基于51单片机的数字收音机万年历的设计 - 图文

焦作大学机电工程学院 摘要

摘 要

电子科技日新月异，人们对现代电子设备的智能化和微型化及其精度提出了更高的要求，而单片机因其具有稳定可靠、 体积小、 价格低廉等特点，成为设计智能化仪器仪表的首选微控制器，因此本次我们没有选用传统的专用的时钟芯片，而是采用了AT89S52为控制芯片，此款单片机可以使用软件对其进行在线编程，其灵活性和可靠性都相对提高，采用ds1302为时钟芯片，ds18b20为温度传感芯片和tea5767的收音机芯片。

TEA5767内置了主频高达75MHZ的数字信号处理器，实现384KBPS/48KHZ的MD级高品质MP3音乐文件回放，加上拥有一般MP3播放器难以企及的高保真回放线路（信噪比高达95DB，THD总谐波失真率〈0.05%〉同时非常省电。

单片计算机即单片微型计算机。由RAM ,ROM,CPU构成，定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次课程设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。 本设计主要设计了一个基于AT89S52单片机的数字收音机万年历。并在液晶屏（12864）显示相应的年，月，日，时，分，秒，星期，温度，电台频点，信号强度，及收音机状态，并结合LM386的双声道功率放大为我们日常生活提供美妙的电台广播。

关键词：单片机 C语言 万年历 TEA5767 温度测量 LCD液晶屏

1

焦作大学机电工程学院 summaey

Summary

Elect onic technology is changing rapidly, people are intelligent and modern electronic equipment miniaturization and a higher accuracy requirements, and SCM because of its stable and reliable, small size, low price and so has become the preferred design of intelligent micro-instrumentation controller, so this time we do not use a conventional dedicated clock chip, instead of using AT89S52 as the control chip, the microcontroller can use this section of its online programming software, its flexibility and reliability are relatively increased, as the use of ds1302 clock chip, ds18b20 tea5767 for the temperature sensor chip and the radio chip.

TEA5767 built-in frequency up to 75MHZ digital signal processor, the MD level to achieve 384KBPS/48KHZ high quality MP3 music file playback, plus MP3 player has a generally difficult to match the high-fidelity playback line (SNR up to 95DB, THD Total Harmonic Distortion <0.05%> also very energy-efficient. Single-chip computer that is single-chip microcomputer. By the RAM, ROM, CPU composition, timing, counting and multiple interfaces in one of the micro-controller. Its small size, low cost, powerful, widely used in smart industries and industrial automation. The 51 series of microcontrollers is the most typical and most representative one. The curriculum design through its study, the application to achieve the study, design, development software and hardware capabilities.

The design of the main design of a microcontroller AT89S52-based digital radio calendar. And the LCD screen (12864) shows the corresponding year, month, day, hour, minute, second, week, temperature, radio frequency, signal strength, and radio status, combined with LM386 dual-channel power amplifier of our daily life provide wonderful radio.

Keywords: C language calendar TEA5767 chip LCD screen temperature measurementr

2

焦作大学机电工程学院 目录

目 录

第一章 单片机知识简介........................................................................................... 1

1.1什么是单片机 ...................................................................................................... 1 1.2单片机应用的特点 ........................................................................................... 1 1.3单片机的应用领域 ........................................................................................... 1 1.4单片机的中断与定时系统 .......................................................................... 2

1.4.1 MCS－51单片机中断系统 .................................................................. 2 1.4.2 MCS-51 单片机的定时器/计数器 ................................................ 2

1．5 芯片简介.............................................................................................................. 4

第二章 DS1302,TEA5767及液晶知识简介 ........................................... 6

2.1 DS1302简介 ......................................................................................................... 6 2.2 DS1302引脚功能及结构 ............................................................................. 6 2.3 DS1302的使用 .................................................................................................... 6

2.3.1 数据传输（I/O） ................................................................................... 6 2.3.1 DS1302的寄存器 .................................................................................... 6 2.4.1 TEA5767概述 ............................................................................................ 7 2.4.2 TEA5767基本资料.................................................................................. 7 2.4.3 TEA5767收音原理 .............................................................................. 7

2.5 LCD(12864)简介 ............................................................................................... 8

2.5.1 概述 ................................................................................................................ 8 2.4.2 基本特性 ..................................................................................................... 9

第三章 总体方案设计 ............................................................................................ 10

