單片機原理及應用課程設計--- 時間控制器設計

1、<p>　　單片機原理及應用課程設計</p><p>　　設計題目： 時間控制器設計</p><p>　　學 院： </p><p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>　　班 級： 091 </p><p>　

2、　學 號： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　2012年 6 月 22 日</p><p><b>　　設計任務書</b></p>&

3、lt;p><b>　　設計目的</b></p><p>　　1、熟悉硬件電路設計的基本流程，初步掌握印制電路板設計制作的方法；</p><p>　　2、熟悉程序設計和調(diào)試的基本流程；</p><p>　　3、熟悉微控制器系統(tǒng)設計的流程和調(diào)試方法；</p><p>　　4、鍛煉團隊協(xié)作的能力；</p>

4、<p><b>　　設計任務</b></p><p>　　設計一個基于DS1302計時、DS18B20測溫和LCD1602液晶顯示模塊顯示的時間控制系統(tǒng)，能顯示年、月、日、時、分、秒和實時溫度，具有時間調(diào)整功能并能根據(jù)設定時間控制一路220伏負載的通斷（繼電器）；計時誤差不大于±10分鐘/天；能夠自動判別大小月和閏年。</p><p>　?。?）、

5、能夠調(diào)整年、月、日、時和分，調(diào)整“日”時，“周”能自動跟隨自動調(diào)整，調(diào)整“日”時，“日”能自動根據(jù)大小月及是否閏年改變最大值；</p><p>　　（2）、斷電數(shù)據(jù)不丟失；</p><p>　?。?）、以1分鐘為步進，能夠在1～30分鐘內(nèi)設置定時，控制一路220伏負載（電阻性，不大于800W）的通斷；</p><p><b>　　具體要求</b>

6、;</p><p>　　1、根據(jù)任務設計出程序（程序語言不限），經(jīng)調(diào)試后能實現(xiàn)任務書中要求的功能；</p><p>　　2、用PROTEUS仿真，在仿真軟件中系統(tǒng)能夠正常運行；</p><p>　　3、根據(jù)仿真結果，將程序加載到實際電路板，經(jīng)調(diào)試后能正常運行；</p><p>　　4、撰寫課程設計任務書； </p><p&

7、gt;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要II</b></p><p>　　第一章 設計方案1</p><p>　　1.1 設計任務書分析1</p><p>　　1.2 設計思路1</p><p>　　1.3 設計方案1</p>

8、<p>　　第二章 硬件設計2</p><p>　　2.1 功能模塊設計2</p><p>　　2.2 芯片介紹2</p><p>　　2.2.1 微控制器AT89C522</p><p>　　2.2.2 實時時鐘芯片DS13025</p><p>　　2.2.3 溫度傳感器DS18B207&l

9、t;/p><p>　　第三章 程序設計10</p><p>　　3.1 程序設計思路10</p><p>　　3.2 程序設計工具簡介10</p><p>　　3.3 程序流程框圖12</p><p>　　第四章 系統(tǒng)調(diào)試13</p><p>　　4.1 調(diào)試思路13</p>

10、<p>　　4.2 調(diào)試方法及過程13</p><p>　　4.3 問題及解決措施13</p><p><b>　　第五章 總結13</b></p><p><b>　　5.1硬件14</b></p><p><b>　　5.2 程序14</b><

11、/p><p><b>　　心得體會15</b></p><p><b>　　參考文獻16</b></p><p>　　附錄一 電路原理圖17</p><p>　　附錄二 源程序清單18</p><p><b>　　時間控制系統(tǒng)設計</b></p

12、><p><b>　　摘要</b></p><p>　　基于DS1302計時、DS18B20測溫和LCD1602液晶顯示模塊顯示的時間控制系統(tǒng)，能顯示年、月、日、時、分、秒和實時溫度，具有時間調(diào)整功能并能根據(jù)設定時間控制一路220伏負載的通斷（繼電器）；計時誤差不大于±10分鐘/天；能夠自動判別大小月和閏年。</p><p>　?。?）、

