基于AT89S52单片机的多功能电子万年历
DS1302的寄存器
DS1302有12个寄存器,其中有7个寄存器与日历、时钟相关,存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表2。
此外,DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。DS1302与RAM相关的寄存器分为两类:一类是单个RAM单元,共31个,每个单元组态为一个8位的字节,其命令控制字为C0H~FDH,其中奇数为读操作,偶数为写操作;另一类为突发方式下的RAM寄存器,此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节,命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。
时钟模块实现功能
该模块为系统提供精准的秒、分、时、日、月、年等实时时间信息,星期则由编程计算得到。
温度采集模块
温度采集模块设计
如图5所示。采用数字式温度传感器DS18B20,它具有测量精度高,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,使用P1.7与DS18B20的I/O口连接加一个上拉电阻,Vcc1接电源,Vcc2接地。
DS18B20的测温原理
低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1,高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变,所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入,当计数门打开时,DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数,进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定,每次测量前,首先将-55℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中,减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1,减法计数器1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2计数到0时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正减法计数器的预置值,只要计数门仍未关闭就重复上述过程,直至温度寄存器值达到被测温度值。
显示模块的设计
本次设计采用的是LED动态显示方式,由于PROTEUS内没有LED,故用LCD代替LED进行仿真,与主控制芯片AT89C52相连。如图6所示。
系统的软件设计
主程序流程框图
Keil C与Proteus的联调与测试结果
Proteus7.6是目前最好的模拟单片机外围器件的工具,可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外围电路(如LCD,RAM,ROM,键盘,马达,LED,AD/DA,部分SPI器件,部分IIC器件等),使用Proteus7.6和Keil C可以像使用仿真器一样调试程序。
Proteus的工作过程
运行Proteus的ISIS程序后,进入该仿真软件的主界面如图8所示。在工作前,要设置view菜单下的捕捉对齐和system下的颜色、图形界面大小等项目。通过工具栏中的p(从库中选择元件命令)命令,在pick devices窗口中选择电路所需的元件,放置元件并调整其相对位置、元件参数设置、元器件间连线、编写程序;在source菜单的Define code generation tools菜单命令下,选择程序编译的工具、路径、扩展名等项目;在source菜单的Add/remove source files命令下,加入单片机硬件电路的对应程序;通过debug菜单的相应命令仿真程序和电路的运行情况。
图8 Proteus的启动界面
Proteus软件所提供的调试手段
Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。对于单片机硬件电路和软件的调试,Proteus提供了两种方法:一种是系统总体执行效果,一种是对软件的分步调试以看具体的执行情况。
软件和硬件结合的应用系统
软件和硬件的结合,就是一个单片机的应用系统了。在这一阶段,硬件电路的设计已经不是最为关键的了,而软件系统的设计、调试和运行才是实验的主要内容。因此可以以建议性的意见给出具体的硬件电路,并提出该电路所需要完成的具体工作,进行软件的设计和调试。
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