日以及星期、時、分、秒。在顯示陰歷月份時，能標(biāo)明是否閏月。
關(guān)鍵詞：電子萬年歷；單片機；時鐘芯片；FLASH存儲器；液晶顯示
1 引言
隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，單片機的使用已經(jīng)滲透到我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到有哪個領(lǐng)域沒有使用單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。
本文設(shè)計的電子萬年歷屬于小型智能家用電子產(chǎn)品。利用單片機進(jìn)行控制，實時時鐘芯片進(jìn)行記時，外加掉電存儲電路和顯示電路，可實現(xiàn)時間的調(diào)整和顯示。電子萬年歷既可廣泛應(yīng)用于家庭,也可應(yīng)用于銀行、郵電、賓館、飯店、醫(yī)院、學(xué)校、企業(yè)、商店等相關(guān)行業(yè)的大廳，以及單位會議室、門衛(wèi)等場所。因而，此設(shè)計具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實意義和實用價值。
1.2方案選擇
由于現(xiàn)在市面上的電子萬年歷的種類比較多，因此到底選擇什么樣的方案在設(shè)計中是至關(guān)重要的。正確地選擇方案就可以使產(chǎn)品更加人性化，并且可以減小開發(fā)的難度，縮短開發(fā)的周期，降低產(chǎn)品的成本等等，因此就會被人們普遍接受，并且能夠更快地將產(chǎn)品推向市場實現(xiàn)其自身的價值。下面我們就擬訂了兩種方案，希望能夠選擇一種性價比高的方案。
1.2.1 方案1——基于AT89S52單片機的電子萬年歷設(shè)計
不使用時鐘芯片，而直接用AT89S52單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設(shè)計。AT89S52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦寫1000余次。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。
若采用單片機計時，利用它的一個16位定時器/計數(shù)器每50ms產(chǎn)生一個中斷信號，中斷20次后產(chǎn)生一個秒信號，然后根據(jù)時間進(jìn)制關(guān)系依次向分、時、日、星期、月、年進(jìn)位。這樣就實現(xiàn)了直接用單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設(shè)計。
用單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設(shè)計，無須外接其他芯片，充分利用了單片機的資源。但是精度不夠高，誤差較大，掉電后丟失所有數(shù)據(jù)，軟件編程較復(fù)雜。
2.2 方案2——基于AT89S52單片機和DS1302的電子萬年歷設(shè)計
在以單片機為核心構(gòu)成的裝置中，經(jīng)常需要一個實時的時鐘和日歷，以便對一些實時發(fā)生事件記錄時給予時標(biāo)，實時時鐘芯片便可起到這一作用。過去多用并行接口的時鐘芯片，如 MC146818,DS12887 等。它們已能完全滿足單片機系統(tǒng)對實時時鐘的要求，但是這些芯片與單片機接口復(fù)雜、占用地址, 數(shù)據(jù)總線接線多、芯片體積大占用空間多、近年來串行接口的各種芯片在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用愈來愈多，串行接口的實時時鐘芯片也出現(xiàn)了不少，DS1302 是一個綜合性能較好且價格便宜的串行接口實時時鐘芯片。采用它作為記錄測控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄，其軟硬件設(shè)計簡單，時間記錄準(zhǔn)確，既避免了連續(xù)記錄的大工作量，又避免了定時記錄的盲目性，給連續(xù)長時間的測量、控制系統(tǒng)的正常運行及檢查都來了很大的方便，可廣泛應(yīng)用于長時間連續(xù)的測控系統(tǒng)中。在測量控制系統(tǒng)中，特別是長時間無人職守的測控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要記錄某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)的時間。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時采樣或定時采樣，沒有具體的時間記錄，因此只能記錄數(shù)據(jù)而無法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時間；若采用單片機計時，一方面需要采用計數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費單片機的資源，而且某些測控系統(tǒng)可能不允許。而在系統(tǒng)中采用DS1302則能很好地解決這個問題
利用單片機進(jìn)行控制，采用 DS1302 作為實時時鐘芯片，其三線接口 SCLK、I/O、
RST與單片機進(jìn)行同步通信，外加掉電存儲電路、顯示電路、鍵盤電路和鬧鈴電路，即構(gòu)成一個基本的電子萬年歷系統(tǒng)，若還要添加其他功能，在這基礎(chǔ)上外擴電路即可。
由于在系統(tǒng)設(shè)計時，需要考慮以下幾點因素：功耗低、精確度高、軟件編程較簡單，制作過程簡便，芯片的體積小、便于攜帶，芯片成本低等，而 DS1302 芯片有上面所述的諸多優(yōu)點，所以本設(shè)計采用方案2——基于 DS1302 的電子萬年歷設(shè)計。
2 系統(tǒng)概述
本設(shè)計以AT89S52單片機為核心，構(gòu)成單片機控制電路，結(jié)合DS1302時鐘芯片和24C02 FLASH存儲器，顯示陽歷的年、月、日、星期、時、分、秒和陰歷的年、月、日，在顯示陰歷時間時，能標(biāo)明是否閏月，同時完成對它們的自動調(diào)整和掉電保護(hù)，全部信息用液晶顯示出來。輸入接口由三個按鍵來實現(xiàn)，用這三個按鍵可以對日期和時間進(jìn)行調(diào)整，并可以對鬧鈴的開關(guān)和鬧鈴的時間進(jìn)行設(shè)置。鬧鈴功能通過蜂鳴器來實現(xiàn)。軟件控制程序?qū)崿F(xiàn)所有的功能。整機電路使用+5V穩(wěn)壓電源，可穩(wěn)定工作。系統(tǒng)框圖如圖2-1所示，其軟硬件設(shè)計簡單，時間記錄準(zhǔn)確，可廣泛應(yīng)用于長時間連續(xù)顯示的系統(tǒng)中。
