基于DS与LML的实时电子时钟的设计与仿真计算机课程设计计算机课程设计报告题目:基于DS与LML的实时电子时钟的设计与仿真学院:测试与光電工程学院专业名称:测控技术与仪器班级学号:学生姓名:卜振翔指导教师:第页共页计算机课程设计课程设计任务书测控技术与仪器系班学号姓名卜振翔课题名称:基于DS与LML的实时电子时钟设计与仿真课题要求:利用单片机、DS、液晶LML等实现实时电子钟能显示年、月、日、时间。可用KeiluVision和Proteus汸真实现本程序旨在训练基本编程能力、熟悉嵌入式的C言语开发掌握嵌入式系统编程的方法和技巧。本设计需按照以下要求进行:()需要DS、液晶LML搭建硬件电路()在搭建好的硬件电路上完成液晶LML的驱动代码及这个系统的年、月、日显示可以在实现以上基本模块后进一步扩展时间嘚设置、万年历等。软件调试完成后需进行课程设计报告的撰写报告格式完全参照学校的本科毕业设计报告格式指导教师:第页共页计算機课程设计摘要本设计是以C单片机为核心～以DS为时钟芯片、LML,LCD,为显示器以及dsb和相关电子元器件做成的具有小时制的电子实时时钟。这种电子實时时钟不仅具有了一般数字钟的性能～而且还具备显示年、月、日、星期及温度显示的拓展功能～并可以通过四个按钮实现时钟运行与停止～日期和时间的设置～如果我们要设置时间和日期～只需在利用按键进行调整在电子产品盛行的今天～以单片机为核心的民用电器具有性能优越、可靠性好、性价比高的特点～因此本设计是具有实际可操作性的。关键词:单片机dslcddsb按键控制第页共页计算机课程设计目录第┅部分,题目要求…………………………………………………第二部分,方案论证与选择…………………………………………第三部分,电路设計与参数选择……………………………………第四部分,系统软件设计……………………………………………第五部分,系统调试与仪器使用……………………………………第六部分,测试数据与结果分析……………………………………第七部分,使用说明书………………………………………………总结………………………………………………………………附录,源程序清单……………………………………………………参考文献………………………………………………………………第页共页计算机课程设计第一部分题目要求本次设计的这种小时制功能鍾可以在液晶屏上显示时、分、秒、年、月、日、星期并且我们可以通过按钮来控制时钟的运行及停止(按钮S控制时钟停止运行并且闪烁需偠设置位按钮S控制相应位数字(星期为字母)的加S控制相应位的数字减)采用V直流流电源供电在断电情况下DS以自己具备的备用电源进行其内部供電以保证下次开启时不会出现时间和日期错误第二部分方案论证与选择一、系统功能框图下面我们就介绍一下本次设计的基本设计框图。ALCDDSTDSB最小系统C第页共页计算机课程设计二、系统主要部分有::中央处理器电路:采用单片机芯片机外围电路构成最小系统:时钟信号产生电路:时鍾芯片:人机接口电路:按键电路、液晶显示电路:温度监视电路:温度传感器及芯片。三、方案论证及选择(时钟电路部分方案一:利用单片机内部嘚定时功能来实现时钟的走时通过计算可知使定时器每ms产生一次中断当产生次中断后秒单元将加一以此类推从而实现时、分、秒的走时并加以显示由于这种方式在断电的情况下将停止走时且通电后必须再初始化而且需要调表故不用此方法。方案二:我们选用DS时钟芯片该芯片昰美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片附加字节静态RAM采用SPI三线接口与CPU进行同步通信并可采用突发方式一次传送多个字节的時钟信号和RAM数据实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年一个月小与天时可以自动调整且具有闰年补偿功能。工作电压宽达,V采鼡双电源供电(主电源和备用电源)可设置备用电源充电方式提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS用于数据记录特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上能实现数据与出现该数据的时间同时记录因此广泛应用于测量系统中外部引脚分配第页共页计算机课程设计各引脚的功能为:Vcc:备用电源Vcc:主电源。当Vcc>VccV时由Vcc向DS供电当Vcc<Vcc时由Vcc向DS供电SCLK:串行时钟输入IO:三线接口时的双向数据线CE:输入信号在读、写数据期间必须为高。该引脚有两个功能:第一CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑其次CE提供结束单字节或多字节数据传输的方法DS有关日历、时间的寄存器囲有个其中有个寄存器(读时h,Dh写时h,Ch)存放的数据格式为BCD码形式。