基于單片機的電子萬年歷設(shè)計畢業(yè)論文(更新版)

　　

【正文】 寫論文的過程中給予我了很多素材，還在論文的撰寫和排版過程中 提供熱情的幫助。而且對時間進行控制。該系統(tǒng)最大的特點就是界面友好，走時準(zhǔn)確 ，和現(xiàn)在使用 LED 顯示數(shù)據(jù)的萬年歷相比，體積更小，可以作為轎車車載顯示裝置。以前學(xué)習(xí)過讀取微控制器引腳狀態(tài)的基本語句。經(jīng)仔細(xì)閱讀資料發(fā)現(xiàn)時鐘芯片 DS1302 內(nèi)部含有寫保護寄存器，當(dāng)其最高位為 0時，可以寫入移位寄存器，反之則不能寫入，而在開始初始化 DS1302時，并沒有包含寫保護寄存器最高位清零的環(huán)節(jié)，所以程序中的所有寫入、讀出語句全部無效，不能被 DS1302所接收。該系統(tǒng)采用 DS18B20 作為溫度傳感器，一個微控制器引腳可以掛接多個 DS18B20，在微控制器發(fā)送指令時，究竟哪一個 DS18B20 接收指令，由 ROM 匹配環(huán)節(jié)確定。 開 始月 加當(dāng) 前 月加 一置 陽 歷 總 天 數(shù)總 天 數(shù) 中加 入 號 數(shù)當(dāng) 前 號 數(shù)是 總 天 數(shù)計 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 天與 當(dāng)前 月 同YNYN 圖 計算陽歷的流程圖 時間調(diào)整程序流程圖 時間調(diào)整程序中，在對數(shù)據(jù)加一處理程序中，需要對各數(shù)據(jù)范圍進行判斷，年的最大值為 99，即該系統(tǒng)最長可顯示到 2099年的日期、時間。在功能設(shè)定指令中 DL=1(必須為 1)， RE=1，擴充指令集動作， RE=0,基本指令集動作。 在本萬年歷當(dāng)中 12864 液晶顯示顯示當(dāng)前的實時時間和溫度及重要的陰陽歷節(jié)日等功能。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為 8+8（ 8位地址 +8 位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下最多可達 248的數(shù)據(jù)。 DS1302的外部引腳分配如圖 。因此，為了讀取從時間片開始算起 15微秒的數(shù)據(jù)線狀態(tài)，微控制器必須停止把數(shù)據(jù)線驅(qū)動至低電平。如要采用寄生工作方式，只要將 VDD 電源引腳與單總線并聯(lián)即可。 RAM 數(shù)據(jù)暫存器：用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失， DS18B20 共 9個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為 8 位。 C ~+125176。 圖 按鍵復(fù)位電路 復(fù)位電路工作原理： 上電復(fù)位要求接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復(fù)位操作。 （ 2）時鐘振蕩電路如圖 ： 圖 時鐘 振 蕩電路 復(fù)位電路設(shè)計 復(fù)位電路是使單片機的 CPU 或系統(tǒng)中的其他部件處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這上狀態(tài)開始工作。 AT89S52結(jié)構(gòu)框圖如圖 。 PSEN 外部程序存儲器讀選取通信號：在讀外部 ROM時 PSEN 有效 （低電平），以實現(xiàn)外部 ROM單元的讀操作。可產(chǎn)生年、月、 日、周日、時、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點，同時具有掉電自動保存功能；溫度的采集由 DS18B20構(gòu)成；由于 24C02C 采用 I2C總線結(jié)構(gòu)，操作簡單而且具有掉電保存數(shù)據(jù)的能力，所有鬧鐘的定時時間以及鬧鐘的開關(guān)用 24C02C來存儲。采用此種方案 雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實現(xiàn)的時間誤差較大。點陣式數(shù)碼管顯示對于顯示文字比較適合，如采用在 顯示數(shù)字顯得太浪費，且價格也相對較高，所以也不用此種作為顯示。 I/O口功能也比較強大，方便使用。 方案論證 控制部分的方案選擇 方案一： 用可編程邏輯器件設(shè)計。溫度檢測采用 DS18B20，由于 DS18B20是單總線溫度傳感器，所以，對其控制需要較嚴(yán)格 2 的時序。 電子萬年歷的發(fā)展 二十一世紀(jì)的今天，最具代表性的計時產(chǎn)品就是電子萬年歷，它是近代世界鐘表業(yè)界的第三次革命。它體積小，成本低，功能強，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上 。 未來，萬年歷將會朝著精準(zhǔn)度更高，外觀更加美麗，價格更加實惠的方向發(fā)展，并且將會出現(xiàn)更多的輔助功能。第 三次革命就是單片機數(shù)碼計時技術(shù)的應(yīng)用（電子萬年歷），使計時產(chǎn)品的走時日差從分級縮小到 1/600 萬秒，從原有傳統(tǒng)指針計時的方式發(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)帶來了鐘表計時業(yè)界跨躍性的進步。 DS1302時鐘芯片內(nèi)部沒有集成備用電源，所以，要對其掉電保護環(huán)節(jié)進行考慮和設(shè)計。