基于单片机的数字万年历系统设计

本设计由数据显示模块、温度采集模块、时间处理模块和调整设置模块四个模块组成。

系统的核心采用的是STC89C52单片机；数据显示模块采用的是LCD液晶显示；温度采集模块用的是DS18B20温度传感器，该传感器所采用的是单总线传输，内部带有A/D转换，用起来非常方便；时间处理模块用的是DS1302时钟芯片，可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能；调整设置模块共包括四个按键：模式选择键、功能选择键、调整加按键、调整减按键。

本课题的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用，主要研究内容包括以下几个方面：

1）选用电子万年历芯片时，应重点考虑使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。

2）根据选用的电子万年历芯片设计外围电路和单片机的接口电路。

3）在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易于实现，使系统电路尽量简单。

4）根据电路图，在开发板上完成器件的焊接。

5）根据设计的硬件电路，编写控制STC89C52芯片的单片机程序。

6）通过编程、编译、调试，把程序下载到单片机上运行，并实现本设计的功能。

7）在硬件电路和软件程序设计时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作等因素。

单片机电子万年历的制作有多种方法，可供选择的器件和运用的技术也有很多种。所以，系统的总体设计方案应在满足系统功能的前提下，充分考虑系统使用的环境，所选的结构要简单使用、易于实现，器件的选用着眼于合适的参数、稳定的性能、较低的功耗以及低廉的成本。

按照系统设计的要求，初步确定系统由电源模块、时钟模块、显示模块、键盘接口模块、温度测量模块和闹钟模块共六个模块组成，电路系统构成框图如图1所示。 

1 DS1302接口电路设计

时钟芯片DS1302的接口电路及工作原理：其中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。

VCC1在单电源与电池供电的系统中提供低电源并提供低功率的电池备份。VCC2在双电源系统中提供主电源，在这种运用方式中VCC1连接到备份电源，以便在没有主电源的情况下能保存时间信息以及数据。

2 DS18B20接口电路设计

该系统中采用数字式温度传感器DS18B20，具有测量精度高，电路连接简单特点，此类传感器仅需要一条数据线进行数据传输，用P3.7与DS18B20的DQ口连接，Vcc接电源，GND接地。

DS18B20的工作电流约为1mA，VCC一般为5V，则电阻R=5V/1mA=5KΩ，目前用的电阻一般不是可调电阻，只是固定阻值，市场上有的就那么几个型号。

其中DS18B20接有电源，则需要一个上拉即可稳定的工作。这个电阻通常比较大，我们选择10K电阻的来起到上拉作用，使之为高电平，使后续电路保护。

3 LCD1602与MCU接口电路设计

LCD的D0～D7分别接单片机的的P0口，作为数据线，因为P0口内部没有上拉电阻，所以外部另外加上4.7K的上拉电阻；P2.5—P2.7分别接LCD的RS、RW、E三个控制管脚；RV1用来调节LCD的显示灰度；BLK、BLA为背光的阴极和阳极，接上相应电平即点亮背光灯。

其中1602的第3脚接10K与1.5K的串联电阻起到分压作用，能够调节第一行与第二行亮度对比。第16接个三极管的作用放大，是为了能够让液晶显示器的背光灯亮起，从而在夜间也能观看万年历。

4 按键模块电路设计

本系统用到了4个按键，其中一个用作系统手动复位，另外4个采用独立按键，该种接法查询简单，程序处理简单,可节省CPU资源，按键电路如图19所示，4个独立按键分别与STC89C52的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3接口相连。

对以上4个按键作简要说明：K1——SET 键，K2——UP键，K3——DOWN键，K4——OUT/STOP键。

SET键：按下SET键进入时间校准状态，按一下进入秒调整，两下分调整，依此类推可进行各年月日，时分秒以及星期的校准；

UP键：当SET键按下时，UP进行SET选定项（如：小时）的加操作;

DOWN键：当SET键按下时，DOWN进行SET选定项（如：小时）的减操作；

OUT键：当OUT键按下时，此键功能为退出校准功能，进入下一模式，显示温度值和上下限的温度值。

5 主程序流程图的设计

6 DS1302读写程序设计

本系统的时间读取主要来源于单片机对DS1302的操作，在硬件上时钟芯片DS1302与单片机的连接需要三条线，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)，具体连接图见系统硬件设计原理图。

DS1302与微处理器进行数据交换时，首先由微处理器向电路发送命令字节，命令字节最高位MSB(D7)必须为逻辑 1，如果D7=0，则禁止写DS1302，即写保护；D6=0，指定时钟数据，D6=1，指定RAM数据；D5～D1指定输入或输出的特定寄存器；最低位LSB(D0)为逻辑0，指定写操作(输入)，D0=1，指定读操作(输出) 。