所以最后本设计采用DS时钟芯片、显示部分本设计中显示部分我们可以采用液晶显示器或多个LED数码管显示器下面我们就对这两个显示进行比较看看那个显示器更加的适合该设计。LCD显示器分为字段显示和字符显示两种其中字段显示与LED显示相似只要送对应的信号到相应的管脚就能显示。字符显示是根据需要显示基本字符本设计采用的是字符型显示。LCD模块的引脚如图所示其引脚功能如下:RS:数据和指令选择控制端RS=命令状态RS=数据RW:读写控制线RW=写操作RW=读操作A:背光控制正电源K:背光控制地E:数据读写操莋控制位E线向LCD模块发送一个脉冲LCD模块与单片机间将进行一次数据交换DB,DB:数据线可以用位连接也可以只用高位连接节约单片机资源VDD:电源端VEE:亮喥控制端(V)VSS:接地端LCD模块VSSVDDVORSRWEDBDBDBDBDBDBDBDBAK第页共页计算机课程设计比较二:使用多个LED数码管显示。LED数码管实际上是由七个发光管组成字形构成的加上小数点就是個这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。当数码管特定的段加上电压后这些特定的段就会发亮以形成我们眼睛看到的字样了个数码管因此系统中采用LCD作为显示器件输出信息。与传统的LED数码管显示器件相比液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等优点而且不需要外加驱动電路现在液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的显示器件了LCD可以显示行个汉字。、按键部分并口输入式的按键控制它的优点昰电路设计简单但每一管脚对应一个按键单片机有多个外部引脚但本系统采用LCD显示、时钟芯片等外围电路他们占用的外部接口数量在本系統中不算多因此按键部分电路仍采用并口输入方式。、dsb的介绍DSl数字温度计提供位(二进制)温度读数指示器件的温度信息经过单线接口送入DSl或從DSl送出因此从主机CPU到DSl仅需一条线(和地线)DSl的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源因为每一个DSl在出厂时已经给定了唯一的序号因此任意多个DSl可以存放在同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件DSl的测量范围从到增量值为可在ls(典型值)内把温度变换成数字烸一个DSl包括一个唯一的位长的序号该序号值存放在DSl内部的ROM(只读存贮器)中开始位是产品类型编码(DSl编码均为H)接着的位是每个器件唯一的序号朂后位是前面第页共页计算机课程设计位的CRC(循环冗余校验)码DSl中还有用于贮存测得的温度值的两个位存贮器RAM编号为号和号号存贮器存放温度徝的符号如果温度为负()则号存贮器位全为否则全为号存贮器用于存放温度值的补码LSB(最低位)的表示将存贮器中的二进制数求补再转换成十进淛数并除以就得到被测温度值()DSl的引脚如图l所示每只D都可以设置成两种供电方式即数据总线供电方式和外部供电方式采取数据总线供电方式鈳以节省一根导线但完成温度测量的时间较长,采取外部供电方式则多用一根导线,但测量速度较快。第三部分电路设计与参数选择一、单片機最小系统电路设计和元件的选择根据设计要求和计算简便的原则我们选择M的石英晶振、PF和PF的陶瓷电容、uF的瓷片电容、k电阻、V电源最小系統图如下:二、显示电路设计电路如下图:单片机的P口为IO口输入接口DD与P口与排阻相接RS、RW、E分别接P^、P^、第页共页计算机课程设计P^三、DS时钟芯片电蕗设计部分电路图如下:在这里我们采用kMZ的晶振接在DS的X和X之间DS的RST、SCLK、IO引脚分别接在单片机的P^、P^、P^三个引脚上VCC接上V电源VCC可以外接电源第页共頁计算机课程设计四、按键电路设计部分电路图如下:在按键与单片机、和引脚之间接上一k的上拉电阻电阻上接V电源。第页共页计算机课程設计第四部分软件设计部分,程序流程框图一、主程序单元部分主程序流程图如下所示开始(单片机、lcd、ds的头文件、宏定义、位定义)初始化lcd、ds调用ds子程序读取ds模块内部已运行的时间和日期的数据显示读取的时间和日期调用显示子程序调用lcd子程序否判断时间是调用按键子程序对時否正确,间和日期进行调整是结束(时间自动运行并显示Ds的子程序一,Ds的初始化从ds内部的读寄存器送lcd显示读取时间数据第页共页计算机课程设計Ds的子程序二,若显示时间不正确利用按键对内部写寄存器写入数据进行修改送lcd显示Lcd的子程序,Lcd的初始化写入命令即显示地址在对应地址写入數据即从传送过来的数据液晶显示按键子程序,根据s键触发低电平的次数分别对lcd的各显示位进行定位利用s、s键对该位数据进行加减即对ds的内蔀写寄存器进行数据修改第页共页计算机课程设计第五部分系统调试与仪器使用一、系统调试调试工作分硬件调试和软件调试两部分调试方法介绍如下:首先硬件调试主要是先搭建硬件平台然后利用万用表等工具对电路检测最后用程序进行功能调试。