ATmega128L單片機在萬(wàn)年歷中的應用設計

0 引言

隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高電子萬(wàn)年歷正逐步走進(jìn)人民大眾的生活，其因壽命長(cháng)、誤差小而且用漢字直觀(guān)顯示年月日、時(shí)分秒、農歷、生肖、室溫等豐富的內容。

1 設計要求與采用方案

1．1 系統實(shí)現功能

(1)基本功能：a．LCD漢字顯示年月日、時(shí)分秒、星期；b．LCD漢字顯示天干地支紀年、農歷日期、24節氣，12生肖；c．LCD顯示室溫；d．整點(diǎn)蜂鳴器報時(shí)，定時(shí)鬧鈴時(shí)間到則蜂鳴器提示；e．通過(guò)4個(gè)按鍵，用來(lái)設置時(shí)間和進(jìn)行定時(shí)設置。

(2)創(chuàng )新設計：a．采用128×64的LCD顯示萬(wàn)年歷內容；b．采用ISD111O語(yǔ)音模塊播放鬧鈴鈴聲。

1．2 系統基本方案選擇

1．2．1 單片機

系統的單片機采用高性能、低功耗的AVRATmegal28L微控制器。系統利用4個(gè)外部中斷接4個(gè)獨立式按鍵來(lái)進(jìn)行參數、功能的設置，蜂鳴器用來(lái)整點(diǎn)提示和鬧鈴提示。程序下載可通過(guò)預留ISP接口方便地對系統軟件進(jìn)行升級、添加或裁剪系統功能。

1．2．2 顯示模塊

液晶顯示模塊是128×64點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置國標GB2312碼簡(jiǎn)體中文字庫(16×16點(diǎn)陣)、128個(gè)字符 (8×16點(diǎn)陣)及64×256點(diǎn)陣顯示RAM(GDRAM)?？膳c單片機直接接口，提供兩種接口來(lái)連接微處理機：8-位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標顯示、畫(huà)面移位、睡眠模式等。

1．2．3 時(shí)鐘芯片

采用DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現時(shí)鐘，DS1302芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補償的年進(jìn)行計數，而且精度高，工作電壓2．5V～5．5V范圍內，2．5V時(shí)耗電小于300nA。

1．2．4 溫度傳感器

采用數字式溫度傳感器DS18B20，其僅需一條數據線(xiàn)進(jìn)行數據傳輸，易于與單片機連接，可以去除A／D漠塊，降低硬件成本，簡(jiǎn)化系統電路。另外，數字式溫度傳感器還具有測量精度高、測量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

2 系統的硬件設計與實(shí)現

2．1 系統硬件設計框圖

2．2 系統硬件概述

本電路由AVR ATmegal28L單片機為控制核心，具有在線(xiàn)編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；時(shí)鐘電路由DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計時(shí)，具有閏年補償功能，工作電壓為2．5V～5．5V。采用三線(xiàn)接口與單片機進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節的時(shí)鐘信號或RAM數據。DS1302內部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數據的RAM 寄存器?？僧a(chǎn)生年、月、日、周日、時(shí)、分、秒，具有使用壽命長(cháng)，精度高和低功耗等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能，本設計中為DS1302增加了備用電池，當主電源掉電時(shí)，備用電池自動(dòng)為其供電；溫度的采集由DS18B20構成；顯示部份由128×64點(diǎn)陣的漢字圖形型LCD模塊來(lái)完成顯示功能；當鬧鈴時(shí)間到時(shí)，通過(guò)ISD111O語(yǔ)音錄放模塊播放鬧鈴鈴聲。系統硬件實(shí)物圖見(jiàn)圖2。

2．3 主要單元電路的設計

2．3．1 單片機主控制模塊的設計

AVR ATmegal28L單片機為64引腳TQFP封裝，系統的ISP下載接口、晶振電路、復位電路、蜂鳴器電路如圖3所示。

2．3．2 時(shí)鐘電路模塊的設計

圖4為DS1302的引腳排列，其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續運行。DS1302由Vcc1或 Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1+0．2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32．768 kHz晶振。RST是復位／片選線(xiàn)，通過(guò)把RST輸入驅動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數據傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址／命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節或多字節數據的傳送手段。當RST為高電平時(shí)，所有的數據傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì )終止此次數據傳送，I／O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時(shí)，在Vcc大于等于2．5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平，I／O為串行數據輸入端(雙向)。SCLK始終是輸入端。

2．3．3 溫度采集模塊設計

如圖5所示。采用數字式溫度傳感器DS18B20，它具有測量精度高，電路連接簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，此類(lèi)傳感器僅需要一條數據線(xiàn)進(jìn)行數據傳輸，使用PC7與DS18B20的I／O口連接加一個(gè)上拉電阻，VCC接電源，VSS接地。

2．3．4 顯示模塊的設計

設計采用128×64漢字圖形顯示LCD模塊，一屏可顯示32個(gè)漢字(16×16點(diǎn)陣字庫)，其接口如圖6所示。

2．3．5 語(yǔ)音錄放模塊

設計采用ISD1110語(yǔ)音芯片配合相應的外圍元件構成語(yǔ)音錄放電路，用來(lái)實(shí)現語(yǔ)音提示功能，其電路如圖7所示。

2．3．6 系統PCB圖

系統PCB如圖8所示。

3 系統的軟件設計

3．1 程序流程框圖

設計主程序流程圖如圖9所示。

3．2 設計實(shí)現界面

3．2．1 萬(wàn)年歷主界面

如圖10所示，第一行顯示公歷的年月日，第二行顯示時(shí)分秒和星期，第三行顯示農歷的天干地支紀年和農歷月日，第四行顯示農歷生肖、節氣以及當前的氣溫。

3．2．2 日期時(shí)間設置界面

日期時(shí)間設置界面如圖11所示。

3．2．3 鬧鈴設置界面

鬧鈴設置界面如圖12所示。

4 結論

本文所介紹的萬(wàn)年歷的設計方案已經(jīng)調試成功，其功能全部實(shí)現，本產(chǎn)品成本低、壽命長(cháng)、誤差小、功能齊全，達到設計要求。