單片機(jī)電子臺(tái)歷設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用

[摘 要]就目前而言，單片機(jī)技術(shù)在許多科技領(lǐng)域都有相關(guān)應(yīng)用，其中微控制系統(tǒng)核心就是是單片機(jī)，我們都知道，單片機(jī)課程在國(guó)內(nèi)各高校理工科電子信息專業(yè)是尤為重要的必修課程。傳統(tǒng)應(yīng)用中基本固定的硬件，卻很少有機(jī)會(huì)讓工作人員們親自設(shè)計(jì)電路與對(duì)內(nèi)容自動(dòng)設(shè)計(jì)，這對(duì)我們動(dòng)手能力培養(yǎng)很不利，不能真正學(xué)習(xí)目的，因而會(huì)使工作人員學(xué)習(xí)興趣降低。為了在觀察時(shí)間的同時(shí)，能夠了解單片機(jī)等虛擬軟件深深聯(lián)系著人類(lèi)密切相關(guān)的信息，例如溫度、星期、日期等等，電子日歷誕生了，匯集多功能于一身，并且具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)潔等較多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景；本文簡(jiǎn)述單片機(jī)電子臺(tái)歷的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]單片機(jī)；電子臺(tái)歷；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

一、概述

在單片機(jī)中課堂講解原理是的主要方式，而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)用固定模塊實(shí)驗(yàn)箱知識(shí)作為輔助應(yīng)用部分。在進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)“流水燈控制”中，硬件條件基本是固定的，幾乎沒(méi)有機(jī)會(huì)讓工作人員親自設(shè)計(jì)電路和對(duì)內(nèi)容的自動(dòng)設(shè)計(jì)，不能以達(dá)到真正的應(yīng)用目的。那么在應(yīng)用中采用Proteus仿真軟件，對(duì)整個(gè)硬件電子臺(tái)歷的整個(gè)硬件系統(tǒng)可以進(jìn)行虛擬模擬，方便簡(jiǎn)單的操作，是開(kāi)發(fā)費(fèi)用和開(kāi)發(fā)時(shí)間減少，很便于進(jìn)行應(yīng)用。

二、單片機(jī)電子臺(tái)歷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

1.該電子臺(tái)歷采用了AT89C51單片機(jī)作為主控核心，由DS1302時(shí)鐘芯片提供時(shí)鐘、LCD動(dòng)態(tài)掃描顯示屏顯示。AT89C51單片機(jī)是由 Atmel公司推出的，其特點(diǎn)為功耗小，電壓可選用4～6V電壓供電；DS1302時(shí)鐘芯片是美國(guó)DALLAS公司推出的具有涓細(xì)電流充電功能的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且DS1302的使用壽命長(zhǎng)，誤差??；數(shù)字顯示是采用的是LCD液晶顯示屏來(lái)顯示，可以同時(shí)顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒和溫度等信息。此外，該電子臺(tái)歷還具有時(shí)間校準(zhǔn)等一些功能。

2.根據(jù)工藝要求選擇適合單片機(jī)型號(hào)，設(shè)計(jì)出電子日歷工作流程圖，進(jìn)而完成最終電路原理圖的設(shè)計(jì)，根據(jù)流程圖編寫(xiě)程序清單。

三、對(duì)于單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)的電子臺(tái)歷相關(guān)應(yīng)用的分析

1.電子臺(tái)歷設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

在日常生活中使用電子臺(tái)歷作為計(jì)時(shí)工具，應(yīng)用秒、分、時(shí)、星期、日、月、年的數(shù)字同時(shí)顯示方式誤差小、走時(shí)準(zhǔn)確，在功能調(diào)整和設(shè)定時(shí)間方面很方便。軟件和硬件設(shè)計(jì)過(guò)程同步進(jìn)行是電子臺(tái)歷的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。調(diào)時(shí)按鍵電路、LED顯示電路、AT89C52單片機(jī)等是其硬件的主要組成部分。電子臺(tái)歷在Proteus環(huán)境中進(jìn)行仿真環(huán)節(jié)，在Keil環(huán)境進(jìn)行軟件編寫(xiě)。

