畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）多功能電子萬(wàn)年歷

1、泉 州 師 范 學(xué) 院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 多功能電子萬(wàn)年歷 物理與信息工程 學(xué) 院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專(zhuān) 業(yè) 07 級(jí) 1班學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職 稱(chēng) 教授 完成日期 2011年3月 教務(wù)處 制多功能電子萬(wàn)年歷物信學(xué)院 電子信息工程與技術(shù) 指導(dǎo)教師： 教授【摘 要】：該電子萬(wàn)年歷，主要是對(duì)時(shí)間、溫度、濕度的顯示和語(yǔ)音播報(bào)，并能使用紅外遙控器對(duì)時(shí)間進(jìn)行修改。電子萬(wàn)年歷的硬件部分采用stc89c52單片機(jī)為主控制芯片，dht11、ds1302、isd1730、紅外一體化接頭、lcd12864等組成外圍電路。軟件部分主要是基于51單片機(jī)的c語(yǔ)言程序，編程環(huán)境是keil?！娟P(guān)鍵詞】：電子

2、萬(wàn)年歷 單片機(jī) lcd12864 dht11 isd1730multifunctional electronic calendarcollege of physics and information engineering electronic information science and technology 070303031，li jingjia instructor： hong qingquan, professor【abstract】：the electronic calendar is mainly to the time, temperature, humidity displ

3、ay and speech broadcast and can be applied to infrared time modified. electronic calendar hardware part adopts mainly stc89c52 single-chip microcomputer control chip, dht11, ds1302, isd1730, infrared integrated joint, lcd12864 etc buffer circuit. software part mainly based on 51 scm c programming la

4、nguage ,programming environment is keil .【keywords】：electronic calendar 、mcu、 lcd12864 、dht11、 isd1730一、緒論1.1課題的背景和意義隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，給人類(lèi)生活帶來(lái)了根本性的改變，尤其是單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶(hù)。近年來(lái)，我國(guó)科技的不斷發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)電子產(chǎn)業(yè)獲得長(zhǎng)足發(fā)展，各種電子產(chǎn)品琳瑯滿(mǎn)目，隨處可見(jiàn)，隨著電子產(chǎn)品的更新速度的加快，各種功能強(qiáng)大，款式新穎的電子產(chǎn)品不斷問(wèn)世。數(shù)字萬(wàn)年歷便是這一發(fā)展趨勢(shì)中的代表，數(shù)字萬(wàn)年歷順應(yīng)了人們對(duì)時(shí)間方

5、面的要求。它的出現(xiàn)給人們的生活帶來(lái)諸多方便，在時(shí)間極顯寶貴的現(xiàn)代生活中，其作用更是不言而喻。它在學(xué)校、車(chē)站、碼頭、劇院、醫(yī)院、辦公室等公共場(chǎng)所的應(yīng)用非常廣泛。但傳統(tǒng)的數(shù)字萬(wàn)年歷除顯示時(shí)間之外，功能較為單一，逐漸失去了市場(chǎng)。順應(yīng)技術(shù)發(fā)展和人們生產(chǎn)、生活需求，各種功能的新式萬(wàn)年歷不斷涌現(xiàn)，且功能不斷更新。數(shù)字萬(wàn)年歷作為電子類(lèi)的小產(chǎn)品以其方便，實(shí)用等優(yōu)勢(shì)成為市場(chǎng)上的寵兒，同時(shí)也成為單片機(jī)設(shè)計(jì)培訓(xùn)中一個(gè)很實(shí)用的課題。因?yàn)檫@個(gè)課題有很好的開(kāi)發(fā)性和可發(fā)揮性，因此對(duì)設(shè)計(jì)者的要求比較高，不僅考察了對(duì)單片機(jī)的掌握能力更加強(qiáng)調(diào)了對(duì)單片機(jī)擴(kuò)展的應(yīng)用。而且要求設(shè)計(jì)的數(shù)字萬(wàn)年歷在操作上力求簡(jiǎn)潔，功能上盡量齊全，顯示界面