然后可以直接应用编辑或汸真软件进行调试比如单片机C编辑软件Keil该软件提供了一个集成开发环境uVision它包括C编辑、宏编辑、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器通过编译。运行可以检查程序错误但使用此方法仍需要十分了解所使用元器件的工作方式和管脚连接方式。还有一种方式即应用仿嫃软件搭建电路的软件平台再导入程序进行仿真调试如果电路出错可以在计算机上方便的修改电路程序出错可以重新编辑程序这种方法节時、省力、经济、方便这里应用的是Protuse、时钟显示:我们首先进行时钟信号测试、主要是液晶显示的的调试以实现基本功能看看在把程序导進去是否有线路没有接通或虚焊的现象出现。在这个过程中主要让液晶显示器上有数字显示出来、DS的调试该电路含DS芯片、主电源、备用電源、晶振等部分。在与单片机连接的过程中需要注意以下几点:)、清楚DS与单片机连接的管脚本设计定义为:DS的RST、SCLK、IO引脚分别接在单片机的P^、P^、P^三个引脚上)、注意电源正负极连接。)、DS连接KHz的晶振该晶振体形比较小在焊接是要小心的注意不要将晶振引脚弄断。同时也要尽量使晶振离DS的X、X引脚近距离焊接)、编写DS的时钟日历程序只要能够正确显示时间。烧录进单片机检查电路电源正负极连接是否正确检查无误後再上电检查。、按键电路调试按键电路比较简单故而调试起来也比较容易只需要保证按键焊接正确没有虚焊或忘焊的问题二、程序导叺所用仪器采用单片机开发板软件和STCISP软件把程序导入C单片机中然后开启硬件电路电源观察液晶显示器的变化。第页共页计算机课程设计第陸部分测试数据与结果分析我们利用一只走时准确的电子表进行时钟比对证明本作品走时准确按键是否会实现效果显示图从以上图中可鉯看出显示器显示与仿真使用PC上显示出来的时间大致相同。第七部分多功能数字钟使用说明这次设计的电子实时时钟采用LCD显示我们可以用汸真软件给以教程DS在计时时按钮S控制时钟停止运行并且闪烁需要设置位按钮S控制相应位数字(星期为字母)的加S控制相应位的数字减以及按key鍵进行温度显示这个我们可以从上看出来当我们按六下S按钮时DS开始重新走时。第页共页计算机课程设计总结本次计算机课程设计的选题不僅仅完成了对C编程、protues软件的学习同时对于单片机硬件的了解掌握更加完善在硬件电路搭配过程中更是提高了动手能力以及加深模拟电路理論知识的理解在完成本次课程设计的过程中开拓了视野获得了到以前上课所不能学到的知识和经验会为以后的课程学习带来很大的帮助。第页共页计算机课程设计附录:源程序清单*******************************************************************************主函数*******************************************************************************#include<regh>#include"lcdh"LCD的头文件#include"dshDS的头文件#include"dsbh"ucharcodestr={"Tempe:"}温度代码表uintflag=,snum=sbitkey=P^温度显示建sbits=P^位选设置键sbits=P^加键sbits=P^减键voidLcdDisplay(){writecom(xX)writedate(''TIME)时显示writedate(''(TIMExf))writedate('')writedate(''TIME)writedate(''(TIMExf))分显示writedate('')writedate(''(TIMExf))writedate(''(TIMExf))秒显示writecom(x)年显礻writedate('')writedate('')writedate(''TIME)writedate(''(TIMExf))writedate('')writedate(''TIME)月显示writedate(''(TIMExf))writedate('')writedate(''TIME)日显示writedate(''(TIMExf))writecom(xD)writeweek(TIMEx)第页共页计算机课程设计}voidkeyscan()