基于單片機(jī)的電子萬年歷設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-預(yù)覽頁

　

【正文】 單片機(jī)數(shù)碼計(jì)時(shí)技術(shù)的應(yīng)用（電子萬年歷），使計(jì)時(shí)產(chǎn)品的走時(shí)日差從分級縮小到 1/600 萬秒，從原有傳統(tǒng)指針計(jì)時(shí)的方式發(fā)展為人們?nèi)粘８鼮槭煜さ囊构鈹?shù)字顯示方式， 更加直觀明了，并增加了全自動(dòng)日期、星期、溫度以及其他日常附屬信息的顯示功能，電子萬年歷的出現(xiàn)帶來了鐘表計(jì)時(shí)業(yè)界跨躍性的進(jìn)步。 其次，要對選用的芯片進(jìn)行學(xué)習(xí)，尤其是其工作時(shí)序，這是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵。 DS1302時(shí)鐘芯片內(nèi)部沒有集成備用電源，所以，要對其掉電保護(hù)環(huán)節(jié)進(jìn)行考慮和設(shè)計(jì)。 3 第 2 章 設(shè)計(jì)要求與方案論證 設(shè)計(jì)要求 基本要求： （ 1）具有 顯示 年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等功能； （ 2）萬年歷具有閏月識(shí)別顯示功能； （ 3）具備年、月、日、星期、時(shí)、分、秒 校準(zhǔn)功能； （ 4）具備溫度報(bào)警、節(jié)日提醒、鬧鐘功能 。但是考慮到本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)， EDA在功能擴(kuò)展上比較受局限，而且 EDA占用的資源也相對多一些。它的準(zhǔn)確度相當(dāng) 高，并且 C語言和匯編兼容的編程環(huán)境也很方便來實(shí)現(xiàn)一些遞歸調(diào)用。成本也相對低一些。 方案二： 點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示。 所以本次設(shè)計(jì)選擇液晶顯示。 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 方案一： 直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。 所以本次設(shè)計(jì)采用 DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘。DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 31*8 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。相對于 MCS51系列芯片而言，其特點(diǎn)如下： 可擦寫 1000次 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33MHz 32根可編程 I/O口線 內(nèi)部 RAM為 256字節(jié) 三個(gè) 16位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 8個(gè)中斷源 AT89S52 有 40個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 3個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2個(gè)全雙工串行通信口， 2個(gè)讀寫口線， AT89S52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。此外由于 ALE 是以晶振六分之一的固定頻率輸出的正脈沖，因此可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖作用。 VSS：地線 VCC： +5V電源 P3口的第二功能如表 32: 表 P3 口第二功能表 引腳號(hào) 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INT0（外部中 斷 0） INT0外部中斷 0） T0（定時(shí)器 0外部輸入） T1（定時(shí)器 1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） AT89S52的總線結(jié)構(gòu)： AT89S52的管腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入、用戶 I/O口部分 P3外，其余管腳都是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。 控制總線 （ CB）：由部分 P3口的第二功能狀態(tài)和 4根獨(dú)立控制線 RST、 EA 、 ALE、PSEN 組成。 （ 1）時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生 單片機(jī)內(nèi)部有 一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。只要在單片機(jī)的 XTAL1和 XTAL2引腳外接晶體振蕩器就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。它利用的是電容充電的原理來實(shí)現(xiàn)的。電路圖如圖 。上電與按鍵均有效的復(fù)位電路不僅在上電時(shí)可以自動(dòng)復(fù)位，而且在單片機(jī)運(yùn)行期間，利用按鍵也可以完成復(fù)位操作。 DS18B20的主要特征 ： 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信 最高 12位分辨率，精度可達(dá)土 12位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750毫秒 可選擇寄生工作方式 檢測溫度范圍為 – 55176。 F) 內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能 64位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng) DS18B20 工作原理及應(yīng)用： DS18B20 的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。 DS18B20共 64位 ROM。第 5 個(gè)字節(jié)則是用戶第 3 個(gè) EEPROM 的鏡像。 DS18B20芯片與單片機(jī)的接口： DS18B20只需要接到控制器（單片機(jī)）的一個(gè) I/O口上，由于單總線為開漏，所以需要外接一個(gè) 的上拉電阻。復(fù)位要求微控制器將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待 16～ 60微秒左右，然后發(fā)出 60～ 240微秒的存在低脈沖，微控制器收到此信號(hào)表示復(fù)位成功，如果沒有收到復(fù)位成功信號(hào)，則表示 DS18B20 出現(xiàn)問題，可以用來作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的故障提示、判斷信號(hào)。微控制器把數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平時(shí)，產(chǎn)生讀時(shí)間片，數(shù)據(jù)線必須保 持在邏輯低電平至少 1微秒；來自 DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在讀時(shí)間片下降沿之后 15微秒有效。