基于液晶顯示的萬年歷_畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復位時內部會鎖存 EA 端狀態。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU則執行內部程序存儲器的指令。 FLASH 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。于市面上大部分的字符型液晶。 管腳功能 圖 22： LCD1602 引腳圖 1602 采用標準的 16 腳接口，其中： 第 1 腳： VSS 為電源地 第 2 腳： VCC 接 5V 電源正極 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地 電源時對比度最高（對比度過高時會 產生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度）。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數據寄存器、低電平 0 時選擇無錫科技職業學 院畢業設計（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 11 指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端 ,高電平（ 1）時讀取信息，負跳變時執行指令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數據端。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 15 腳背光正極， 16 腳背光負極。 芯片 DS1302 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片內含有一個實時時鐘 /日歷和 31 字節靜態 RAM 通過簡單的串行接口與單片機進行通信實時時鐘 /日歷電路提供秒分時日日期月年的信息每月的天數和閏年的天數可自動調整時鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時格式。 工作原理 DS1302 與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信僅需用到三個口線 1 RES 復位 2 I/O 數據線 3 SCLK串行時鐘時鐘 /RAM 的讀 /寫數據以一個字節或多達 31 個字節的字符組方式通信 DS1302 工作時功耗很低保持數據和時鐘信息時功率小于 1mW。 DS1302 的管腳描述如表 21 所示 。 表 21 DS1302 管腳 X1 X2 晶振管腳 GND 地 RST 復位 I/O 數據輸入 /輸出引腳 SCLK 串行時鐘 Vcc1 Vcc2 電源供電管腳 無錫科技職業學 院畢業設計（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 12 引腳功能及結構 DS1302的引腳排列 ,其中 Vcc1為后備電源， VCC2為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續運行。 DS1302由 Vcc1或 Vcc2兩者中的較大 者供電。當 Vcc2大于 Vcc1+， Vcc2給 DS1302供電。當 Vcc2小于 Vcc1時， DS1302由 Vcc1供電。 X1和 X2是振蕩源，外接 晶振。 RST 是復位 /片選線，通過把 RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。 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，所有的數據傳送被初始化，允許對 DS1302進行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會終止此次數據傳送， I/O 引腳變為高阻態。上電運行時，在 Vcc≥ 之前， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數據輸入輸出端 (雙向 )。 SCLK 為時鐘輸入端。 數字溫度傳感器 DS18B20 工作原理 DS18B20的讀寫時序和測溫原理與 DS1820相同，只是得到的溫度值的位數因分辨率不同而不同，且溫度轉換時的延時時間由 2s 減為 750ms。 DS18B20測溫原理如圖 3所示。圖中低溫度系數晶振的振蕩 頻率受溫度影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給計數器 1。高溫度系數晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產生的信號作為計數器 2的脈沖輸入。計數器 1和溫度寄存器被預置在－55℃所對應的一個基數值。計數器 1對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當計數器 1的預置值減到 0時，溫度寄存器的值將加 1，計數器 1的預置將重新被裝入，計數器 1重新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環直到計數器 2計數到 0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即為所測溫度。圖 3中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程 中的非線性，其輸出用于修正計數器 1的預置值。 無錫科技職業學 院畢業設計（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 13 引腳定義 (1)DQ 為數字信號輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 圖 23DS18B20內部結構圖 無錫科技職業學 院畢業設計（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 14 第三章 硬件設計與實現 電子時鐘至少包括秒信號發生器、時間顯示電路、按鍵電路、供電電路等 四部分，另外，本設計要求該電子鐘能夠采集溫度，所以還需要溫度采集 電路 ，硬件電路框圖如 圖 31。 圖 31 硬件電路框圖 該系統使用 AT89C52 單片機為核心 微控制器 ，通過讀取時鐘日歷芯片DS1302 和溫度傳感器 DS18B20 的數據，完成電子時鐘的主要功能 ——時鐘 /日歷和環境溫度采集，使用 比較 直觀的 LCD1602 顯示，同時顯示年月日，星期，時分秒 以及環境溫度值。