13、能夠調(diào)整年、月、日、時和分，調(diào)整“日”時，“周”能自動跟隨自動調(diào)整，調(diào)整“月”時，“日”能自動根據(jù)大小月及是否閏年改變最大值；</p><p>　?。?）、斷電數(shù)據(jù)不丟失；</p><p>　?。?）、以1分鐘為步進，能夠在1～30分鐘內(nèi)設置定時，控制一路220伏負載（電阻性，不大于800W）的通斷</p><p>　　關鍵詞：單片機，時間控制</p>

14、<p><b>　　第一章 設計方案</b></p><p>　　1.1 設計任務書分析</p><p>　　根據(jù)任務書要求實現(xiàn)的功能來看，主要有實時時間的顯示，溫度的顯示，通過按鍵調(diào)整時間與選擇定時功能。由此可知，系統(tǒng)所需包含的部件應有單片機、單片機外圍電路（時鐘電路、溫度采集電路、顯示電路），按鍵調(diào)時電路。它們之間的關系方框圖如設計方案所示。<

15、/p><p><b>　　1.2 設計思路</b></p><p>　　本次設計采用AT89C52作為主控制器，DS1302輸入時間信息，DS18B20采集溫度信息，LCD1602作為顯示輸出設備，通過四個按鍵實現(xiàn)時間設置。</p><p><b>　　1.3 設計方案</b></p><p>　　中央

16、處理單元：采用AT89C52對整個系統(tǒng)進行控制，</p><p>　　它將定時數(shù)據(jù)輸出到LED，實現(xiàn)時間的顯示；</p><p>　　根據(jù)鍵盤輸入調(diào)用相應鍵處理子程序，實現(xiàn)時間的調(diào)整設定；</p><p>　　接收溫度傳感器輸入的溫度數(shù)據(jù)，進行一定轉換，輸出到LCD顯示器顯示。</p><p>　　時鐘電路：時間的的讀寫輸入。</p&g

17、t;<p>　　溫度采集模塊：采集溫度信息輸送到單片機。</p><p>　　液晶顯示電路：是對單片內(nèi)數(shù)據(jù)視化，讓設計的功能通過它能夠直觀的體現(xiàn)出來，使用戶方便觀察結果及對功能的設置。</p><p>　　按鍵調(diào)時模塊：通過按鍵設置，改變芯片內(nèi)數(shù)據(jù)達到調(diào)時的效果，設置定時等功能。</p><p><b>　　第二章 硬件設計</b>

18、;</p><p>　　2.1 功能模塊設計</p><p><b>　　2.2 芯片介紹</b></p><p>　　2.2.1 微控制器AT89S52</p><p>　　AT89S52為 ATMEL 所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flsah存儲器。</p><

19、;p>　　1 AT89S52主要功能列舉如下：</p><p>　　1)擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash;2)晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）;3)內(nèi)部程序存儲器（ROM）為 8KB;4)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為 256字節(jié);5)32 個可編程I/O 口線;6)8 個中斷向量源;7）三個 16 位定時器/計數(shù)器；8）三級加密程序存儲器；9）全雙工UART串行通道。<

20、;/p><p>　　2 AT89S52各引腳功能介紹：</p><p>　　VCC：AT89S52電源正端輸入，接+5V。</p><p><b>　　VSS：電源地端。</b></p><p>　　XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。</p><p>　　XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸

21、出端，一般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上</p><p>　　一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電</p><p>　　容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。</p><p>　　RESET：AT89S52的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升</p><

22、;p>　　至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使</p><p>　　得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代</p><p><b>　　碼而執(zhí)行程序。</b></p><p>　　EA/Vpp："EA"為英文"Extern

23、al Access"的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平</p><p>　　動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）</p><p>　　來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器</p><p>　　空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時，此引腳要接成高電平。此

24、外，在將程序代碼</p><p>　　燒錄至8751內(nèi)部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。</p><p>　　PSEN：此為"Program Store Enable"的縮寫，其意為程序儲存啟用，當8051被設成為</p><p>　　讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳&

25、lt;/p><p>　　是接到EPROM的OE腳。AT89S52可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與</p><p>　　EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。</p><p>　　PORT0（P0.0～P0.7）：端口0是一個8位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，</p><p

26、>　　共有8個位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個I/O端口（P1、P2、</p><p>　　P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當做I/O用時可以推動8個</p><p>　　LS的TTL負載。如果當EA引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器），P0</p><p>　　就以多工方式提供地址總線（A0～A7）