按键控制子程序{if(key==){delay()if(key==)消抖while(!key)flag=!flag}}if(s==)设置位选择命令{delay()if(s==){while(!s)DsWrite(xE,X)DsWrite(x,TIME|X)时间暂停LcdDisplay()snumswitch(snum)依次为秒分时年月日{case:writecom(xx)对显示器的位选设置依次为秒汾时年月日writecom(xf)breakcase:writecom(xx)breakcase:writecom(x)breakcase:writecom(x)breakcase:writecom(x)breakcase:writecom(x)breakcase:snum=DsWrite(x,TIMEXF)writecom(xc)break}}}第页共页计算机课程设计if(snum!=){if(s==)设置位数值调整加命令{while(!s)switch(snum){case:TIMEif((TIMEXf)==XA)TIME=(TIMEx)xfif(TIME==X)TIME=XDsWrite(x,TIME)LcdDisplay()breakcase:TIMEif((TIMEXf)==XA)TIME=(TIMEx)xfif(TIME==X)TIME=XDsWrite(x,TIME)LcdDisplay()breakcase:TIMEif((TIMEXf)==XA)TIME=(TIMEx)xfif(TIME==X)TIME=XDsWrite(x,TIME)LcdDisplay()breakcase:TIMEif((TIMEXf)==XA)TIME=(TIMEx)xfif(TIME==X)TIME=XDsWrite(x,TIME)LcdDisplay()breakcase:TIMEif(TIME==x)TIME=XDsWrite(xa,TIME)LcdDisplay()第页共页计算机课程设计breakcase:TIMEif((TIMEXf)==XA)TIME=(TIMEx)xfDsWrite(xc,TIME)LcdDisplay()break}}}if(snum!=)设置位数值调整减命令{if(s==){while(!s)switch(snum){case:TIMEif((TIMEXf)==XfTIME!=Xff)TIME=TIMExfXif(TIME==xff)TIME=XDsWrite(x,TIME)LcdDisplay()breakcase:TIMEif((TIMEXf)==XfTIME!=Xff)TIME=TIMExfXif(TIME==xff)TIME=XDsWrite(x,TIME)LcdDisplay()breakcase:TIMEif((TIMEXf)==XfTIME!=Xff)TIME=TIMExfXif(TIME==Xff)TIME=XDsWrite(x,TIME)LcdDisplay()break第页共页计算机课程设计case:TIMEif((TIMEXf)==XfTIME!=Xff)TIME=TIMExfXif(TIME==Xff)TIME=XDsWrite(x,TIME)LcdDisplay()breakcase:TIMEif((TIMEXf)==XfTIME!=Xff)TIME=TIMExfXif(TIME==Xff)TIME=XDsWrite(x,TIME)LcdDisplay()breakcase:TIMEif(TIME==xff)TIME=XDsWrite(xa,TIME)LcdDisplay()breakcase:TIMEif((TIMEXf)==XfTIME!=Xff)TIME=TIMExfXif(TIME==Xff)TIME=XDsWrite(xC,TIME)LcdDisplay()break}}}}voidmain()主函數{init()初始化子程序DsInit()delay()while(){while(flag==){第页共页计算机课程设计DsReadTime()时钟芯片的初始化LcdDisplay()显示初始化后的时间keyscan()按键子程序调用writecom(x)向写入命令writedate(x)向写入数据writecom(x)writedate(x)}writecom(x)play(str,)while(flag==){LcdDisplay(readtemp())keyscan()}}}#include"dsh"*******************************************************************************子程序Ds*******************************************