但是考慮到本設(shè)計的特點， EDA在功能擴展上比較受局限，而且 EDA占用的資源也相對多一些。成本也相對低一些。 所以本次設(shè)計選擇液晶顯示。 所以本次設(shè)計采用 DS1302時鐘芯片實現(xiàn)時鐘。相對于 MCS51系列芯片而言，其特點如下： 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 16位的定時 /計數(shù)器 8個中斷源 AT89S52 有 40個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 3個 16位可編程定時計數(shù)器 ,2個全雙工串行通信口， 2個讀寫口線， AT89S52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。 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 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（定時器 0外部輸入） T1（定時器 1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） AT89S52的總線結(jié)構(gòu)： AT89S52的管腳除了電源、復(fù)位、時鐘接入、用戶 I/O口部分 P3外，其余管腳都是為實現(xiàn)系統(tǒng)擴展而設(shè)置的。 （ 1）時鐘信號的產(chǎn)生 單片機內(nèi)部有 一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。它利用的是電容充電的原理來實現(xiàn)的。上電與按鍵均有效的復(fù)位電路不僅在上電時可以自動復(fù)位，而且在單片機運行期間，利用按鍵也可以完成復(fù)位操作。 F) 內(nèi)置 EEPROM，限溫報警功能 64位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接 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)輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強。第 5 個字節(jié)則是用戶第 3 個 EEPROM 的鏡像。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表示復(fù)位成功，如果沒有收到復(fù)位成功信號，則表示 DS18B20 出現(xiàn)問題，可以用來作為系統(tǒng)設(shè)計時的故障提示、判斷信號。其讀寫時序如圖 。當(dāng) Vcc2Vcc1+ 時，由 Vcc2 向 DS1302 供電，當(dāng) Vcc2 Vcc1時，由 Vcc1向 DS1302供電。 （ 3）與單片機接口電路原理圖 電路原理圖如圖 ， DS1302與單片機的連接也僅需要 3條線： CE引腳、 SCLK串行時鐘引腳、 I/O串行數(shù)據(jù)引腳， Vcc2為備用電源，外接 ，為芯片提供計時脈沖。在使能信號 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 E下降沿后有一段延時，使 12864完成內(nèi)部動作。系統(tǒng)軟件流程為：上電顯示制作者開機界面、讀寫時間日期和溫度、分離時間日期溫度顯示值、顯示子程序、定時鬧鈴子程序、日期時間修改子程序、農(nóng)歷自動更新子程序、閏月子程序、返回。日期加一的程序流程如圖 。 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。液晶模塊采用 8 位并口和微控制器對話，在時鐘下降沿有效。 單片機開發(fā)板實物圖 如圖 ，本次設(shè)計的最終結(jié)果展示： 23 圖 實物結(jié)果參考 1 圖 2 本次設(shè)計采用 AT89S52 作 為主控系統(tǒng)， 采用 DS1302 作為時鐘電路基礎(chǔ)，采用DS18B20作為溫度傳感器設(shè)計電路，采用 12864作為顯示電路設(shè)計方案，采用四按鍵可調(diào)可設(shè)裝置 。以往的采用 LED顯示數(shù)據(jù)的萬年歷要想實現(xiàn)功能擴展，除需要對系統(tǒng)程序進行修改外，還必須增加或刪減 LED 數(shù)碼管，同時要對 LED圖片界面進行更換，硬件改動較大。 26 參考文獻 [1] 譚浩強 ． C程序設(shè)計 (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 ． 流行單片機實用子程序及應(yīng)用實例 [M]． 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [4] 馮建華，趙亮 ． 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與產(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的電路及單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真 [M]． 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2020 [7] 余錫存 ． 曹國華 ． 單片機原理及接口技術(shù) [M]． 西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [8] 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