南湖學院課程設計報告
課程名稱：微控制器原理及應用課程設計
系部：機建系
專業班級
學生姓名
完成時間： 2013-7-10
報告成績
摘要： 本設計採用lcd液晶螢幕顯示系統，以stc89c52rc微控制器為核心，由鍵盤、溫度採集、定時鬧鈴、日期提醒等功能模組組成。基於題目基本要求，本系統對時間顯示、鬧鈴方式進和溫度採集系統行了重點設計。
此外，擴充套件了整點報時、非易失鬧鈴資訊儲存、國內外重要節日提醒等功能。本系統大部分功能由軟體來實現，吸收了硬體軟體化的思想，大部分功能通過軟體來實現，使電路簡單明瞭，系統穩定性大大提高。本系統不僅成功的實現了要求的基本功能，多數發揮部分也得到了實現，而且還具有一定的創新功能。
關鍵字： stc89c52rc微控制器、lcd液晶顯示、雙電源供電、溫度採集、非易失定時鬧鈴、生日提醒、重要節日提醒、整點報時
秒錶設計
一、任務設計：
1、設計任務：設計並製作乙個秒錶。
2、設計要求：
用at89c51設計乙個2位的led數碼顯示作為「秒錶」：顯示時間為00—99秒，每秒自動加1，另設計乙個「開始」鍵和乙個「復位」鍵。
3.發揮部分（可選）：
● 提高溫度檢測精度，在0℃-40℃顯示0.1℃；
● 實現雙電源供電（220v及電池供電）；
● 能夠提供生日提醒指示；能夠每天提供3個時間點的鬧鐘報時功能；
● 非接觸止鬧功能。
二、方案論證：
1.顯示部分:
顯示部分是本次設計的重要部分，一般有以下兩種方案：
方案一：
採用led顯示，分靜態顯示和動態顯示。對於靜態顯示方式，所需的解碼驅動裝置很多，引線多而複雜，且可靠性也較低。而對於動態顯示方式，雖可以避免靜態顯示的問題，但設計上如果處理不當，易造成亮度低，有閃爍等問題。
方案二：
採用lcd顯示。lcd液晶顯示具有豐富多樣性、靈活性、電路簡單、易於控制而且功耗小等優點，對於資訊量多的系統，是比較適合的。
鑑於上述原因，我們採用方案二。
2.數字時鐘：
數字時鐘是本設計的核心的部分。根據需要可採用以下兩種方案實現：
方案一：
方案完全用軟體實現數字時鐘。原理為：在微控制器內部儲存器設三個位元組分別存放時鐘的時、分、秒資訊。
利用定時器與軟體結合實現1秒定時中斷，每產生一次中斷，儲存器內相應的秒值加1；若秒值達到60，則將其清零，並將相應的分位元組值加1；若分值達到60，則清零分位元組，並將時位元組值加1；若時值達到24，則將時位元組清零。該方案具有硬體電路簡單的特點，但當微控制器不上電，程式將不執行。而且由於每次執行程式時，定時器都要重新賦初值，所以該時鐘精度不高。
方案二：
方案採用dallas公司的專用時鐘晶元ds1302。該晶元內部採用石英晶體振盪器，其晶元精度不大於10ms/年，且具有完備的時鐘鬧鐘功能，因此，可直接對其以用於顯示或設定，使得軟體程式設計相對簡單。為保證時鐘在電網電壓不足或突然掉電等突發情況下仍能正常工作，晶元內部包含鋰電池。
當電網電壓不足或突然掉電時，可使系統自動轉換到內部鋰電池供電系統。而且即使系統不上電，程式不執行時，鋰電池也能保證晶元的正常執行，以備隨時提供正確的時間。
基於時鐘晶元的上述優點，本設計採用方案二完成數字時鐘的功能。
3.溫度採集：
由於現在用品追求多樣化，多功能化，給系統加上溫度測量顯示模組，能夠方便人們的生活，使該設計具有人性化。
方案一：
採用熱敏電阻，可滿足40攝氏度至90攝氏度測量範圍，但熱敏電阻精度、重複性、可靠性較差，對於檢測小於1攝氏度的訊號是不適用的。
方案二：
採用溫度感測器ds18b20。ds18b20可以滿足從-55攝氏度到+125攝氏度測量範圍，且ds18b20測量精度高，增值量為0.5攝氏度，在一秒內把溫度轉化成數字，測得的溫度值的儲存在兩個八位的ram中，微控制器直接從中讀出資料轉換成十進位制就是溫度，使用方便。
基於ds18b20的以上優點，我們決定選取ds18b20來測量溫度。
4.鬧鈴部分：
一般的時鐘都帶有鬧鈴，實現鬧鈴方式可採用以下兩種:
方案一：
將鬧鐘資訊存放在微控制器自帶的儲存器中。該方案成本低而且易於實現，但是一但掉電會造成之前資訊的丟失。
方案二：
將鬧鐘資訊存放在非易失儲存器at24c02中。該方案即使在完全的掉電的情況下也不會造成鬧鐘資訊的丟失，可避免方案一帶來的麻煩。
5.電源模組：
方案一：
採用乾電池作為系統電源。但需經常換電池，不符合節約型社會的要求。
方案二：
採用直流穩壓電源作為系統主電源，乾電池作為輔助電源。不僅不需要經常更換電源，並且當市電停止時能夠採用乾電池做為系統電源，使用更加安全可靠。
