基于單片機(jī)的多功能數(shù)字萬年歷設(shè)計(jì)

蘭聰花

摘 要：系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為主控核心，由DS1302時鐘芯片提供時鐘、LCD1602液晶顯示數(shù)據(jù)、DS18B20采集溫度，通過串行口將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，文章設(shè)計(jì)了一款集溫度采集、音樂播放、定時、報(bào)警等功能于一體的電子萬年歷，并在Proteus軟件上實(shí)現(xiàn)了仿真。

關(guān)鍵詞：電子萬年歷；時鐘芯片；液晶顯示；溫度傳感器；上位機(jī)

1 系統(tǒng)概述

本設(shè)計(jì)是基于51單片機(jī)制作一種帶實(shí)時溫度顯示、具有定時功能的電子萬年歷。此萬年歷能夠顯示年、月、日、時、分、秒、溫度等信息，并且具備調(diào)整時間和日期、溫度采集、定時和單片機(jī)與上位機(jī)的串口通信等功能。軟件方面主要包括日歷程序、時間調(diào)整程序、顯示程序和上位機(jī)程序等。整個過程包括在VSPD虛擬串口軟件中添加虛擬串口，在Keilc軟件中進(jìn)行編程，在Proteus軟件中進(jìn)行仿真。

按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，系統(tǒng)由時序與復(fù)位模塊、時鐘模塊、顯示模塊、按鍵模塊、溫度采集模塊、蜂鳴器模塊和上位機(jī)串口通信模塊共7個模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)主要模塊設(shè)計(jì)2.1 DS1302模塊設(shè)計(jì)

DS1302的接口電路模塊中，VCC1在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并提供低功率的電池備份。VCC2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運(yùn)用方式中VCC1連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302由VCC1或VCC2兩者中較大者供電。其中DS1302的I/O端口與單片機(jī)的P1.0口連接，SCLK與P1.1口連接，RST與P1.2口連接。

2.2 DS18B20模塊設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)中采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，具有測量精度高，電路連接簡單特點(diǎn)，此類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，用P1.5與DS18B20的DQ口連接，VCC接電源，GND接地。此外還需要接一個阻值為4.7k歐姆的上拉電阻，DS18B20的上拉電阻的阻值是一個需要注意的參數(shù)，如果 DS18B20放置的位置離電路板較遠(yuǎn)，需要用較長的電纜連接時，上拉電阻要相應(yīng)減小，以彌補(bǔ)線路損耗，而且連接電纜要選用優(yōu)質(zhì)的三芯帶屏蔽層的電纜，否則不能正常讀寫數(shù)據(jù)。

2.3 LCD1602模塊設(shè)計(jì)

LCD1602的D0～D7分別接單片機(jī)的P0口；P2.0～P2.2分別接LCD的RS，RW，E三個控制管腳。

2.4 按鍵模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用中斷控制掃描的方式來實(shí)現(xiàn)CPU對按鍵的處理。中斷控制掃描方式是利用外部中斷源，響應(yīng)輸入信號。當(dāng)無按鍵按下時，CPU執(zhí)行正常工作程序。當(dāng)有按鍵按下時，CPU立即產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)子程序中掃描鍵盤，判斷是哪一個鍵被按下，然后執(zhí)行該鍵的功能子程序。它是將各個按鍵都連接到一個與門上。當(dāng)有任何一個按鍵按下時，都會使與門輸出為低電平，從而引起單片機(jī)的中斷，它的好處是不用在主程序中持續(xù)不斷地循環(huán)查詢，如果有鍵按下，單片機(jī)再去做相應(yīng)的處理。

2.5 串口通信模塊設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)完成了利用PC機(jī)與AT89C51單片機(jī)之間的通信程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)溫度檢測與顯示。由DS18B20采集溫度，將采集到的溫度信號通過單片機(jī)處理，通過串行口傳送給上位機(jī)顯示，上位機(jī)采用VB6.0編寫程序，單片機(jī)程序用C語言編寫，最后用Proteus軟件進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)溫度顯示。Proteus中的COMPIM就是標(biāo)準(zhǔn)的RS232端口，本系統(tǒng)利用COMPIM通過虛擬串口與上位機(jī)進(jìn)行通信。

3 系統(tǒng)測試與結(jié)果

仿真開始時，顯示如圖2所示。按鍵共設(shè)置了6種工作模式，與系統(tǒng)功能一一對應(yīng)。

其中，通過K1鍵選擇，調(diào)整到溫度采集模式[W]，如圖3所示。溫度檢測系統(tǒng)中串口設(shè)置為COM2，DS18B20中顯示當(dāng)前溫度為14℃。通過按K2鍵，溫度監(jiān)測系統(tǒng)及液晶屏幕上便可顯示該溫度。當(dāng)溫度高于或低于某個閾值時，溫度檢測系統(tǒng)上對應(yīng)的形狀控件便顯示為紅色，同時蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信息。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的萬年歷具有顯示直觀、功能多樣等特點(diǎn)，通過DS18B20采集當(dāng)前室內(nèi)溫度，送入單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時溫度處理并通過LCD1602顯示，最后通過串口將溫度數(shù)據(jù)送入上位機(jī)以便顯示、報(bào)警，也供后續(xù)進(jìn)一步處理作準(zhǔn)備。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王靜霞.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語言版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[2]張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用-C51編程+Proteus仿真[M].北京：高等教育出版社，2012.

[3]彭偉.單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例-基于8051+Proteus仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[4]張毅坤，梁莉，陳善久.單片微機(jī)計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M].2版.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2013.

[5]甕嘉民.單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作實(shí)例分析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

Design of Multi function Digital Calendar Based on MCU

Lan Conghua

（School of Electronic Information Engineering， Lanzhou Institute of Technology， Lanzhou 730050， China）

Abstract： The system uses AT89C51 microcontroller as the main control core， provided by the DS1302 clock chip clock， LCD1602 liquid crystal display data， DS18B20 collection temperature，the temperature data is sent to the host computer through the serial port design a set of temperature acquisition， music play， timing， alarm and other functions in one of the electronic calendar， and the simulation was realized in the Proteus Software.

Key words： electronic calendar； DS1302； LCD1602； temperature sensor； host computerendprint