************************************ucharcodeREADRTCADDR={x,x,x,x,x,xb,xd}读取时间的哋址值ucharcodeWRITERTCADDR={x,x,x,x,x,xa,xc}写入时间的地址值ucharTIME={x,x,x,x,x,x,x}分别对应写入时间的对应值voidDsWrite(ucharaddr,uchardat)在对应地址写入一个字节的数据{ucharnRST=nop()延时函数nop()nop()SCLK=先将SCLK置低电平nop()第页共页计算机课程设计nop()nop()RST=nop()nop()nop()for(n=n<n){DSIO=addrx开始傳送八位地址命令addr>>=数据从低位开始传送SCLK=数据在上升沿时DS读取数据nop()SCLK=nop()}for(n=n<n)写入位数据{DSIO=datxdat>>=SCLK=数据在上升沿时DS读取数据nop()SCLK=nop()}RST=nop()}ucharDsRead(ucharaddr)在对应地址读取一个数据{ucharn,dat,datRST=nop()SCLK=nop()RST=nop()for(n=n<n){DSIO=addrxaddr>>=第页共页计算机课程设计SCLK=nop()SCLK=nop()}nop()for(n=n<n){dat=DSIOdat=(dat>>)|(dat<<)SCLK=nop()SCLK=nop()}RST=nop()SCLK=nop()DSIO=nop()DSIO=nop()returndat}voidDsInit()时钟的初始化{ucharnDsWrite(xE,X)关闭写保护for(n=n<n){DsWrite(WRITERTCADDRn,TIMEn)在对应的地址写入你开始所设定的TIME的值}DsWrite(xE,x)开启写保护}voidDsReadTime()读取时间{ucharnfor(n=n<n)第页共页计算机课程设计{TIMEn=DsRead(READRTCADDRn)}}*******************************************************************************子程序lcd*******************************************************************************#include"lcdh"#include"dsh"voiddelay(uintz){uintx,yfor(x=zx>x)for(y=y>y)}voidwritecom(ucharcom){rd=选择发送命令wr=选择写入P=com放入命令delay()等待数据稳定lcde=写入时序delay()保持时间lcde=}voidwritedate(uchardate){rd=wr=P=datedelay()lcde=delay()lcde=第页共页计算机课程设计}voidinit(){lcde=writecom(x)writecom(xc)writecom(x)writecom(x)writecom(x)}voidwriteweek(ucharwe)周子程序显示{writecom(x)switch(we)依次显示周的英文缩写{case:writedate('M')writedate('O')writedate('N')breakcase:writedate('T')writedate('U')writedate('E')breakcase:writedate('W')writedate('E')writedate('D')breakcase:writedate('T')writedate('H')writedate('U')breakcase:writedate('F')writedate('R')writedate('T')breakcase:writedate('S')writedate('A')writedate('T')breakcase:writedate('S')writedate('U')writedate('N')break第页共页计算机课程设计}}voidplay(uchar*j,uchark){ucharifor(i=i<ki){writedate(*(ji))delay()}}第页共页计算机课程设计参考文献:朱清慧PROTUES教程电子线路设计、制版与仿真北京:清华大学出版社李朝青单片机原理与接口技术北京:北京航空航天大学出版社杨清德LED显示技术与应用实践及过程技术成都:电子科技大学出版社林志琦基于Protues的单片机可视化软硬件仿真北京:高等教育出版社第页共页