鍵盤是為了完成時鐘 /日歷的校準。整個電路使用了 +5V電源供電 。 單片機最小系統的設計 AT89S52 單片機為 40 引腳雙列直插芯片 ,有四個 I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS51單 片機共有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），每一條 I/O 線都能獨立地作輸出或輸入。 單片機的最小系統如圖 31 所示 ,18 引腳和 19 引腳接時鐘電路 ,XTAL1 接外部晶振和微調電容的一端 ,在片內它是振蕩器倒相放大器的輸入 ,XTAL2 接外部晶振和微調電容的另一端 ,在片內它是振蕩器倒相放大器的輸出。第 9 引腳為復位輸入端 ,接上電容 ,電阻及開關后夠上電復位電路 ,20 引腳為接地端 ,40 引腳為電 AT89S52 LCD1602 顯示器 DS1302 時鐘 溫度傳感器DS18B20 鍵盤 +5V 電源 無錫科技職業學 院畢業設計（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 15 源端。 圖 32 單片機最小系統 時鐘電路 的設計 本系統采用有 DS1302 串行時鐘芯片作為主時鐘電路，該電路使用單獨的 的晶振和單獨的電源供電，減小主控的負擔。電路圖如圖 33 所示 。 圖 33 時鐘電路 溫度采集模塊的設計 采用數字式溫度傳感器 DS18B20，它是數字式溫度傳感器，具有測量精度高，電路連接簡單特點，此類傳感器僅需要一條數據線進行數據傳輸，使用Ｐ 與 DS18B20 的 I/O 口連接加一個上拉電阻 ,Vcc 接電源 ,Vss 接地。電路圖如圖 34所示 。 無錫科技職業學 院畢業設計（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 16 圖 34 溫度采集電路 LCDM1602 顯示模塊設計 圖 35 LCD 顯示電路 無錫科技職業學 院畢業設計（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 17 第四章 系統軟件設計與實現 C51單片機可以應用匯編語言和 C語言進行編程 。 匯編語言與機器語言指令一一對應 ,所以用匯編語言編寫的程序在單片機里運行起來效率較高 。 C語言程序可讀性高 ,更便于理解 ， 本設計采用 C語言編程 [11]。 主程序設計 第一次上電 ,系統先進行初始化 ,LCD顯示初始時間 “ 03:25:00” ,并開始走時 ,初始日期為 “ 20xx430”。 單片機依次開始調用 DS1302子程 序， DS18B20子程序，鍵盤子程序返回開頭循環運行 [3]。 主序流程圖如圖 41。 圖 41主序流程圖 實時時鐘日歷子程序設計 該程序主要實現對 DS1302寫保護、充電，對年、月、日、星期、時、分、秒等寄存的讀寫操作。在讀寫操作子程序中都執行了關中斷指令，因為在串行通開始 初始化 顯示子程序 DS1302 子程序 DS18B20 子程序 延時程序 無錫科技職業學 院畢業設計（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 18 信時對時序要求比較高，而且在此是用 單片機內部 軟件模擬串行時鐘脈沖， 并由I/O口 輸出， 所以在通信過程中最好保證傳輸的連續性，不要允許中斷，其流程圖如圖 42。 DS1302每次上電 后 會 自動處于暫停狀態，必須把秒寄存器的位 7置位 0，時鐘才開始計時。如果 DS1302一直沒有掉電則不會存在此問題。 在進行寫操作時，需要先解除寫保護寄存器的 “禁止 ”狀態。當用多字節模式進行操作時，必須寫夠 8個字節。 圖 42 對 DS1302操作流程圖 環境溫度采集子程序設計 DS18B20是 1wire單線器件，它在一根數據線上實現數據的雙向傳輸，這就需要一定的協議來對讀寫數據提出嚴格的時序要求， AT89C51單片機并不支持單線傳輸。因此，必須采用軟件 的方法來模擬單線的協議時序 [6]。 主機操作單線器件 DS18B20必須遵循下面的順序。 ； ROM操作命令 ； ； 。 開始 初始化 寫入時鐘初值 開始計時 讀出數據 返回 無錫科技職業學 院畢業設計（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 19 實現環境溫度采集轉換并讀取數據的程序流程圖 如圖 43。 圖 43 對環境溫度采集轉換并讀取數據的程序流程圖 開始 初始化DS18B20 發起 Skip Rom 命令 發起 Convert 命令 延時 1s 等待溫度轉換完成 初始化DS18B20 應答脈沖否？ 發起 Read Scrarcpad 命令 讀低 8 位字節 TL 數據 讀高 8 位字節 TH 數據 發出報警信號 是否超出設置溫度范圍 應答脈沖否？ 無錫科技職業學 院畢業設計（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 20 按鍵子程序設計 單片機對鍵盤掃描的方法有隨機掃描方式、定時掃描方式和中斷掃描方式。 在隨機掃描方式中， CPU完成某特定任務后，即執行鍵盤程序，以確定鍵盤有無按鍵輸入，然后根 據按鍵功能轉去執行相應的操作，在執行鍵盤按鍵規定的功能中不理踩鍵盤輸入。 定時掃描方式與隨機掃描方式基本相同，只是利用 CPU內的定時中斷，每隔一定時間掃描有無按鍵按下，鍵盤反應速度快，在處理按鍵功能過程中，可以通過鍵盤命令進行干預，如取消、暫停等操作。 前兩種掃描方式均會占用 CPU大量時間，不管有沒有鍵入操作， CPU總要在一定的時間內進行掃描，這對于單片機控制系統是很不利的。 由于本設計中 AT89C51 單片機在系統中的主要任務是接收 DS1302 和 DS18B20 的數據并送出顯示，完成時鐘 /日歷和日期 /溫度的控 制， 89C51 單片機完全有能力完成以上工作，所以采用隨機掃描方式，系統也能夠正常運行。 無錫科技職業學 院畢業設計（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 21 第五章 測試結果分析與結果 測試結果分析 （ 1） 在測試中遇到 LEDLCD1602 不顯示 分析 :首先使用試測儀對電路進行測試 ,觀察是否存在漏焊 ,虛焊 ,或者元件損壞。再接著研究程序的時序圖是否正確。最后發現程序時序方面出了點小錯。修改后就把問題解決了 （ 2） 測試中遇到調時間調到 2057 年后跳到 20xx 年 分析 :認真研究時鐘芯片的 Datasheet發現 ,對年的