27、及數(shù)據(jù)總線（D0～D7）。設計者必須外加一鎖存</p><p>　　器將端口0送出的地址栓鎖住成為A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一完整</p><p>　　的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲器空間。</p><p>　　PORT2（P2.0～P2.7）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推</p><

28、;p>　　動4個LS的TTL負載，若將端口2的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來</p><p>　　使用。P2除了當做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存</p><p>　　儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個時候P2便不能當做I/O來使用了。</p><p>　　PORT1（P1.0～P1.7）：端口1

29、也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LS TTL負載，同樣地若將端口1的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當做定時器2的外部脈沖輸入腳，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。</p><p>　　PORT3（P3.0～P3.7）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以</p>&l

30、t;p>　　推動4個TTL負載。其引腳分配如下：</p><p>　　P3.0：RXD，串行通信輸入。</p><p>　　P3.1：TXD，串行通信輸出。</p><p>　　P3.2：INT0，外部中斷0輸入。</p><p>　　P3.3：INT1，外部中斷1輸入。</p><p>　　P3.4：T0，計時

31、計數(shù)器0輸入。</p><p>　　P3.5：T1，計時計數(shù)器1輸入。</p><p>　　P3.6：WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。</p><p>　　P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時要保持RST腳兩個機器周期的高電平。</p><p>　　ALE

32、/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地</p><p>　　位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不</p><p>　　變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對</p><p>　　外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器</p>

33、<p>　　時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此</p><p>　　時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微</p><p>　　拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，

34、每個機</p><p>　　器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信</p><p><b>　　號將不出現(xiàn)。</b></p><p>　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），</p><p>　　不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密

35、方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；</p><p>　　當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也</p><p>　　用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　2.2.2 實時時鐘芯片DS1302</p><p>　　DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片

36、，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達2.5～5.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。DS1302的外部引腳分配如圖1所示</p><p>　　圖1

37、60;  DS1302的外部引腳分配</p><p><b>　　1各引腳的功能為：</b></p><p>　　Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當Vcc2>Vcc1+0.2V時，由Vcc2向DS1302供電，當Vcc2< Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電。</p><p>　　SCLK：串行時鐘，輸入；&#

38、160;</p><p>　　I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線；</p><p>　　CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個功能：第一，CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次，CE提供結束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?lt;/p><p>　　2 DS1302有下列幾組寄存器：</p><p>　　1）DS1302有關日歷、

39、時間的寄存器共有12個，其中有7個寄存器（讀時81h～8Dh，寫時80h～8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為BCD碼形式，如圖2所示。</p><p>　　圖 2   DS1302有關日歷、時間的寄存器</p><p>　　小時寄存器（85h、84h）的位7用于定義DS1302是運行于12小時模式還是24小時模式。當為高時，選擇12小時模式。在12小時模式時，位5是，當為1時，

40、表示PM。在24小時模式時，位5是第二個10小時位。</p><p>　　秒寄存器（81h、80h）的位7定義為時鐘暫停標志（CH）。當該位置為1時，時鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當該位置為0時，時鐘開始運行。</p><p>　　控制寄存器（8Fh、8Eh）的位7是寫保護位（WP），其它7位均置為0。在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，WP位必須為0。當WP位為1時，寫保護

41、位防止對任一寄存器的寫操作。</p><p>　　2） DS1302的工作模式寄存器</p><p>　　所謂突發(fā)模式是指一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。突發(fā)模式寄存器如圖3所示。</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　3 讀寫時序說明</b></p&g

42、t;<p>　　DS1302是SPI總線驅動方式。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應寄存器的數(shù)據(jù)。DS1302的控制字如圖4。</p><p>　　圖4   控制字（即地址及命令字節(jié)）</p><p>　　控制字的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)

43、據(jù)；位5至位1（A4～A0）：指示操作單元的地址；位0（最低有效位）：如為0，表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作。</p><p>　　控制字總是從最低位開始輸出。在控制字指令輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（0位）開始。同樣，在緊跟8位的控制字指令后的下一個SCLK脈沖的下降沿，讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。數(shù)據(jù)讀寫時序如圖5 。<

