基于51单片机的电子万年历的设计-源代码

电子万年历的设计

设计要求：

利用51单片机、专用时钟芯片DS1302、DS18B20数字温度采集器及1602液晶显示器件设计一个万年历；

1. 正确显示年月日，时分秒，星期等信息；
2. 显示环境温度；
3. 能够通过按键调整时间和设置闹钟。

电子万年历的系统整体设计框图

为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘模块用来校正液晶上显示的时间；温度传感器则用来检测当前的环境温度；STC89C52单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正常工作；而系统的时间、温度等数据则最终通过液晶模块显示出来。

本电路是以STC89C52单片机为控制核心，该芯片具有在线编程功能，功耗低，能在3.3V的超低压下工作；时钟芯片采用DS1302，它是一款高性能、低功耗、自带RAM的实时时钟芯片，具有使用寿命长，精度高和功耗低等特点，同时具有掉电自动保存功能,可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，其工作电压为2.5V～5.5V；温度检测模块由DS18B20构成,它采用独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯, 具有测量精度高、测量范围广等优点,其测温范围在-55~+125℃,工作电压为3v~5.5v；显示部份使用1602液晶显示屏来实现,该显示屏具有低功耗、寿命长、可靠性高的特点，其工作电压为5v。

所需要的元件

STC89C52单片机

时钟芯片DS1302

温度检测模块DS18B20

LCD 1602

我所采用的51单片机是学校的开发板

DS18B20模块

DS18B20是常用的数字温度传感器，其输出的是数字信号，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。  DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。

        采用单总线的接口方式。与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量。

        测量温度范围宽，测量精度高 DS18B20 的测量范围为 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ; 在 -10~+ 85°C范围内，精度为 ± 0.5°C 。

DS18B20的特点

DS18B20 单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：

（ 1 ）采用单总线的接口方式 与微处理器连接时 仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。 单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

（ 2 ）测量温度范围宽，测量精度高 DS18B20 的测量范围为 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ； 在 -10~+ 85°C 范围内，精度为 ± 0.0625°C 。

（ 3 ）在使用中不需要任何外围元件。

（ 4 ）持多点组网功能 多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上，实现多点测温。

（ 5 ）供电方式灵活 DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而 使系统结构更趋简单，可靠性更高。

（ 6 ）测量参数可配置 DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定 9~12 位。

（ 7 ） 负压特性 电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

（ 8 ）掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。

DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建自己的经济的测温系统，因此也就被设计者们所青睐。

DS18B20内部结构

      主要由4部分组成：64 位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作 是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X^8＋X^5＋X^4＋1）。 ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。

DS18B20管脚排列

DS18B20的管脚排列

1.  GND为电源 地；

2.  DQ为数字信号输入／输出端；

3.  VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）

 DS1302模块

SPI时序的初步认识

• SPI ：Serial Peripheral Interface 是一种高速的、全双工、同步通信总线。
• 应用：单片机和EEPROM、实时时钟、数字信号处理器
• SSEL：片选，也写做SCS，从设备片选使能信号。
• SCLK：时钟，也写作SCK，由主机产生，和SCL类似
• MOSI：主机输出从机输入，Master Output/Slave Input，主机给从机发送指令或者数据的通道。
• MISO：主机输入从机输出，Master Input/Slave Output，主机读取从机的状态或者数据的通道

SPI的四种模式

• CPOL：Clock Polarity，即时钟极性。
  • 空闲状态为高电平，则CPOL=1，空闲状态为低电平，则CPOL=0。
• CPHA：Clock Phase，即时钟相位。
  • CPHA=1表示数据的输出是在一个时钟周期的第一个沿。CPHA=0表示数据的采样是在一个时钟周期的第一个沿。