6、也要出色。所以數(shù)字萬(wàn)年歷無(wú)論從實(shí)用的角度和培養(yǎng)能力的角度都很有價(jià)值。1.2電子萬(wàn)年歷的現(xiàn)狀和發(fā)展當(dāng)前，數(shù)字萬(wàn)年歷技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了優(yōu)化人-家庭-環(huán)境的整體關(guān)系的階段，它向著超微型、超高效以及集成電路的微型化方向發(fā)展。目前，市場(chǎng)上出售的數(shù)字萬(wàn)年歷品種很多，其中大部分是基于單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)。它們一般由輸入脈沖電路、單片機(jī)、晶振和復(fù)位電路、外路存儲(chǔ)器電路和led顯示電路組成。當(dāng)今，數(shù)字萬(wàn)年歷主要還是用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)，定時(shí)，日期查詢(xún)以及自動(dòng)控制等方面。由于單片機(jī)技術(shù)以及數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展，如今的數(shù)字萬(wàn)年歷系統(tǒng)具有體積小、耗電省、計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便、走時(shí)準(zhǔn)確、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，此外，現(xiàn)

7、在市場(chǎng)上已有現(xiàn)成的數(shù)字萬(wàn)年歷集成電路芯片出售，而且價(jià)格便宜、使用也很方便。日歷的發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)千年的歷史?，F(xiàn)代日歷隨著使用范圍的不斷擴(kuò)大，功能日益增加，種類(lèi)也越來(lái)越多。從70年代以來(lái)，隨著單片機(jī)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，為數(shù)字萬(wàn)年歷的飛速發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。近幾年來(lái)，數(shù)字萬(wàn)年歷的發(fā)展方向是朝著走時(shí)精度高、穩(wěn)定性好、使用方便、耗電量小、走時(shí)延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、體積小、功能多、制造成本低等方向發(fā)展。最新的數(shù)字萬(wàn)年歷，它除了具有常見(jiàn)萬(wàn)年歷功能外，而且還具有倒計(jì)時(shí)、多點(diǎn)定時(shí)、語(yǔ)音報(bào)時(shí)、實(shí)時(shí)溫度測(cè)量等功能。在硬件方面它并沒(méi)有太大的變化，主要是通過(guò)增加軟件部分來(lái)實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)、多點(diǎn)定時(shí)的功能。不難想像，隨著科學(xué)技術(shù)的飛

8、速發(fā)展，各種高新技術(shù)的出現(xiàn)并被廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)、生活中，未來(lái)數(shù)字萬(wàn)年歷產(chǎn)品也必將沿著體積小、耗電省、計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便、直時(shí)準(zhǔn)確、攜帶方便等方向發(fā)展而其成本卻越來(lái)越低。二、電子萬(wàn)年歷的方案設(shè)計(jì)2.1萬(wàn)年歷的簡(jiǎn)單模擬方案本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能是在lcd12864液晶屏上顯示出日期、時(shí)間，溫度、濕度，以及通過(guò)溫濕度傳感器對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)溫度或濕度超過(guò)某一個(gè)設(shè)定值時(shí)，通過(guò)lcd1284顯示報(bào)警信號(hào)。同時(shí)可通過(guò)遙控器對(duì)日期和時(shí)間進(jìn)行更改，如果修改成功則在液晶屏上顯示“修改成功！”字樣。除了上述功能以外，本設(shè)計(jì)還可以對(duì)日期、時(shí)間和溫濕度進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。本電子萬(wàn)年歷硬件包括電源模塊，主控制模塊,時(shí)鐘

9、模塊，溫濕度檢測(cè)模塊，顯示模塊，紅外遙控模塊，語(yǔ)音播報(bào)模塊。下圖為這個(gè)硬件電路的概圖。圖1硬件方案2.2硬件電路模塊 2.2.1 主控制模塊主控制模塊采用stc89c52芯片，芯片主要控制其余各個(gè)模塊，通過(guò)對(duì)溫濕度模塊的控制采集溫度和濕度，對(duì)時(shí)鐘模塊的控制讀取時(shí)間，通過(guò)液晶來(lái)顯示報(bào)警信息，通過(guò)對(duì)遙控器傳來(lái)信號(hào)的識(shí)別來(lái)執(zhí)行對(duì)時(shí)間修改、語(yǔ)音播報(bào)等功能。stc89c521芯片介紹如下：主要性能l 與mcs-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容；l 8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲(chǔ)器；l 1000次擦寫(xiě)周期；l 全靜態(tài)操作：0hz33hz；l 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器；l 32個(gè)可編程i/o口線(xiàn)；l 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)