44、/p><p>　　圖5  數(shù)據(jù)讀寫時序</p><p><b>　　3 電路原理圖</b></p><p>　　電路原理圖如圖8，DS1302與單片機的連接也僅需要3條線：CE引腳、SCLK串行時鐘引腳、I/O串行數(shù)據(jù)引腳，Vcc2為備用電源，外接32.768kHz晶振，為芯片提供計時脈沖。</p><p><

45、;b>　　圖8</b></p><p>　　2.2.3 溫度傳感器DS18B20</p><p>　　TO－92封裝的DS18B20的引腳排列見下圖，其引腳功能描述見表1。（底視圖）</p><p>　　表1　DS18B20詳細引腳功能描述</p><p>　　DS18B20的性能特點如下：1）獨特的單線接口僅需要一個端口引

46、腳進行通信；2）多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；3)無須外部器件；4)可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0~5.5Ｖ；5)零待機功耗；6)溫度以９或１２位數(shù)字；7)用戶可定義報警設置；8)報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；9)負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； </p><p>　　64位ROM的結構開始８位是產(chǎn)品類型的編號，

47、接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后８位是前面56位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過軟件寫入戶報警上下限。</p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存ＲＡＭ和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結構為８字節(jié)的存儲器，結構如圖3所示。頭２個字節(jié)包含測得的溫度信息，第３和第４字節(jié)ＴＨ和ＴＬ的拷貝

48、，是易失的，每次上電復位時被刷新。第５個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。低５位一直為１，ＴＭ是工作模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設置為０，用戶要去改動，R1和Ｒ0決定溫度轉換的精度位數(shù)，來設置分辨率。</p><p>　　圖3 　DS18B20字

49、節(jié)定義</p><p>　　DS18B20的測溫原理是這這樣的,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器１；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器２的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將－5

50、5℃所對應的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器１、溫度寄存器中，計數(shù)器１和溫度寄存器被預置在－55℃所對應的一個基數(shù)值。</p><p>　　減法計數(shù)器１對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器１的預置值減到０時，溫度寄存器的值將加１，減法計數(shù)器１的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器１重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到０時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就

51、是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)器門仍未關閉就重復上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。</p><p>　　表2　一部分溫度對應值表</p><p>　　另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操

52、作命令→處理數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖4 DS18B20與單片機的接口電路</p><p><b>　　第三章 程序設計</b></p><p>　　3.1 程序設計思路</p><p>　　程序包括主程序若干子程序，系統(tǒng)每一個相應的功能都對應有一個子程序，在編寫程序時每一功能都分開編寫，通過主程序的調(diào)用使它們串聯(lián)

53、起來，實現(xiàn)其功能。在編寫程序前先畫出其流程圖，然后根據(jù)流程圖寫出其源程序，在編寫程序的過程中要有足夠的細心和耐心。</p><p>　　3.2 程序設計工具簡介</p><p>　　3.2.1 KEIL C51的功能和操作簡介</p><p>　　KEIL C51簡介</p><p>　　Keil uVision2是德國Keil Softwa

54、re公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng)C語言的語法來開發(fā)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用,而且大大的提高了工作效率和項目開發(fā)周期,他還能嵌入?yún)R編，您可以在關鍵的位置嵌入，使程序達到接近于匯編的工作效率。KEILC51標準C編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境,同時保留了匯編代碼高效,快速的特點。C51編譯器的功能不斷增強， 使你可以更加貼近CPU

55、本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調(diào)試器。KEILC51是一款非常優(yōu)秀的編譯器，受到廣大單片機設計者的廣泛使用。其主要特點如下：</p><p>　　支持匯編語言、C語言等多種單片機設計語言；</p><p>　　可視化的文件管理，界面友好；</p><p>

56、　　支持豐富的產(chǎn)品線，除了51及其兼容內(nèi)核的單片機外，還增加了對ARM內(nèi)核產(chǎn)品的支持；</p><p>　　具有完善的編譯連接工具；</p><p>　　具有豐富的仿真調(diào)試功能，可以仿真串口、并口、A/D、D/A、定時器/計數(shù)器以及中斷等資源，同時也可以和外部仿真器聯(lián)合進行在線調(diào)試；</p><p>　　內(nèi)嵌RTX-51實時多任務操作系統(tǒng)；</p>&

