基于单片机的万年历.doc

单片机系统设计、仿真与程序设计报告
设计目的
《单片机原理及应用》是一门技术性、应用性很强的学科,实践教学是它的一个极为重要的环节。不论是硬件扩展、接口应用还是编程方法、程序调试,都离不开实验教学。如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫,单凭课堂理论课学习,势必出现理论与实践脱节,学习与应用脱节的局面。任随书本上把单片机技术介绍得多么重要、多么实用、多么好用,同学们仍然会感到那只是空中楼阁,离自己十分遥远,或者会因此而对它失去兴趣,或者会感到它高深莫测无从下手,这些情况都会令课堂教学的效果大打折扣。本次仿真设计的目的就是让同学们在理论学习的基础上,通过完成一个涉及MCS-51单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用,使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来,而且能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识,同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高,为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。
设计任务
叙述系统应该完成的功能,
系统功能包括以下几点:
(1) 24小时计时功能
用6位LED显示器显示时、分、秒。
(2) 时间调整功能
用功能移位键、功能加键和功能减键实现时间的调整
(3) 闹铃功能
用定闹键配合功能移位键、功能加键和功能减键三个按键设定闹铃,并用蜂鸣器实现响铃功能。
(4) 环境温度采集与显示功能
选用温度传感器DS18B20采集环境温度,并用2位LED显示器显示环境温度。在这里我们只考虑采集室内温度,即零度以上的温度。
硬件设计
本次设计的万年历系统以单片机为主控芯片,通过读写日历时钟芯片和温度芯片来实时的改变当前时间和温度,并通过LED显示实时数据,同时辅助以键盘来调节显示时间和定时时间,并带有蜂鸣器,当定时时间到时闹钟即打开。硬件的结构和可靠性直接影响着整个系统的可靠性,所以合理的安排电路能提高电子产品的性能,但任何电子产品都必须有一个可靠的电源为其提供能量才能工作,本设计先介绍电源部分,再介绍功能电路。
电源设计
电源的设计是电子产品的最基本模块,大部分电子产品都是用的直流电源,将220V的交流电转化为直流电也是我们必行的,电源的稳定性也直接影响着电子产品的性能,现在常用的直流稳压电源有变压器式和开关式电源两种。
变压器式直流稳压源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成,如图所示,交流电先经电源变压器变换成所须等级的交流电压,而后经整流电路将之整流成直流电,这时的直流电脉动量很大,经滤波电路以减小其脉动量,最后经稳压电路进行稳压,从而得出符合要求的电压。变压器式直流稳压电源结构简单,设计容易,但体积较大,效率也较低,过负载能力也差。
图3-1 变压器式直流稳压电源
开关式直流稳压电源简称开关电源(Switching Power Supply),它是指起电压调整功能的器件始终以开关方式工作的一种直流稳压电源。50Hz单相交流220V电压或三相交流220V380V电压经EMI防电磁干扰电源滤波器,直接整流滤波,然后再将滤波后的直流电压经变换电路变换为数赫或数百千赫的高频方波或准方波电压,通过高频变压器隔离并降压(或升压)后,再经高频整流、滤波电路,最后输出直流电压。通过取样、比较、放大及控制、驱动电路,控制变换器中功率开关管的占空比,便能得到稳定的输出电压。
开关电源具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽、电路形式灵活多样等诸多优点,但成本高,因而本设计采用变压器式电源。
主电路设计
主电路的功能是完成年、月、日、星期、时、分、秒之间的转换,对温度传感器进行控制并读取温度转换后的值, 再送往LED显示,并且接受键盘操作,对日期和时间进行校正,同时还要判断定时时间是否到,定时到时闹铃打开。
主电路原理图如图所示,显示部分用P0口做为输出数据接到LED数码管a到h,并接8个上拉电阻做为各段的驱动。用P3口的低3位接译码器的A0,A1,A2端,,,,通过控制P3口来控制LED的动态扫描。单片机的18和19引脚接12MHZ的晶振,并接两个22PF的电容同时接地,单片机复位端接一极性电容并连接到电源处,在极性电容的负极接一10K的电阻,并连接至地做为放电用。本设计用到四个独立式键盘分别接到P1口的低4位,,,,,并接两个22PF的电容终端和地相连,,作为温度数据或命令的读写,,作