10、器；l 八個(gè)中斷源；l 全雙工uart串行通道；l 低功耗空閑和掉電模式；l 掉電后中斷可喚醒；l 看門(mén)狗定時(shí)器；功能特性描述stc89c52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器。使用atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。stc89c52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，2 位i/o

11、口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，at89s52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu停止工作，允許ram、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 2.2.2 時(shí)鐘模塊時(shí)鐘模塊采用達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的ds1302時(shí)鐘芯片，以下是對(duì)此芯片進(jìn)行的介紹： ds13022,3是美國(guó)dallas 公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、

12、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓寬達(dá)2.55.5v。采用三線(xiàn)接口與cpu 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(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或ram數(shù)據(jù)。ds-1302內(nèi)部有一個(gè)31的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的ram寄存器。ds1302是ds1202的升級(jí)產(chǎn)品，與ds1202 兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。以下是其封裝及其引腳功能：圖2 ds1302外部引腳引腳號(hào)引腳名稱(chēng)功能1vcc1主電源2、3x2、x3振蕩源，外接32768khz晶振4gnd地線(xiàn)5rst復(fù)位、片選線(xiàn)6i/o串行數(shù)據(jù)輸入輸出端7sclk串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘8vcc2后備電源表1 ds1

13、302引腳功能此模塊的主要功能是提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘。 2.2.3 溫濕度檢測(cè)模塊溫濕度檢測(cè)模塊采用的是dht11數(shù)字溫濕度傳感器，以下是對(duì)此芯片的介紹：dht114數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)ntc測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)dht11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在otp內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校

14、準(zhǔn)系數(shù)。單線(xiàn)制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類(lèi)應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶(hù)需求而提供。以下是其封裝： 圖3 dht11封裝引腳號(hào)引腳名稱(chēng)功能1vcc電源端2data數(shù)據(jù)輸入輸出端3nc空4gnd地線(xiàn)表2 dht11引腳功能本模塊實(shí)現(xiàn)的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)鷾囟群蜐穸鹊臋z測(cè)。 2.2.4 顯示模塊顯示模塊采用lcd12864液晶，其主要實(shí)現(xiàn)的功能是顯示時(shí)間和溫度。以下是對(duì)此模塊的介紹：帶中文字庫(kù)的128x64 是一種具有4 位/8 位并行、2 線(xiàn)或3 線(xiàn)串行多種接口方式

15、，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192 個(gè)16*16 點(diǎn)漢字，和128 個(gè)16*8 點(diǎn)ascii 字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84 行1616 點(diǎn)陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類(lèi)型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。以下是其封裝及其引腳功能：（只對(duì)串口模式下的幾個(gè)引腳做說(shuō)明） 圖4 12864封裝引腳號(hào)引腳名稱(chēng)電平功能1vss0v電

16、源地2vdd+5v電源正（3.0-5.5v)3vo-對(duì)比度（亮度）調(diào)整4csh/l片選端，高電平有效5sidh/l串行數(shù)據(jù)輸入端6clkh/l串行同步時(shí)鐘15psbll：串口方式17/reseth/l復(fù)位端，低電平有效19avdd背光源電壓+5v20kvss背光源負(fù)端0v表3 12864引腳功能（串行）本模塊實(shí)現(xiàn)的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間和周?chē)鷾貪穸鹊娘@示。 2.2.5 紅外遙控模塊紅外遙控模塊分為發(fā)射部分和接收部分，發(fā)射部分采用電視遙控器，而接收部分采用的是紅外一體化接收頭。以下是紅外遙控的系統(tǒng)框圖：圖5 紅外遙控的系統(tǒng)框圖紅外線(xiàn)發(fā)射端就是紅外遙控器，主要包括鍵盤(pán)、編碼調(diào)制芯片、紅外線(xiàn)發(fā)射led。當(dāng)