57、lt;p>　　支持在一個工作空間中進行多項目的程序設計；</p><p><b>　　支持多級代碼優(yōu)化。</b></p><p>　　KEIL C51的入門操作</p><p>　　第一步:雙擊Keil uVision2的桌面快捷方式，啟動Keil集成開發(fā)開發(fā)軟件。</p><p>　　第二步:新建文本編輯窗。點擊

58、工具欄上的新建文件快捷按鍵，即可在項目窗口的右側打開一個新的文本編輯窗。</p><p>　　第三步：輸入源程序。在新的文本編輯窗中輸入源程序，可以輸入C語言程序，也可以輸入?yún)R編語言程序。</p><p>　　第四步：保存源程序。保存文件時必須加上文件的擴展名，如果你使用匯編語言編程，那么保存時文件的擴展名為“.asm”，如果是C語言程序，文件的擴展名使用“*.C ”。</p>

59、<p>　　第五步：新建立Keil工程。點擊 "工程" → "新建工程" 命令，將出現(xiàn)保存對話框。</p><p>　　第六步：選擇CPU型號。為工程選擇CPU型號，本次設計新建工程選擇了ATMEL公司的AT89C52單片機。</p><p>　　第七步：加入源程序到工程中。在選擇好CPU型號后，點擊"確定"按鈕返回

60、主界面，此時可見到工程管理窗中出現(xiàn)“Target 1”，點擊“Target 1”前面的“＋”號展開下一層的“Source Group 1”文件夾，此時的新工程是空的，“Source Group 1”文件夾中什么文件都沒有，必須把剛才輸入的源程序加入到工程當中。右擊工程管理窗中的“Source Group 1”，出現(xiàn)下拉菜單，點擊“增加文件到組'Source Group 1'”命令，將出現(xiàn)添加文件對話框。</p>

61、;<p>　　第八步：工程目標'Target 1'屬性設置。如下圖14所示，在工程項目管理窗中的"Target 1"文件夾上右擊，出現(xiàn)下拉菜單，點擊“目標'Target 1'屬性”命令，就進入目標屬性設置界面。</p><p>　　第九步：源程序的編譯與目標文件的獲得</p><p>　　3.2.2 PROTUES的功能和

62、操作簡介</p><p>　　Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀

63、器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 u

64、Vision2等軟件。④具有強大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。</p><p>　　Proteus基本操作</p><p>　　Proteus ISIS的工作界面是一種標準的Windows界面。包括：標題欄、主菜單、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、圖形編輯窗口。</p&g

65、t;<p>　　運行Proteus程序后，進入軟件的主界面。通過左側的工具欄中的P（從庫中選擇元件命令），在Pick Devices左側窗口中選擇所需元件的關鍵字，然后放置元件并調(diào)整方向和位置以及參數(shù)設置，然后進行連線。</p><p>　　最后載入hex文件后可以進行模擬仿真，可以全速運行也可以單步調(diào)試運行。</p><p>　　3.3 程序流程框圖</p>

66、<p><b>　　第四章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1 調(diào)試思路</b></p><p>　　調(diào)試是檢驗系統(tǒng)功能的環(huán)節(jié)，本次調(diào)試為軟件調(diào)試，在KEIL C51和PROTUES上進行，在KEIL C51平臺上程序無誤后，創(chuàng)立相關文件，打開PROTUES仿真軟件，通過顯示屏觀察功能實現(xiàn)，邊調(diào)邊改，直至系統(tǒng)功能全部實

67、現(xiàn)。</p><p>　　4.2 調(diào)試方法及過程</p><p>　　此次設計由于時間因素，來不及硬件調(diào)試，所以只能通過KEIL C51和PROTUES仿真軟件進行軟件調(diào)試，在編譯好源程序并檢查無誤后，在KEIL C51創(chuàng)建生成相關文件，進入PROTUES仿真軟件打開原理圖，在AT89C52里選中工程模塊中output文件夾的.hex文件，點擊仿真開始按鈕，觀察其功能實現(xiàn)，邊觀察邊修改程序

68、，每次修改程序后都必須重新在KEIL C51里創(chuàng)建新的文件，直至系統(tǒng)功能正常實現(xiàn)。</p><p>　　4.3 問題及解決措施</p><p>　　1.換屏時亂跳，有時顯示亂碼。</p><p>　　解決措施：經(jīng)檢查是未加延時消抖和清屏，增加延時消抖和清屏函數(shù)后，問題解決。</p><p>　　2.星期顯示比實際星期快一天。</p>