实时时钟芯片DS1302

• 1、DS1302是一个实时时钟芯片，可以提供秒、分、小时、日期、月、年等信息，并且还有软件自动调整的能力，可以通过配置AM/PM来决定采用24小时格式还是12小时格式。
• 2、拥有31字节数据存储RAM。
• 3、串行I/O通信方式，相对并行来说比较节省IO口的使用。
• 4、DS1302的工作电压比较宽，在2.0～5.5V的范围内都可以正常工作。
• 5、DS1302这种时钟芯片功耗一般都很低，它在工作电压2.0V的时候，工作电流小于300nA。
• 6、DS1302共有8个引脚，有两种封装形式，一种是DIP-8封装，芯片宽度（不含引脚）是300mil，一种是SOP-8封装，有两种宽度，一种是150mil，一种是208mil。
• 7、当供电电压是5V的时候，兼容标准的TTL电平标准，这里的意思是，可以完美的和单片机进行通信。
• 8、由于DS1302是DS1202的升级版本，所以所有的功能都兼容DS1202。此外DS1302有两个电源输入，一个是主电源，另外一个是备用电源，比如可以用电池或者大电容，这样做是为了在系统掉电的情况下，我们的时钟还会继续走。

引脚编号	引脚名称	引脚功能
1	Vcc2	主电源引脚，当Vcc2比Vcc1高0.2V以上时，DS1302由Vcc2供电，当Vcc2低于Vcc1时，由Vcc1供电。
2	X1	这两个引脚需要接一个32.768K的晶振，给DS1302提供一个基准。特别注意，要求这个晶振的引脚负载电容必须是6pF，而不是要加6pF的电容。如果使用有源晶振的话，接到X1上即可，X2悬空。
3	X2
4	GND	接地。
5	CE	DS1302的使能输入引脚。当读写DS1302的时候，这个引脚必须是高电平，DS1302这个引脚内部有一个40k的下拉电阻。
6	I/O	这个引脚是一个双向通信引脚，读写数据都是通过这个引脚完成。DS1302这个引脚的内部含有一个40k的下拉电阻。
7	SCLK	输入引脚。SCLK是用来作为通信的时钟信号。DS1302这个引脚的内部含有一个40k的下拉电阻。
8	Vcc1	备用电源引脚。

5DS1302寄存器介绍

液晶显示模块LCD1602

本设计中由于要对时间、温度进行显示，所以选择液晶显示屏1602模块作为输出。1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线。它可以显示两行，每行16个字符，采用单+5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。将L1602的RS端和P2.0，R/W端和P2.1, E 端和P2.2相连，当RS=0时，对LCD1602写入指令；当RS=1时，对LCD1602写入数据。当R/W端接高电平时芯片处于读数据状态，反之处于写数据状态，E端为使能信号端。当R/W为高电平,E端也为高电平，RS为低电平时，液晶显示屏显示需要显示的示数。

学校的开发板就有时钟芯片和温度检测模块

具体的电路图 （黄圈的就是）

万年历其实很简单

系统总流程图

电子万年历设计题目的系统总流程图如图8.1所示。流程图分析：首先系统初始化，系统开始运行，当有设置键按下时进入修改时间模式，无按键按下时读取时间、温度等数据送入液晶屏显示；在修改时间模式下设置时间完成后再送数据到液晶屏显示。

温度模块程序流程图

温度读取流程图如图8.2所示。流程图分析：开始进入初始化DS18B20，就是通过主机拉低单线产生复位脉冲然后释放该线，如果有应答脉冲，即发起ROM命令当成功的执行操作命令后，就使用Convert T命令即开始温度转换，当转换完后，又初始化DS18B20是否有应答脉冲，若有，就发起Read Scratchpad（读取暂存器和CRC字节）命令，既同时读出第1，2个字节，即为温度的数据。

DS1302时钟程序流程图

时钟流程图如图8.3所示。流程图分析：DS1302开始计时时，首先进行初始化，当有中断信号时，读取时钟芯片的数据送入液晶屏显示。这时若有设置键按下时，进行时间修改，完成后将数据送入时钟芯片；若没有按键按下，则直接存入EPROM，送入液晶屏显示。

LCD显示程序流程图

显示程序流程图如图8.4。流程图分析：首先对1602显示屏进行初始化（初始化大约持续10ms左右），然后检查忙信号，若BF=0，则获得显示RAM的地址，写入相应的数据显示；若BF=1，则代表模块正在进行内部操作，不接受任何外部指令和数据，直到BF=0为止。

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