3.1设计方案 ................................................................................................................ 10 3.2主程序流程图 .................................................................................................... 10 3.3按键扫描及流程图 ......................................................................................... 11 3.4时钟芯片读写流程图 ................................................................................... 12 3.5温度芯片读取流程图 ................................................................................... 12

第四章 系统的硬件组成......................................................................................... 13

4.1硬件模块的组成与功能 .............................................................................. 13 4.2 稳压电路 .............................................................................................................. 13 4.3 功放电源优化开关电路 ............................................................................ 14

3

焦作大学机电工程学院 目录

4.4 单片机最小系统电路 .................................................................................. 14 4.5 按键模块 .............................................................................................................. 15 4.6 时钟电路 .............................................................................................................. 16 4.7 温度传感电路 ................................................................................................... 16 4.8收音机模块............................................................................................................ 17 4.9 双声道功率放大电路 ..................................................................................... 17

第五章 程序设计 ........................................................................................................ 19

5.1相关工具软件 ...................................................................................................... 19 5.2部分TEA5767程序（程序清单见附录）: ................................... 20

第六章 性能测试与分析......................................................................................... 25

6.1基本功能和参数 ............................................................................................... 26 6.2测试的相关参数 ............................................................................................... 26

第七章 结束语 ................................................................................................................. 27

致谢 ............................................................................................................................................. 28 附录 ............................................................................................................................................. 29 参考文献 .................................................................................................................................. 84

4

焦作大学机电工程学院 单片机知识简介

第一章 单片机知识简介

1.1什么是单片机

在一片集成电路芯片上集成微处理器CPU（Central Process Unit），随机存储器RAM（Random Access Memtory），只读存储器ROM（Read Only Memtory），中断系统，定时器/计数器以及I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机单片机具有体积小，价格低，可靠性高和易于嵌入式应用等特点，适合用作智能仪器仪表和工业测控系统的前端装置。单片机本身没有开发能力，必须借助开发机完成应用系统的硬件故障和软件故障错误的排除，调试完程序必须固化到单片机的内部或外部程序存储器芯片中。新的单片机应用系统开发技术在近几年有了快速的发展。

1.2单片机应用的特点

? 控制功能和可靠性高

单片机是为了满足工业控制而设计的，所以实时控制功能特别强，其CPU可以对I/O接口直接进行操作，位操作能力更是其它计算机无法比拟的，另外，由于CPU，存储器，以及I/O接口集成在同一芯片内，各部件之间的连接紧凑，数据在传送时受到干扰小，且不易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性非常高。

? 体积小，价格低，易于产品化

每一片单片机既是一台完整的微型计算机，对于批量的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进行匹配选择，同时还可以专门进行芯片设计，使芯片功能与应用具有良好和对应关系。对单片机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减少到8个或更少，从而使应用系统的印刷板减小，按插件减少，安装简单。

在现代的各种电子器件中，单片机具有良好的性能价格比，这正是单片机得以广泛应用的重要原因。

1.3单片机的应用领域

(1)能仪器仪表

单片机用于各种仪表，一方面提高了仪表仪器的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表的升级代换。如各种智能化电气测量仪表，智能传感器等。

1

焦作大学机电工程学院 单片机知识简介

(2)机电一体化

机电一体化产品是集机械技术，微电子技术，自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型的产品如：机器人，数控机床，自动包装机，点钞机，医疗设备，打印机，传真机，复印机等。 (3)实时工业控制

单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流，电压，温度，液位，流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电动机转速控制，温度控制，自动生产线等。 (4)分布系统的前端模式

在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式控制系统完成大量的分布参数的采集。在这类系统中，采用单片机作为分布式系统的前端采集模块。系统具有运行可靠，数据采集方便灵活，成本低廉等一系列有点。 (5)家用电器

家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广泛如空调，电冰箱，洗衣机、电饭煲，高档洗浴设备，高档玩具。另外，交通领域中，汽车，火车，飞机，航天等均有单片机的广泛应用。