17、按下某一按鍵后，遙控器上的編碼調(diào)制芯片便進(jìn)行編碼，并結(jié)合載波電路的載波信號(hào)而成為合成信號(hào)，再經(jīng)紅外線(xiàn)發(fā)射二極管，將紅外線(xiàn)信號(hào)發(fā)射出去。一體化紅外線(xiàn)接收器是一種集紅外線(xiàn)接收和放大于一體，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線(xiàn)接收到輸出與ttl電平信號(hào)兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線(xiàn)遙控和紅外線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。 2.2.6 語(yǔ)音播報(bào)模塊語(yǔ)音模塊采用isd1730語(yǔ)音芯片，其主要實(shí)現(xiàn)的功能是播報(bào)時(shí)間、溫濕度。以下是對(duì)此模塊的介紹：isd17305是華邦 isd 公司 2007 年新推出的單片優(yōu)質(zhì)語(yǔ)音錄放電路，該芯片 提供多項(xiàng)新功能，包括內(nèi)置專(zhuān)利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示

18、（ valert ） , 雙運(yùn)作模式（獨(dú)立 & 嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部 包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。 特點(diǎn)： 可錄、放音十萬(wàn)次，存儲(chǔ)內(nèi)容可以斷電保留一百年 ； 兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式； 可處理多達(dá) 255 段信息； 有豐富多樣的工作狀態(tài)提示； 多種采樣頻率對(duì)應(yīng)多種錄放時(shí)間； 音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng)用靈活，價(jià)廉物美；電氣特性：工作電壓： 2.4v-5.5v,最高不能超過(guò) 6v； 靜態(tài)電流： 0.5 - 1 a ； 工作電流： 20ma 。用戶(hù)可利用震蕩電阻來(lái)自定芯片的采樣頻率，從而決

19、定芯片的錄放時(shí)間和錄放音質(zhì)。下表為 isd1730 的參數(shù)表：時(shí)間（秒）2030374560采樣率（ khz ）1286.45.34rosc 阻值（ k ）6080100120160表4 isd1730的參數(shù)表3、 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 硬件電路 3.1.1主控制器電路主控制器電路如下圖： 圖6 單片機(jī)最小系統(tǒng) 該電路是單片機(jī)最小系統(tǒng)，電容c7、c8、晶振y1 構(gòu)成振蕩電路為單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)。電容c6、電阻r15組成上電復(fù)位電路，而按鍵s18、電阻r14則構(gòu)成手動(dòng)復(fù)位。復(fù)位后單片機(jī)各部件恢復(fù)為初始狀態(tài)。電容c9、c10有退耦、濾波的作用。單片機(jī)的po口內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，所以外接上拉j12，其中1腳

20、為排阻的公共端,接電源。 3.1.2 時(shí)鐘電路圖7 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路如上圖所示，x1、x2腳外接32768hz的晶振y2，為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖。bt1為后備電池，vcc2為主電源；vcc1為備份電源。當(dāng)vcc1vcc2+0.2v時(shí)，由vcc1向ds1302供電，當(dāng)vcc1 vcc2時(shí)，由vcc2向ds1302供電。ds1302的clk、i/o、/rst三個(gè)管腳分別連接單片機(jī)的三個(gè)管腳，單片機(jī)通過(guò)控制這三個(gè)管腳來(lái)讀取ds1302里的時(shí)間，然后通過(guò)lcd12864來(lái)顯示時(shí)間。 3.1.3 溫濕度采集電路圖8 溫濕度采集電路如上圖所示，dht11的2腳連接到單片機(jī)的i/o口(j1000)，并接一個(gè)上拉

21、電阻r9增加可靠性，當(dāng)單片機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)，dht11從低功耗模式切換到高速模式，對(duì)周?chē)h(huán)境的溫濕度進(jìn)行采集，當(dāng)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后，dht11將采集到的數(shù)據(jù)送給單片機(jī)，同時(shí)通過(guò)lcd12864顯示出數(shù)據(jù)。 3.1.4 紅外接收電路圖9 紅外接收電路紅外接收電路如上圖所示，其中hw為紅外一體化接收頭，1腳連接到單片機(jī)的i/o口并接一個(gè)上拉電阻r10增加可靠性，接收頭將接收的數(shù)字編碼通過(guò)1腳送給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)接收到的數(shù)字編碼進(jìn)行解碼。 3.1.5 語(yǔ)音電路 圖10語(yǔ)音電路 語(yǔ)音電路如下圖所示，主控單片機(jī)主要通過(guò)四線(xiàn)（sclk，mosi，miso，/ss）spi協(xié)議對(duì)isd1730進(jìn)行串行通信。isd1