3系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計，按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，初步確定設(shè)計系統(tǒng)由主控模塊、時鐘模塊、存儲模塊、鍵盤接口模塊、顯示模塊和鬧鈴模塊，AT24C02存儲電路圖3-1電子萬年歷電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖，AT89S52是一個低功耗,高性能CMOS8位單片機,片內(nèi)含8kBytesISP，3系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，初步確定設(shè)計系統(tǒng)由主控模塊、時鐘模塊、存儲模塊、鍵盤接口模塊、顯示模塊和鬧鈴模塊。
3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計
按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，初步確定設(shè)計系統(tǒng)由主控模塊、時鐘模塊、存儲模塊、鍵盤接口模塊、顯示模塊和鬧鈴模塊共6個模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖3-1所示。主控芯片使用52系列AT89S52單片機，時鐘芯片使用美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘芯片DS1302，存儲模塊采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗CMOS串行EEPROM存儲芯片AT24C02。DS1302作為主要計時芯片，可以做到計時準(zhǔn)確。更重要的是，DS1302可以在很小電流的后備 （2.5～5.5V電源，在2.5V時耗電小于300nA）下繼續(xù)計時，并可編程選擇多種充電電流來對后備電源進(jìn)行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。
3.1 系統(tǒng)核心部分——單片機 AT89S52
AT89S52是一個低功耗,高性能CMOS 8位單片機,片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元,功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。
3.1.1 AT89S52具有下列主要性能
·8KB可改編程序Flash存儲器（可經(jīng)受1000次的寫入/擦除周期） ·全靜態(tài)工作：0Hz～24MHz ·三級程序存儲器保密 ·128×8字節(jié)內(nèi)部RAM
·32條可編程I/O線 ·2個16位定時器/計數(shù)器 ·6個中斷源 ·可編程串行通道 ·片內(nèi)時鐘振蕩器
3.1.2 AT89S52的引腳及功能
AT89S52單片機的管腳說明如圖3-2所示。
圖3-2 AT89S52的管腳
(1) 主要電源引腳 ①VCC 電源端 ②GND 接地端
(2) 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2
�、賆TAL1 接外部晶體的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的信號，既把此信號直接接到內(nèi)部時發(fā)生器的輸入端。
②XTAL2 接外部晶體的另一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)懸浮不連接。
(3) EA控制或與其它電源復(fù)用引腳RST、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP
�、賀ST復(fù)位輸入端。當(dāng)振蕩器運行時，在該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。
②ALE/PROG當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器頻率的1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。在對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）[6]。
�、跴SEN 程序存儲允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當(dāng)AT89S52/LV52由外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效（既輸出2個脈沖）。但在此期間內(nèi)，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。
�、蹺A/VPP 外部訪問允許端。要使CPU只訪問外部程序存儲器（地址為0000H～FFFFH），則EA端必須保持低電平（接到GND端）。當(dāng)EA端保持高電平（接VSS端）時，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。
(4) 輸入/輸出引腳 P0.0～ P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～ P2.7 和P3.0～P3.7 ①P0端口（P0.0～ P0.7） P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口。作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL輸入，對端口寫1時，又可作高阻抗輸入端用。
�、赑1端口（P1.0～ P1.7） P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。作輸入口時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。
�、跴2端口 （P2.0～P2.7） P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P2作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。
④P3端口（P3.0～P3.7） P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能，這些特殊功能見表3-1。
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