2.硬件的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖如圖一所示。AT8 9C52是本系統(tǒng)采用的單片機(jī)，諸如AT89C52、CRYSTA L（11.0592MHz）、CAP（30pF）、電源等是系統(tǒng)器件主要包括的內(nèi)容。讓工作人員掌握設(shè)計(jì)外圍電路、程序是本次實(shí)驗(yàn)主要目的，LCD顯示器讀寫(xiě)控制與定時(shí)器中斷控制是在程序方面需要掌握，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)所有時(shí)間設(shè)置。

3.軟件的設(shè)計(jì)

①設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路。采用帶RAM、低功耗、高性能的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302芯片，年、月、日、周日、時(shí)、分、秒是其可以精確計(jì)時(shí)的范圍，另外具有斷電保時(shí)和閏年補(bǔ)償方面功能。通過(guò)AM/PM對(duì)時(shí)鐘操作設(shè)置24和12小時(shí)格式，2.5V～5.5V為工作電壓。與STC單片機(jī)的同步串行通信是通過(guò)SCLK、I/O、RST三線來(lái)完成。我們知道，當(dāng)一次傳送多個(gè)字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)或時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)突發(fā)方式來(lái)進(jìn)行的。單片機(jī)根據(jù)傳送數(shù)據(jù)和控制命令字的時(shí)序?qū)S1302重讀取實(shí)時(shí)時(shí)間與新設(shè)置時(shí)間。

②設(shè)計(jì)顯示電路。系統(tǒng)中LCD1602液晶顯示屏來(lái)進(jìn)行顯示，所能顯示符號(hào)有常見(jiàn)的符號(hào)、數(shù)字、字母，當(dāng)進(jìn)行1行顯示時(shí)每行16個(gè)字，進(jìn)行2行顯示時(shí)每行顯示16個(gè)字母、數(shù)字。它與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換是并行數(shù)據(jù)傳輸方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)碼管相比電路簡(jiǎn)單、對(duì)單片機(jī)端口的占用和PCB板面積的使用較少。需要使用CPLD的一個(gè)端口和STC單片機(jī)10個(gè)端口。其缺點(diǎn)在于復(fù)雜的軟件編程、比較差的亮度、顯示屏上的時(shí)間和溫度只能近距離看到。

四、在Proteus應(yīng)用流程上的一些優(yōu)勢(shì)

作為EDA工具軟件Proteus由兩個(gè)軟件構(gòu)成即ISIS和ARES，Proteus印刷電路板設(shè)計(jì)和Proteus虛擬系統(tǒng)模型是Proteus的兩大基本結(jié)構(gòu)部分。它不僅是是一種多種型號(hào)微控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，更是模/數(shù)混合電路、數(shù)字電路、模擬電路的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。從原理圖設(shè)計(jì)、單片機(jī)代碼級(jí)調(diào)試與仿真、電路分析與仿真、功能驗(yàn)證、系統(tǒng)測(cè)試到形成PCB的完整的電子研發(fā)、設(shè)計(jì)，它真正實(shí)現(xiàn)了這些過(guò)程在計(jì)算上完成。在教育、生產(chǎn)、和設(shè)計(jì)等方面Proteus得到了廣泛的應(yīng)用。

由于本人水平有限，有許多的問(wèn)題需要改善，有很多需要改進(jìn)的地方，比如說(shuō)系統(tǒng)的濕度顯示系統(tǒng)，這樣能使人清楚知道所處境的水分情況，讓人及時(shí)補(bǔ)充水分有利于人體健康，更能體現(xiàn)人本化的設(shè)計(jì)。

五、結(jié)語(yǔ)

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中當(dāng)利用軟件資源進(jìn)行輔助即基于Proteus仿真平臺(tái)的單片機(jī)應(yīng)用，作為一項(xiàng)改革開(kāi)辟了一個(gè)新的有效單片機(jī)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，能夠達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果，硬件方面開(kāi)支也得到很大程度節(jié)省，很大程度上能夠幫助工作人員提高了獨(dú)立創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)的積極性。

隨著發(fā)展迅速的單片機(jī)技術(shù)在很多領(lǐng)域都應(yīng)用，微控制系統(tǒng)核心就是單片機(jī)，在國(guó)內(nèi)各個(gè)高校中理工科電子信息專業(yè)只有對(duì)該領(lǐng)域?qū)I(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中，只有不斷摸索研究才能不斷適合社會(huì)發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：涂志星（1992-4-），男，湖北武漢人，江漢大學(xué)文理學(xué)院機(jī)電與建筑工程學(xué)部2011級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)本科生。