基于单片机的日历时钟设计

胥开芳 蔡志涛

(盐城生物工程高等职业技术学校 江苏盐城 224051)

单片微型计算机自问世以来，作为微型计算机一个很重要的分支，应用广泛，发展迅速。目前，单片机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、高可靠性、高性价比、开发较为容易等特点，在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处可见单片机的踪影。

利用AT89系列单片微机制成数字日历时钟电路，采用软硬件结合的方法，控制LCD液晶模块输出，分别用来显示年、月、日、时、分、秒，其硬件电路简单，安装方便易于实现，软件设计独特、可靠。它降低了制造成本，其软硬件与MCS-51系列单片机完全兼容，可很快被广大使用者接受。本文设计了硬件电路，完成系统程序的编写和调试。

1 数字日历时钟硬件电路设计框图

数字日历时钟设计的系统框图如图1所示，由单片机主控制模块电路、显示部分、键盘输入、晶振复位电路、温度调整电路等部分组成。

图1 数字日历时钟设计的系统框图

1)时钟电路模块设计。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟日历芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三7线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5 V。采用双电源供电(主电源和备用电源)，可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行充电的能力。有主电源和备用电源双引脚，而且备用电源可由大容量电容(＞1 F)来替代。需要强调的是，DS1302需要使用32.768 KHz的晶振。通过单片机可以很方便地控制时钟芯片的工作，时钟芯片DS1302与系统的连接图如图2所示。

图2 时钟芯片DS1302与系统的连接图

2)LCD1602显示模块电路。本数字日历时钟是在LCD1602液晶显示所有要求的信息，数字日历时钟设计的基本的信息:年、月、日、时、分、秒、温度。显示模块与单片机连接的电路图如图3所示。

图3 LCD显示模块电路连接图

3)温度采集模块设计。采用数字式温度传感器DS18B20，它是数字式温度传感器，具有测量精度高、电路连接简单等特点，此类传感器仅需要一条数据线进行数据传输，使用P3.3与DS18B20的I/O口连接加一个上拉电阻，VCC接电源，GND接地。温度传感器DS18B20在本设计中原理连接图如图4所示。

2 软件设计

1)主程序设计。系统主程序首先对系统进行初始化，包括设置定时器、LCD1602、DS18B20、DS1302及端口的初始化。由于单片机没有命令指令，所以设计系统程序不断循环执行液晶时间显示程序。如果单片机接受命令指令，就执行相应的程序。流程图如图5所示。

图4 温度采集电路连接图

图5 主程序流程图

2)液晶显示驱动程序。LCD1602的程序主要是对内部控制器进行操作，如液晶初始化，读，写，判忙，制定位置等，这些操作驱动程序有子函数构成。

3)DS1302时钟处理程序。DS1302数据处理要始终对内部的数据进行处理获得液晶显示需要的字符。主要包括DS1302的初始化，读一个字节，写一个字节，读写，数据处理等函数组成。对DS1302读写数据命令、DS1302RAM读写命令和寄存器标志内容的了解，实现闹钟，调时程序很容易。在程序中尽量使用位移、位或、位与来实现乘除法，这样可以节约单片机的处理时间。最后将时分秒年月日分解为字符送给液晶显示。部分流程图如图6所示。

图6 DS1302读写流程图

2.4 DS18B20温度处理程序

DS18B20数据处理对芯片内部数据处理获得液晶的显示字符。主要包括DS1820的初始化，读写一个字节，读取DS18B20中的数据和对数据的转换液晶显示的字符。对DS18B20的精度进行不同的定义可得到不同的精度。部分流程图如图7所示。

图7 DS18B20读取温度流程图

5)液晶显示程序。液晶显示程序是对单片机内数据可视化，让用户更直观方便观察结果和对功能的设置。在程序中加入闪烁，使显示更加直观。

6)程序中的注意点。①按键处理防抖应加延时函数。②程序中调用的函数，最好在头文件里先申明，主函数在最后。③ 为了使程序更加容易写，分模块来完成程序。

3 结束语

本设计利用AT89系列单片微机制成数字日历时钟电路，其最大特点是:电路简单，安装方便易于实现。设计紧紧抓住目前单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、高可靠性、高性能价格比、开发较为容易的特点进行开发，设计降低了制造成本，可以很快被广大爱好者接受，并且后期扩展较为广泛。

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