69、;<p>　　解決措施：在DS1302子程序里把各星期逐一調(diào)換位置后，成功顯示實時星期。</p><p>　　3.在調(diào)試修改過程序后，在仿真軟件上未有任何變化。</p><p>　　解決措施：經(jīng)詢問老師，原來是在修改程序后未在KEIL C51上重新創(chuàng)建文件，重新創(chuàng)建后，新功能實現(xiàn)。</p><p><b>　　第五章 總結</b>

70、</p><p><b>　　5.1硬件</b></p><p>　　設計中的硬件包括AT89C52單片機，DS1302時鐘芯片、DS18B20溫度傳感器和LCD1602液晶顯示屏。AT89C52單片機作為控制核心，具有在線編程，低功耗，能在3V超低電壓工作；時鐘電路由DS1302時鐘芯片提供，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可對年、月、日、時、分、

71、秒進行計時，具有閏年補償功能，同時具有掉電保護功能；溫度的采集由DS18B20溫度傳感器構成，顯示部分由LCD1602構成。</p><p><b>　　5.2 程序</b></p><p>　　程序由主程序和若干子程序構成，是實現(xiàn)時鐘控制器功能的重要組成部分，只有編譯調(diào)試好了程序，時鐘控制器的功能才能得以實現(xiàn)。在編寫程序時，一步一步著手，在寫每個程序前都要先畫出其相

72、應的流程圖，然后再根據(jù)流程圖寫出源程序。主程序主要有設備初始化，相關信息的讀寫與顯示及按鍵程序的調(diào)用。按鍵子程序主要實現(xiàn)時間調(diào)整與定時功能的選擇。</p><p><b>　　心得體會</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】肖婧.單片機系統(tǒng)設計與仿真—基于Proteus【M】.北京

73、：北京航空航天大學出版社，2010</p><p>　　【2】樓然苗 李光飛.單片機課程設計指導【M】. 北京：北京航空航天大學出版社，2007</p><p>　　【3】譚浩強.C程序設計（第三版）【M】.清華大學出版社，2005</p><p><b>　　附錄一 電路原理圖</b></p><p><b>

74、;　　附錄二 源程序清單</b></p><p><b>　　主程序：</b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　#include "lcd1602_driver.h"</p><p>　　#include "ds1302_

75、driver.h"</p><p>　　#include "display.h"</p><p>　　#include "ds18b20_driver.h"</p><p>　　#include "anjian.h"</p><p><b>　　main()<

76、;/b></p><p>　　{init_lcd1602( );</p><p>　　init_ds1302( );</p><p>　　init_ds18b20( );</p><p>　　wr_realtime( );</p><p>　　wr_realdate( );</p><p

77、><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　set_disp_position(1,1);</p><p>　　display_date( );</p><p>　　set_disp_position(2,1);</p>&

78、lt;p>　　display_time( );</p><p>　　set_disp_position(1,13);</p><p>　　display_week( );</p><p>　　set_disp_position(2,13);</p><p>　　read_temp();</p><p>　　dis

79、play_temp( );</p><p><b>　　scan();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　按鍵掃描：</b></p><p>　　#i

80、nclude "anjian.h"</p><p>　　#include "delay.h"</p><p>　　#include "lcd1602_driver.h"</p><p>　　#include "ds1302_driver.h"</p><p>　　

81、#include "ds18b20_driver.h"</p><p>　　#include "display.h"</p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　unsigned char key_age_sure=0;</p><p>　　unsigned

82、 char key_age_up=0;</p><p>　　unsigned char key_age_down=0;</p><p>　　unsigned char key_age_next=0;</p><p>　　void scan( )</p><p><b>　　{</b></p><p&g

83、t;　　P1=P1|0xf0;</p><p>　　key_value=P1; </p><p>　　key_value=key_value&0xf0;</p><p>　　if(key_value==0xe0)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　key_

84、age_sure++; </p><p><b>　　sure();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　按鍵程序：</b></p><p>　　v

85、oid sure( )</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　switch(key_age_sure)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　case 1:{clean_screen();</p><p><b&