1.4单片机的中断与定时系统

1.4.1 MCS－51单片机中断系统

中断是一项重要的计算机技术，这一技术在单片机中得到了充分的继承。Cpu在面对多项任务，但是由于资源有限，有可能出现资源竞争的局面，即多个任务来争夺一个CPU。而中断技术就是解决资源竞争的有效方法。采用中断技术可以使多项任务共享一个资源，所以中断技术实质上就是一种资源共享技术。在单片机中，中断技术主要用于实时控制。所谓实时控制，就是要求计算机能及时地响应被控对象提出的分析，计算和控制等请求，使被控对象保持在最佳工作状态，以达到预定的控制效果。由于这些控制参量的请求都是随机发出的，而且要求单片机必须作出快速响应并及时处理，因此，只有靠中断技术才能实现。

1.4.2 MCS-51 单片机的定时器/计数器

2

焦作大学机电工程学院 单片机知识简介

单片机的控制应用中,定时是必不可少的,可供选择的定时方法有: (1) 软件定时

软件定时是靠执行一个循环程序以进行的时间延迟.软件定时的特点是时间精确，且不需外加硬件电路。但软件定时要占用CPU，增加CPU开销，因此软件定时的时间不易太长。此外，软件定时方法在某些情况下无法使用。 (2) 硬件定时

对于时间较长的定时，常使用硬件电路完成。硬件定时方法的特点是定时功能全部由硬件电路完成，不占CPU时间。但需通过改变电路中的元件参数来调节定时时间，在使用上不过灵活，方便。 (3) 可编程定时器定时

这种定时的方法是对通过系统时钟脉冲的计数来实现。计数值通过程序设定，改变计数值，也就改变了定时时间，使用起来即方便，又灵活。此外，由于采用计数方法实现，因此，可编程定时器都兼有计数的功能，可以对外来脉冲进行计数。

单片机应用中，定时与计数的需求较多，为了使用方便并增加单片机的功能，就干脆把定时电路集成在芯片中，成为定时器/计数器。MCS－51内部就有两个定时器/计数器。

定时器/计数器的定时和计数功能

作为基本组成内容，MCS－51单片机共有2个可编程的定时器/计数器，分别称定时器/计数器和定时器/计数器1。它们都是16位加法计数结构，分别由TH0(地址是8CH)和TL0（地址是8AH）及TH1（地址是8DH）和TL1（地址是8BH）l两个8位计数器组成。这4个计数器均属专用寄存器之列。 计数功能

所谓计数是指对外部时间进行计数。外部时间的发生以输入脉冲表示，因此计数功能的实质就是对外来脉冲进行计数。MCS－51芯片有T0 和T1两个信号的引脚，分别是两个计数器的计数输入端。外部输入的脉冲在负跳变时有效，进行计数器加1（加法计数）。 定时功能

定时功能也是通过计数器的计数来实现的，不过此时的计数脉冲来自单片机的内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲。也就是每个机器周期计数器加1，由于一个机器周期等于12个振荡脉冲周期，因此计数频率为振荡频率的1/12。

3

焦作大学机电工程学院 单片机知识简介

如果单片机采用12MHZ晶体，则计数器频率为1Mhz,即每微妙计数器加1。这样不但可以根据计数器计算出定时时间，也可以反过来按定时时间的要求计算出计数器的预置值。

1．5 芯片简介

AT89S52单片机引脚如图1.4.1：

AT89S52单片机是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，其各引脚功能如下： VCC：+5V电源。 GND：接地。

RSTE：复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用完成单片机的复位初始化操作。

XTAL1和XTAL2：外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。 P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，当作输出口使用时，必须接上拉电阻才能有高电平输出；当作输入

图1.4.1 AT89s52引脚图

4

焦作大学机电工程学院 单片机知识简介

口使用时，必须先向电路中的锁存器写入“1”，使FET截止，以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入的干扰。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，它不再需要多路转接电路MUX；因此它作为输出口使用时，无需再外接上拉电阻，当作为输入口使用时，同样也需先向其锁存器写“1”，使输出驱动电路的FET截止。

P2口：P2口电路比P1口电路多了一个多路转接电路MUX，这又正好与P0口一样。P2口可以作为通用的I/O口使用，这时多路转接电路开关倒向锁丰存器Q端。

P3口：P3口特点在于，为适应引脚信号第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑。当作为I/O口使用时，第二功能信号引线应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通。当输出第二功能信号时，该位应应置“1”，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出，具体第二功能如表1所示。

5

焦作大学机电工程学院 DS1302，TEA5767及液晶知识简介

第二章 DS1302,TEA5767及液晶知识简介

2.1 DS1302简介

DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压 为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的 用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背 电源进行涓细电流充电的能力。