22、730作為從機(jī)，幾乎所有的操作都可以通過(guò)這個(gè)spi協(xié)議來(lái)完成。rosc引腳接100k電阻，即聲音的采樣頻率為6.4khz。/led 管腳給出信號(hào)來(lái)提示芯片的工作狀態(tài)。mic+、mic-為麥克風(fēng)的輸入端，sp+、sp-喇叭的輸出端。/reset引腳接一個(gè)按鍵，當(dāng)按鍵按下即/reset被觸發(fā)，芯片將播放指針和錄音指針都放置在最后一段語(yǔ)音信息的位置。3.2硬件電路的調(diào)試 硬件調(diào)試主要是檢測(cè)硬件電路是否有短路、斷路、虛焊以及元器件是否可用等。（1）首先檢驗(yàn)單片機(jī)芯片stc89c52是否有正常工作。連接好電路，用示波器檢測(cè)其晶振頻率是否接近所買(mǎi)晶振的頻率值，如有接近表明晶振有工作?；蛘呖梢杂镁帉?xiě)一簡(jiǎn)單程

23、序，如將55h送給i/o用萬(wàn)用表檢測(cè)其高低電平是否符合，這樣就可確定單片機(jī)的工作狀態(tài)。（2）顯示部分的檢測(cè)：先用萬(wàn)用表檢測(cè)顯示電路連接是否正確，然后編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的顯示程序來(lái)測(cè)試它。經(jīng)測(cè)試顯示部分能正常工作，但是有時(shí)還是會(huì)出現(xiàn)花屏的現(xiàn)象。 經(jīng)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)原來(lái)是接觸不良，只要把部分線(xiàn)，特別是電源線(xiàn)重新插上去就可以了。（3）ds1302的硬件電路很簡(jiǎn)單，只通過(guò)3根i/o線(xiàn)跟單片機(jī)的p15,p16,p17直接相連，很容易檢測(cè)，主要是檢查其引腳：如晶振和電源是否連接好等。另外可以通過(guò)軟件來(lái)調(diào)試硬件，如為了測(cè)試ds1302是否能正常定時(shí)，可以將ds1302讀寫(xiě)編好的小程序加上lcd顯示燒入單片機(jī)中，觀(guān)察顯示

24、是否有改變，則可觀(guān)察出硬件電路是否存在問(wèn)題，晶振是否有工作?？梢允蛊淙龠\(yùn)行，用記時(shí)器檢測(cè)ds1302定時(shí)一分鐘與實(shí)際值是否存在誤差進(jìn)行軟件的調(diào)試。（4）應(yīng)注意的是在電路中晶振的地應(yīng)與其他地獨(dú)立分開(kāi)，同時(shí)步pcb板時(shí)，應(yīng)使晶振的電路盡量與所屬芯片接近，否則晶振工作可能會(huì)受影響。（5）紅外接收的硬件電路也非常簡(jiǎn)單，檢測(cè)也非常容易。另外可編寫(xiě)小程序，當(dāng)遙控器按下時(shí)，將鍵值通過(guò)8個(gè)led顯示出來(lái)。這樣一來(lái)可以得到按鍵的鍵值方便以后的操作；另一方面可以用來(lái)判斷紅外部分是否有正常工作。（6）語(yǔ)音部分的檢測(cè)可以通過(guò)錄放音來(lái)檢測(cè)電路是否正常。在錄音前應(yīng)對(duì)isd1730芯片進(jìn)行擦除，具體步驟是按下/erase

25、鍵，當(dāng)led燈先長(zhǎng)亮二下接著再短亮七下，則表明芯片已擦除干凈。按下/rec鍵，通過(guò)麥克風(fēng)進(jìn)行錄音。錄完音后，給/play引腳低電平，聽(tīng)是否能正常播放所有已錄的音段。如果能則表明語(yǔ)音電路是能正常工作的，否則應(yīng)檢測(cè)電路。（7）溫濕度傳感器電路的檢測(cè)也非常容易?？删帉?xiě)小程序?qū)χ車(chē)沫h(huán)境進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)對(duì)dht11哈一口氣時(shí)，看溫濕度是否會(huì)改變，如果能則表明電路能正常工作。四、電子萬(wàn)年歷的軟件設(shè)計(jì)4.1軟件調(diào)試工具系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國(guó)keil software公司出品的keil c51，是51系列兼容單片機(jī)c語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)。 ke

