单片机电子台历设计过程中的应用

[摘 要]就目前而言，单片机技术在许多科技领域都有相关应用，其中微控制系统核心就是是单片机，我们都知道，单片机课程在国内各高校理工科电子信息专业是尤为重要的必修课程。传统应用中基本固定的硬件，却很少有机会让工作人员们亲自设计电路与对内容自动设计，这对我们动手能力培养很不利，不能真正学习目的，因而会使工作人员学习兴趣降低。为了在观察时间的同时，能够了解单片机等虚拟软件深深联系着人类密切相关的信息，例如温度、星期、日期等等，电子日历诞生了，汇集多功能于一身，并且具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等较多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景；本文简述单片机电子台历的结构与设计过程中的相关应用。

[关键词]单片机；电子台历；设计；应用

一、概述

在单片机中课堂讲解原理是的主要方式，而进行实验时应用固定模块实验箱知识作为辅助应用部分。在进行验证性实验“流水灯控制”中，硬件条件基本是固定的，几乎没有机会让工作人员亲自设计电路和对内容的自动设计，不能以达到真正的应用目的。那么在应用中采用Proteus仿真软件，对整个硬件电子台历的整个硬件系统可以进行虚拟模拟，方便简单的操作，是开发费用和开发时间减少，很便于进行应用。

二、单片机电子台历结构简介

1.该电子台历采用了AT89C51单片机作为主控核心，由DS1302时钟芯片提供时钟、LCD动态扫描显示屏显示。AT89C51单片机是由 Atmel公司推出的，其特点为功耗小，电压可选用4～6V电压供电；DS1302时钟芯片是美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电功能的低功耗实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小；数字显示是采用的是LCD液晶显示屏来显示，可以同时显示年、月、日、星期、时、分、秒和温度等信息。此外，该电子台历还具有时间校准等一些功能。

2.根据工艺要求选择适合单片机型号，设计出电子日历工作流程图，进而完成最终电路原理图的设计，根据流程图编写程序清单。

三、对于单片机技术设计的电子台历相关应用的分析

1.电子台历设计简介

在日常生活中使用电子台历作为计时工具，应用秒、分、时、星期、日、月、年的数字同时显示方式误差小、走时准确，在功能调整和设定时间方面很方便。软件和硬件设计过程同步进行是电子台历的设计特点。调时按键电路、LED显示电路、AT89C52单片机等是其硬件的主要组成部分。电子台历在Proteus环境中进行仿真环节，在Keil环境进行软件编写。

2.硬件的设计

系统电路设计框图如图一所示。AT8 9C52是本系统采用的单片机，诸如AT89C52、CRYSTA L（11.0592MHz）、CAP（30pF）、电源等是系统器件主要包括的内容。让工作人员掌握设计外围电路、程序是本次实验主要目的，LCD显示器读写控制与定时器中断控制是在程序方面需要掌握，通过单片机内部定时器来实现所有时间设置。

3.软件的设计

①设计时钟电路。采用带RAM、低功耗、高性能的实时时钟电路DS1302芯片，年、月、日、周日、时、分、秒是其可以精确计时的范围，另外具有断电保时和闰年补偿方面功能。通过AM/PM对时钟操作设置24和12小时格式，2.5V～5.5V为工作电压。与STC单片机的同步串行通信是通过SCLK、I/O、RST三线来完成。我们知道，当一次传送多个字节的RAM数据或时钟信号是通过突发方式来进行的。单片机根据传送数据和控制命令字的时序对DS1302重读取实时时间与新设置时间。

②设计显示电路。系统中LCD1602液晶显示屏来进行显示，所能显示符号有常见的符号、数字、字母，当进行1行显示时每行16个字，进行2行显示时每行显示16个字母、数字。它与单片机之间的数据交换是并行数据传输方式来实现。本系统设计与数码管相比电路简单、对单片机端口的占用和PCB板面积的使用较少。需要使用CPLD的一个端口和STC单片机10个端口。其缺点在于复杂的软件编程、比较差的亮度、显示屏上的时间和温度只能近距离看到。

四、在Proteus应用流程上的一些優势

作为EDA工具软件Proteus由两个软件构成即ISIS和ARES，Proteus印刷电路板设计和Proteus虚拟系统模型是Proteus的两大基本结构部分。它不仅是是一种多种型号微控制器系统的设计与仿真平台，更是模/数混合电路、数字电路、模拟电路的设计与仿真平台。从原理图设计、单片机代码级调试与仿真、电路分析与仿真、功能验证、系统测试到形成PCB的完整的电子研发、设计，它真正实现了这些过程在计算上完成。在教育、生产、和设计等方面Proteus得到了广泛的应用。

由于本人水平有限，有许多的问题需要改善，有很多需要改进的地方，比如说系统的湿度显示系统，这样能使人清楚知道所处境的水分情况，让人及时补充水分有利于人体健康，更能体现人本化的设计。

五、结语

在传统实验中当利用软件资源进行辅助即基于Proteus仿真平台的单片机应用，作为一项改革开辟了一个新的有效单片机实验应用，能够达到较好的实验效果，硬件方面开支也得到很大程度节省，很大程度上能够帮助工作人员提高了独立创新能力、学习的积极性。

随着发展迅速的单片机技术在很多领域都应用，微控制系统核心就是单片机，在国内各个高校中理工科电子信息专业只有对该领域专业人才培养过程中，只有不断摸索研究才能不断适合社会发展的需要。

参考文献：

[1]袁锋伟，赵立宏，朱惠玲等.基于Proteus的单片机课程应用与实验改革[J].实验室研究与探索，2007，26 （12）

[2]李建兰.基于STC12C系列单片机的DS18B20编程[J].国外电子测量，2009（1）

作者简介：涂志星（1992-4-），男，湖北武汉人，江汉大学文理学院机电与建筑工程学部2011级机械设计制造及其自动化专业本科生。