2.2 DS1302引脚功能及结构

DS1302的引脚排列,其中Vcc1 为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于 Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接 32.768kHz晶振。RST是复位/片

选线，通过把RST输入驱动置高 图2.2.1 DS1302引脚图 电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑， 允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对 DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc>2.0V之 前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输 入端。

2.3 DS1302的使用

2.3.1 数据传输（I/O）

在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7

2.3.1 DS1302的寄存器

DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见相关数据手册。

6

焦作大学机电工程学院 总体方案设计

3.4时钟芯片读写流程图

根据时钟芯片数据手册绘制一下读写流程图：

读时钟 写时钟 片选开 片选开 写（读）地址 写（写）地址 读数据 写数据 片选关 片选关 结束 图3.4.1时钟芯片读写流程

结束

3.5温度芯片读取流程图

温度读取 根据温度传感芯片 数据手册绘制一下读取流 程图：

芯片复位

跳过ROM 温度转换 芯片复位 跳过ROM 温度读取 读取结束 图3.5.1温度芯片读写流程图

12

焦作大学机电工程学院 系统的硬件组成

第四章 系统的硬件组成

4.1硬件模块的组成与功能

稳压电路：LM7805、电容。

功能：为系统提稳定的+5V直流电源。

功放电源优化开关电路：光耦合器，LED,NPN三极管，模拟单刀双掷开关。 功能：为双声道功率放大电路提供两种电压，以应对不同场合，同时有数字式开关，控制信号有单片机提供。

单片机最小系统：单片机、振荡电路、复位电路。

功能：控制其他模块及系统的运行。 按键：普通按键。

功能：为系统提供人机交换数据。 时钟芯片：ds1302、备用电源。晶振。

功能：为系统提供时间数据。 温度传感：ds18b20。

功能：为系统提供温度数据。 数字收音机模块:TEA5767，TDA1308。 功能：在单片机的控制下提供音频信号。 双声道功率放大电路：LM36.

功能：提高音频带负载能力，以提供更强大的音频信号。

4.2 稳压电路

本稳压电路采用三端稳压集成电路LM7805，具有性能稳定、设计简单、易于实现等优点,也提供了电源指示灯，采用的是时下最流行的LED发光管，LED具有发光强度高并节能的优点。具体电路如下：

图4.2.1 LM7805稳压电路

13

焦作大学机电工程学院 系统的硬件组成

4.3 功放电源优化开关电路

该系统的功率放大电路采用LM386，LM386的电源范围很宽，因此结合这一点我们就采用了单刀双掷的模拟开关来切换功率放大电路的电源。一应对不同的场合。

同时为了更加完善本单元的电路和提高功放的可用性，在LM386电源前有加上一级，来控制功率放大电路电源的通断，当收音机打开时，同时从单片机送来一个高电平经过光耦合器控制NPN型的三极管来打开LM386的电源；当收音机关断的时候呢，从单片机送来一个低电平经光耦控制NPN型三极管来关断LM386的电源。电路图如下:

图4.3.1为功放电源优化开关电路

4.4 单片机最小系统电路

单片机的复位只需使REST引脚的高电平持续两个机器周期以上，简单RC复位电路既能满足其要求。如图4.2.1当上电瞬间电容两端压差为零REST引脚被拉为高电平且持续两个机器周期以上完成复位。由于此复位方式只在上电时才有效又称“上电复位”。

单片机由其内部固化程序在12 MHZ晶振的准确支持运行，将时钟芯片中的时、分读取到缓冲区内，并将时、分送到显示电路，

14

焦作大学机电工程学院 系统的硬件组成

图4.4.1所示为时钟电路和复位电路原理图，在AT89S51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。而在芯片内部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行十二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。

图4.4.1 晶振与复位电路

4.5 按键模块

按建模块用来切换显示时间或日期，以及对时间和日期进行校正修改和相关设置功能，同时还有一个控制收音机和功放的开关的按键。该系统只使用了五个独立按键。如下图所示：

图4.5.1 按键模块原理图

15

焦作大学机电工程学院 系统的硬件组成

4.6 时钟电路

DS1302采用双电源供电,其中Vcc1 为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于 Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接 32.768kHz晶振。设计电路如下:

图4.6.1时钟电路

4.7 温度传感电路

DS18B20为单总线通讯方式一根数据线电路设计尤为简单。

16

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/e69f.html