86、gt;　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　set_disp_position(1,1);</p><p>　　display_menu(settime_menu);</p><p>　　set_disp_position(2,4);</p>

87、<p>　　display_time();</p><p>　　switch(key_age_next)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0:{set_disp_flash(2,4);</p><p>　　set_disp_flash(2,5);</p>&l

88、t;p><b>　　} break;</b></p><p>　　case 1:{set_disp_flash(2,7);</p><p>　　set_disp_flash(2,8);</p><p><b>　　}break;</b></p><p><b>　　}</b&g

89、t;</p><p>　　if(key_next==0)</p><p>　　key_age_next++;</p><p>　　if(key_age_next==2) </p><p>　　key_age_next=0;</p><p>　　if(key_plus==0&&key_age_next==

90、0) //調(diào)時加</p><p>　　{delay_ms(10);</p><p>　　while(key_plus==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　rd_realtime();</p><p>　　real_time[0]=(real_time[0]/16)

91、*10+real_time[0]%16;</p><p>　　real_time[0]++;</p><p>　　if (real_time[0]==24)</p><p>　　real_time[0]=0;</p><p>　　real_time[0]=(real_time[0]/10)*16+real_time[0]%10;</p&

92、gt;<p>　　} wr_realtime( );</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key_minus==0&&key_age_next==0)//調(diào)時減</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(k

93、ey_minus==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　rd_realtime();</p><p>　　real_time[0]=(real_time[0]/16)*10+real_time[0]%16;</p><p>　　real_time[0]--;</p><p

94、>　　if (real_time[0]==-1)</p><p>　　real_time[0]=23;</p><p>　　real_time[0]=(real_time[0]/10)*16+real_time[0]%10; </p><p>　　}wr_realtime( );</p><p><b>　　}&

95、lt;/b></p><p>　　if(key_plus==0&&key_age_next==1)//調(diào)分加</p><p>　　{delay_ms(10);</p><p>　　while(key_plus==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>

96、;　　rd_realtime();</p><p>　　real_time[1]=(real_time[1]/16)*10+real_time[1]%16;</p><p>　　real_time[1]++;</p><p>　　if (real_time[1]==60)</p><p>　　real_time[1]=0;</p>

97、<p>　　real_time[1]=(real_time[1]/10)*16+real_time[1]%10;</p><p>　　} wr_realtime( ); }</p><p>　　if(key_minus==0&&key_age_next==1) //調(diào)分減</p><p><b>　　{</b>

98、</p><p>　　while(key_minus==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　rd_realtime();</p><p>　　real_time[1]=(real_time[1]/16)*10+real_time[1]%16;</p><p>　　re

99、al_time[1]--;</p><p>　　if (real_time[1]==-1)</p><p>　　real_time[1]=59;</p><p>　　real_time[1]=(real_time[1]/10)*16+real_time[1]%10; </p><p>　　}wr_realtime( );<

100、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key_sure==0)</p><p>　　key_age_sure++;</p><p>　　if(key_age_sure==2)break; </p><p>　　} } </p><p>&l

101、t;b>　　case 2:{</b></p><p>　　clean_screen();</p><p><b>　　while(1) </b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　set_disp_position(1,1);</p><

102、;p>　　display_menu(setdate_menu);</p><p>　　set_disp_position(2,4);</p><p>　　display_date();</p><p>　　set_disp_position(1,14); </p><p>　　display_week();</p>&l

103、t;p>　　switch(key_age_next)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0:{set_disp_flash(2,6);</p><p>　　set_disp_flash(2,7);</p><p><b>　　} break;</b><

104、;/p><p>　　case 1:{set_disp_flash(2,9);</p><p>　　set_disp_flash(2,10);</p><p><b>　　} break;</b></p><p>　　case 2:{set_disp_flash(2,12);</p><p>　　se

105、t_disp_flash(2,13);</p><p><b>　　} break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key_next==0)</p><p>　　key_age_next++;</p><p>　　if(key_a

106、ge_next==3) </p><p>　　key_age_next=0;</p><p>　　if(key_plus==0&&key_age_next==0) //調(diào)年加</p><p>　　{delay_ms(10);</p><p>　　while(key_plus==0)</p><p>&