基於以上分析，我們決定採用方案二
三、總體方案：
1.工作原理:
本設計採用stc89c52rc微控制器作為本系統的控制模組。微控制器可把由ds18b20、ds1302、at24c02中的資料利用軟體來進行處理，從而把資料傳輸到顯示模組，實現溫度、日曆和鬧鈴的顯示。以lcd液晶顯示器為顯示模組，把微控制器傳來的資料顯示出來，並且顯示多樣化。
在顯示電路中，主要靠按鍵來實現各種顯示要求的選擇與切換。
2.總體設計:
設計總體框架圖如圖1
四、系統硬體設計（單元電路設計及分析）：
1. stc89c52rc微控制器最小系統：
最小系統包括晶體振盪電路、復位開關和電源部分。圖2為stc89c52rc微控制器的最小系統。
圖2 最小系統電路圖
2.溫度測量模組:
溫度測量感測器採用dallas公司ds18b20的單匯流排數位化溫度感測器，測溫範圍為-55℃~125℃，可程式設計為9位~12位a/d轉換精度，測溫解析度達到0.0625℃，採用寄生電源工作方式，cpu只需一根口線便能與ds18b20通訊，占用cpu口線少，可節省大量引線和邏輯電路。介面電路如圖3所示。
圖3 ds18b20測量電路
3.時鐘模組:
時鐘模組採用ds1302晶元，ds1302是dallas公司推出的涓流充電時鐘晶元內含有乙個實時時鐘/日曆和31位元組靜態ram通過簡單的序列介面與微控制器進行通訊實時時鐘/日曆電路提供秒分時日日期月年的資訊每月的天數和閏年的天數可自動調整時鐘操作可通過am/：
rst復位、i/o資料線、sclk序列時鐘。時鐘/ram的讀/寫資料以乙個位元組或多達31個位元組的字元組方式通訊。ds1302工作時功耗很低，保持資料和時鐘資訊時功率小於1mw，其接線電路如圖4所示：
圖4 時鐘電路
4. 儲存器模組:
儲存器採用atmel公司的at24c02晶元。該晶元帶有2kb的序列coms eeprom，內部含有256個8位位元組，可通過i2c匯流排對其介面進行讀寫操作，而且帶有寫保護功能。其接線圖如圖5所示。
圖5 at24c02儲存器電路
5. lcd液晶顯示模組:
lcd液晶顯示模組採用lcd1602型號，具有很低的功耗，正常工作時電流僅2.0ma/5.0v。
通過程式設計實現自動關閉螢幕能夠更有效的降低功耗。lcd1602分兩行顯示，每行可顯示多達16個字元。lcd1602液晶模組內部的字元發生儲存器（cgrom）已經儲存了160個不同的點陣字元圖形，通過內部指令可實現對其顯示多樣的控制，並且還能利用空餘的空間自定義字元。
其接線如圖6所示：
圖6 lcd顯示電路
6.系統電源:
雙電源設計是本設計的重點。220v交流轉5v直流穩壓電源會更加安全、實用。當沒有交流電時，系統採用乾電池供電；當接通交流電時，則電路自動切換到交流電供電，並且對乾電池進行慢性充電。
電路圖如圖7：
圖7 電源電路
7.整體電路：
系統整體電路如圖8 所示：
圖8 系統總體電路圖
五、系統軟體設計流程：
1.主程式流程如圖9所示:
圖9 系統主程式流程
2.時間設定程式流程如圖10所示：
圖10 顯示時間子程式流程
3. 溫度測量流程圖如圖11所示：
圖11 溫度測量程式流程圖
4.鬧鈴設定流程圖如圖12所示：
圖12 鬧鈴設定程式流程圖
5. 生日設定流程圖如圖13所示：
圖13 生日設定程式流程圖
六、程式：
//實時時鐘寫入一位元組(內部函式)
void ds1302inputbyte(uchar d) }
//實時時鐘讀取一位元組(內部函式)
uchar ds1302outputbyte(void)
return(acc);
}//寫入ds1302資料
//引數說明：ucaddr --ds1302位址, ucdata--要寫的資料 *
void write1302(uchar ucaddr, uchar ucda)
{ rst = 0;
clk = 0;
rst = 1;
ds1302inputbyte(ucaddr位址，命令
ds1302inputbyte(ucda寫1byte資料
clk = 1;
微控制器課程設計總結說明
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微控制器課程設計 第一章 設計題目 第二章 目的意義 第三章 要求和方案 第四章 設計內容 3.1 a d轉換電路的製作 3.2 微控制器序列口收發電路的製作 3.3 基本人機介面設計 3.4 基本專案知識 第五 設計步驟 4.1 理解並確定設計要求 4.2 確定整體控制方案 4.3 編寫程式 第六...