原標(biāo)題：基于51單片機的萬年歷電路設(shè)計方案

基于AT89C52、DS18B20、LCD12864和24C02的萬年歷電路設(shè)計方案

一、設(shè)計背景與目標(biāo)

萬年歷是一個常見的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計項目，具有顯示日期、時間、溫度的功能，并可存儲設(shè)置信息。本文設(shè)計方案采用51單片機AT89C52為核心控制器，結(jié)合溫度傳感器DS18B20、液晶顯示屏LCD12864以及EEPROM存儲器24C02，實現(xiàn)多功能的萬年歷電路設(shè)計。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計

1. 主要功能

• 顯示日期、時間、星期、溫度。

• 提供時間、日期等信息的設(shè)置功能。

• 存儲系統(tǒng)設(shè)置信息，斷電后數(shù)據(jù)不丟失。

2. 硬件架構(gòu)
   系統(tǒng)由以下幾個模塊組成：

• 主控模塊：AT89C52單片機。

• 溫度測量模塊：DS18B20數(shù)字溫度傳感器。

• 顯示模塊：LCD12864液晶屏。

• 數(shù)據(jù)存儲模塊：24C02 EEPROM。

• 按鍵輸入模塊：設(shè)置和控制操作。

三、核心器件介紹

1. 主控芯片 AT89C52

• 8位CPU，最大時鐘頻率12MHz。

• 內(nèi)置8KB程序存儲器和256字節(jié)RAM。

• 32個通用I/O口。

• 三個16位定時/計數(shù)器。

• 串行通信接口支持UART。

• 型號：AT89C52

• 主要參數(shù)：

• 作用：
  AT89C52作為整個系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理、存儲和顯示控制等任務(wù)。它通過與外部設(shè)備通信，完成系統(tǒng)功能邏輯的實現(xiàn)。

2. 溫度傳感器 DS18B20

• 測溫范圍：-55℃～+125℃。

• 分辨率：9～12位可選。

• 1-Wire單總線通信。

• 型號：DS18B20

• 主要參數(shù)：

• 作用：
  用于實時采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，并傳輸給單片機進(jìn)行處理。DS18B20的單總線通信接口簡化了硬件設(shè)計，支持多個傳感器并聯(lián)應(yīng)用。

3. 液晶屏 LCD12864

• 顯示分辨率：128×64像素點。

• 支持多種顯示模式：文本、圖形顯示。

• 通信方式：并口或串口控制。

• 型號：常用型號如ST7920控制芯片的LCD12864。

• 主要參數(shù)：

• 作用：
  LCD12864用于顯示萬年歷的日期、時間、星期和溫度信息，界面清晰直觀，用戶體驗良好。

4. EEPROM存儲器 24C02

• 存儲容量：2Kb（256字節(jié)）。

• 通信接口：I2C總線。

• 數(shù)據(jù)保存時間：10年以上。

• 型號：24C02

• 主要參數(shù)：

• 作用：
  用于存儲用戶設(shè)置信息（如時間日期設(shè)置等），即使斷電也能保存數(shù)據(jù)。

四、硬件電路設(shè)計

1. 單片機電路
   AT89C52作為主控芯片，其引腳接線如下：

• P1口與LCD12864數(shù)據(jù)線連接，控制屏幕顯示。

• P2口用于接按鍵，實現(xiàn)用戶輸入功能。

• P3.0和P3.1引腳作為串行接口，與DS18B20通信。

• P3.4和P3.5引腳作為I2C接口，與24C02通信。

2. 溫度傳感器電路

• DS18B20通過1-Wire總線與單片機連接，數(shù)據(jù)引腳接P3.0。

• 上拉電阻選用4.7kΩ，保證通信可靠性。

3. 顯示電路

• LCD12864使用并口模式連接，RS、RW、E分別接單片機的P2.0、P2.1、P2.2。

• 液晶屏背光電源由單片機控制，可節(jié)省功耗。

4. 存儲器電路

• 24C02通過I2C總線與單片機相連，SCL和SDA分別接P3.4和P3.5。

• 上拉電阻使用10kΩ，保證信號穩(wěn)定。

5. 按鍵輸入電路

• 使用4個按鍵分別設(shè)置日期、時間、溫度顯示切換和系統(tǒng)復(fù)位。

• 按鍵通過電阻與單片機P2.4~P2.7相連，采用內(nèi)部中斷檢測按鍵按下動作。

五、軟件設(shè)計

1. 主程序框架

   void main() {
       Init_System();    // 系統(tǒng)初始化
       while(1) {
           Update_Time();  // 更新時間
           Update_Temp();  // 更新溫度
           Display_Data(); // 顯示數(shù)據(jù)
           Process_Keys(); // 按鍵處理
       }
   }
   

2. 時間管理

• 定時器T0用于產(chǎn)生秒中斷，每秒增加時間計數(shù)器，并更新顯示。

3. 溫度采集

• 單片機通過1-Wire協(xié)議向DS18B20發(fā)送命令，讀取溫度數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為可顯示的格式。

4. 顯示控制

• LCD12864使用分段刷新方式減少更新頻率。

• 通過軟件控制切換顯示模式，如日期、時間、溫度。

5. 存儲管理

• 使用24C02的I2C接口讀寫用戶設(shè)置信息。

• 系統(tǒng)啟動時讀取24C02的數(shù)據(jù)，恢復(fù)上次的設(shè)置。

六、調(diào)試與測試

1. 硬件調(diào)試

• 確保各模塊接線正確，重點檢查I2C總線和1-Wire通信是否正常。

• 使用示波器檢測通信信號，確認(rèn)時序符合協(xié)議要求。

2. 軟件調(diào)試

• 通過串口打印關(guān)鍵數(shù)據(jù)，檢查時間更新、溫度采集是否準(zhǔn)確。

• 模擬斷電后重啟，驗證24C02的數(shù)據(jù)存儲功能。

七、總結(jié)與展望

本設(shè)計方案利用AT89C52、DS18B20、LCD12864和24C02等器件，構(gòu)建了一個功能完備的萬年歷系統(tǒng)。通過合理的軟件邏輯和硬件電路設(shè)計，實現(xiàn)了實時顯示和斷電保存功能。在未來，可引入無線通信模塊，實現(xiàn)萬年歷與手機或其他智能設(shè)備的交互。