107、lt;b>　　{</b></p><p>　　rd_realdate();</p><p>　　real_date[0]=(real_date[0]/16)*10+real_date[0]%16;</p><p>　　real_date[0]++;</p><p>　　if (real_date[0]==100)</p

108、><p>　　real_date[0]=0;</p><p>　　real_date[0]=(real_date[0]/10)*16+real_date[0]%10;</p><p>　　} wr_realdate( );</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key_m

109、inus==0&&key_age_next==0) //調(diào)年減</p><p>　　{delay_ms(10);</p><p>　　while(key_minus==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　rd_realdate();</p><p>

110、　　real_date[0]=(real_date[0]/16)*10+real_date[0]%16;</p><p>　　real_date[0]--;</p><p>　　if (real_date[0]==-1)</p><p>　　real_date[0]=99;</p><p>　　real_date[0]=(real_date[

111、0]/10)*16+real_date[0]%10;</p><p>　　} wr_realdate( );</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key_plus==0&&key_age_next==1) //調(diào)月加</p><p>　　{delay_ms(10);<

112、/p><p>　　while(key_plus==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　rd_realdate();</p><p>　　real_date[1]=(real_date[1]/16)*10+real_date[1]%16;</p><p>　　real_da

113、te[1]++;</p><p>　　if (real_date[1]==13)</p><p>　　real_date[1]=1;</p><p>　　real_date[1]=(real_date[1]/10)*16+real_date[1]%10;</p><p>　　} wr_realdate( );</p><

114、p><b>　　}</b></p><p>　　if(key_minus==0&&key_age_next==1)//調(diào)月減</p><p>　　{delay_ms(10);</p><p>　　while(key_minus==0)</p><p><b>　　{</b>

115、</p><p>　　rd_realdate();</p><p>　　real_date[1]=(real_date[1]/16)*10+real_date[1]%16;</p><p>　　real_date[1]--;</p><p>　　if (real_date[1]==0)</p><p>　　real_d

116、ate[1]=12;</p><p>　　real_date[1]=(real_date[1]/10)*16+real_date[1]%10;</p><p>　　} wr_realdate( );</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key_plus==0&&key_ag

117、e_next==2) //調(diào)日加</p><p>　　{delay_ms(10);</p><p>　　while(key_plus==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　rd_realdate();</p><p>　　real_date[2]=(real_dat

118、e[2]/16)*10+real_date[2]%16;</p><p>　　real_date[2]++;</p><p>　　real_date[3]++; //周隨日加而變化 </p><p>　　if (real_date[3]==8)</p><p>　　real_date[3]=1;</p>

119、<p>　　if (real_date[1]==1||real_date[1]==3||real_date[1]==5||real_date[1]==7||real_date[1]==9||real_date[1]==11)</p><p>　　if (real_date[2]==32)</p><p>　　real_date[2]=1;</p><p>

120、　　if (real_date[1]==4||real_date[1]==6||real_date[1]==8||real_date[1]==10||real_date[1]==12)</p><p>　　if (real_date[2]==31)</p><p>　　real_date[2]=1;</p><p>　　if (real_date[0]%4==0)&

121、lt;/p><p>　　if (real_date[1]==2)</p><p>　　if (real_date[2]==30)</p><p>　　real_date[2]=1;</p><p>　　if (real_date[0]%4!=0)</p><p>　　if (real_date[1]==2)</p&g

122、t;<p>　　if (real_date[2]==29)</p><p>　　real_date[2]=1;</p><p>　　real_date[2]=(real_date[2]/10)*16+real_date[2]%10;</p><p>　　} wr_realdate( );</p><p><b>　　

123、}</b></p><p>　　if(key_minus==0&&key_age_next==2) //調(diào)日減</p><p>　　{delay_ms(10);</p><p>　　while(key_minus==0)</p><p><b>　　{</b></p><

124、;p>　　rd_realdate();</p><p>　　real_date[2]=(real_date[2]/16)*10+real_date[2]%16;</p><p>　　real_date[2]--;</p><p>　　real_date[3]--;//周隨日加而變化</p><p>　　if (real_date[

125、3]==0)</p><p>　　real_date[3]=7;</p><p>　　if (real_date[1]==1||real_date[1]==3||real_date[1]==5||real_date[1]==7||real_date[1]==8||real_date[1]==10||real_date[1]==12)</p><p>　　if (re