其讀寫時(shí)序如圖 。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進(jìn)行小電流充電的能力。當(dāng) Vcc2Vcc1+ 時(shí)，由 Vcc2 向 DS1302 供電，當(dāng) Vcc2 Vcc1時(shí)，由 Vcc1向 DS1302供電。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘（ SCLK）的上升沿串行輸入，前 8位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時(shí)鐘周期，讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，寫操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。 （ 3）與單片機(jī)接口電路原理圖 電路原理圖如圖 ， DS1302與單片機(jī)的連接也僅需要 3條線： CE引腳、 SCLK串行時(shí)鐘引腳、 I/O串行數(shù)據(jù)引腳， Vcc2為備用電源，外接 ，為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。在使能信號(hào) E下降沿后，為了保證數(shù)據(jù)或指令可靠寫入，需要在使能信號(hào) E下降沿后有一段延時(shí)，使 12864完成內(nèi)部動(dòng)作。在顯示狀態(tài)開 /關(guān)指令中， D=1，整體顯示 ON， C=1，游標(biāo) ON， B=1，游標(biāo)位置 ON。系統(tǒng)軟件流程為：上電顯示制作者開機(jī)界面、讀寫時(shí)間日期和溫度、分離時(shí)間日期溫度顯示值、顯示子程序、定時(shí)鬧鈴子程序、日期時(shí)間修改子程序、農(nóng)歷自動(dòng)更新子程序、閏月子程序、返回。 初 始 化讀 寫 時(shí) 間 、 日 期 和 溫 度分 離 時(shí) 間 、 日 期 和 溫 度 顯 示 值顯 示 子 程 序定 時(shí) 鬧 鈴 子 程 序日 期 、 時(shí) 間 修 改 子 程 序農(nóng) 歷 自 動(dòng) 更 新 子 程 序閏 月 子 程 序開 始返 回 圖 主程序執(zhí)行流程圖 計(jì)算陽歷流程 計(jì)算陽歷流程為：所先置陽歷天數(shù)為 30天，再判定是否 月大，若為真則天數(shù)加一， 18 若為否則此天數(shù)就是該月天數(shù)，月大加月加一，在判定是否月大，若是則總天數(shù)中加入號(hào)數(shù)，計(jì)算陽歷天數(shù)結(jié)束，總天數(shù)中的數(shù)據(jù)為當(dāng)前日期在陽歷中的第幾天。日期加一的程序流程如圖 。本系統(tǒng)具有室內(nèi)溫度測量功能，并且通過液晶顯示器顯示出來，界面直觀，可以讓人們很方便的了解 當(dāng)前的環(huán)境溫度。 21 圖 DS18B20控制程序流程 操作與調(diào)試 軟件調(diào)試 在本系統(tǒng)中，硬件電路全部采用集成芯片設(shè)計(jì)。 （ 1）時(shí)鐘芯片軟件調(diào)試 在開始的時(shí)鐘芯片讀寫過程中，發(fā)現(xiàn)不能正確讀出時(shí)鐘芯片數(shù)據(jù)，讀出的時(shí)鐘芯片數(shù)據(jù)全部為 0FFH。液晶模塊采用 8 位并口和微控制器對話，在時(shí)鐘下降沿有效。 （ 3）按鍵部分軟件調(diào)試 在本系統(tǒng)中，用戶可以使用鍵盤修改時(shí)間、設(shè)定鬧鈴時(shí)間。 單片機(jī)開發(fā)板實(shí)物圖 如圖 ，本次設(shè)計(jì)的最終結(jié)果展示： 23 圖 實(shí)物結(jié)果參考 1 圖 2 本次設(shè)計(jì)采用 AT89S52 作 為主控系統(tǒng)， 采用 DS1302 作為時(shí)鐘電路基礎(chǔ)，采用DS18B20作為溫度傳感器設(shè)計(jì)電路，采用 12864作為顯示電路設(shè)計(jì)方案，采用四按鍵可調(diào)可設(shè)裝置 。 在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)之前，要結(jié)合當(dāng)前系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀對系統(tǒng)功能進(jìn)行定位，使系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中具有競爭力。以往的采用 LED顯示數(shù)據(jù)的萬年歷要想實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，除需要對系統(tǒng)程序進(jìn)行修改外，還必須增加或刪減 LED 數(shù)碼管，同時(shí)要對 LED圖片界面進(jìn)行更換，硬件改動(dòng)較大。 該系統(tǒng)本身不僅具有很大的靈活性、友好的界面、方便的可擴(kuò)展性，同時(shí)，在其基礎(chǔ)上的系統(tǒng)的市場需求也很可觀。 26 參考文獻(xiàn) [1] 譚浩強(qiáng) ． C程序設(shè)計(jì) (第二版 )． 北京：清華大學(xué)出版社， 1999 [2] 龍忠琪，賈立新 ． 數(shù)字集成電路教程 [M]． 北京：科學(xué)出版社， 2020 [3] 楊振江，杜鐵軍，李群 ． 流行單片機(jī)實(shí)用子程序及應(yīng)用實(shí)例 [M]． 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [4] 馮建華，趙亮 ． 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā) [M]． 北京：人民郵電出版社， 2020 [5] 何立 民 ． 單片機(jī)高級教程 (第一版 )[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [6] 周潤景 ， 張麗娜 ． 基于 PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 [M]． 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2020 [7] 余錫存 ． 曹國華 ． 單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M]． 西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [8] 張志良 ． 單片機(jī)原理及控制技術(shù)（第 2版）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [9] 余永權(quán) ． MCS51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù) [M]． 北京：北京航空航天大學(xué)出版， 1993 [10]余西存 ， 曹國華 ． 單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M]． 西安電子科技大學(xué)出版， 2020 [11]求是科技 ． 單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航 [M]． 人民郵電出版社， 2020年 5月 [12]張振榮 ． 晉明武 ． MSC51系列單片機(jī)原理及實(shí)用技術(shù) ． 人民郵電出版社， 2020年 6月 [13]吉雷 ． Protel99從入門到精通 [M]． 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