26、il c51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。另外重要的一點(diǎn)，keil c51生成的目標(biāo)代碼效率非常之 高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能 體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 c51工具包的整體結(jié)構(gòu)中，vision與ishell分別是c51 for windows和for dos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(ide)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用ide本身或其它編輯器編輯c或匯編源文件。然后分別由c51及a51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.obj)。目標(biāo)文件可由lib51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)c51連接定位生

27、成絕對(duì)目標(biāo)文件(.abs)。abs文件由oh51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的hex文件，以供調(diào)試器dscope51或tscope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì) 目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如eprom中。燒片基本原理：rst置高電平，然后向單片機(jī)串行發(fā)送編程命令。p1.7(sck)輸入移位脈沖，p1.6(miso)串行讀入數(shù)據(jù)，p1.5(mosi)串行寫(xiě)入命令或數(shù)據(jù)。4.2電子萬(wàn)年歷軟件流程及設(shè)計(jì)本論文中，軟件解決的主要問(wèn)題是對(duì)時(shí)間顯示、溫濕度測(cè)量及顯示、紅外的解碼、語(yǔ)音播放。4.2.1主程序設(shè)計(jì)及流程圖 圖11主程序流程圖首先對(duì)程序進(jìn)行初始化，包括對(duì)單片機(jī)中斷的初始化、各個(gè)輸入

28、輸出口初始化、dht11的初始化、紅外初始化、ds1302時(shí)間初始化。然后進(jìn)行溫濕度檢測(cè)、讀取時(shí)鐘并在液晶屏上顯示出來(lái)；接著判斷是否有鍵按下，如果有則執(zhí)行按鍵對(duì)應(yīng)的處理程序，如果沒(méi)有則等待。 4.2.2 時(shí)鐘部分 對(duì)ds1302的讀取時(shí)很重要的，首先要向其內(nèi)部的ram寫(xiě)入正確的初值，其內(nèi)部的80h, 82h, 84h, 86h, 88h, 8ah, 8ch, 8eh分別是代表寫(xiě)入的初始秒、分、時(shí)、年、月、日、星期等，我們只要向這幾個(gè)地址輸入初始值，然后ds1302就會(huì)自動(dòng)在這個(gè)初始時(shí)間上進(jìn)行計(jì)算并且把當(dāng)前的時(shí)間存放在其內(nèi)部ram中的81h, 83h, 85h, 87h, 89h, 8bh, 8

29、dh, 8fh中，當(dāng)我們想要得到正確的時(shí)間只需要單片機(jī)與其進(jìn)行串行通訊讀取上述地址即可。ds1302的讀寫(xiě)時(shí)序圖如下：圖12 ds1302的讀寫(xiě)時(shí)序圖ds1302 與cpu 的連接僅需要三條線(xiàn)，即sclk（7）、i/o(6）、rst（5）。vcc1 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并提供低功率的電池備份。 vcc2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運(yùn)用方式下vcc2連接到備份電源，以便在沒(méi)有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。ds1302 由vcc1或vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)vcc1大于vcc2+0.2v 時(shí)，vcc1 給ds1302 供電。當(dāng)vcc1小于vcc2時(shí)，ds1302 由

30、vcc2供電。數(shù)據(jù)輸入輸出在控制指令字輸入后的下一個(gè)sclk 時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫(xiě)入ds1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0 開(kāi)始。同樣，在緊跟8 位的控制指令字后的下一個(gè)sclk 脈沖的下降沿讀出ds1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0 位至高位7。通過(guò)對(duì)ds1302的輸入輸出可以對(duì)其進(jìn)行操作。 4.2.3 溫濕度部分data4 用于微處理器與dht11之間的通訊和同步,采用單總線(xiàn)數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說(shuō)明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,現(xiàn)讀出為零操作流程如下:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸40bit,高位先出。數(shù)據(jù)式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)

31、據(jù)+8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和用戶(hù)mcu發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后,dht11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后,dht11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶(hù)可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下,dht11接收到開(kāi)始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào),dht11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。 1、總線(xiàn)空閑狀態(tài)為高電平,主機(jī)把總線(xiàn)拉低等待dht11響應(yīng),主機(jī)把總線(xiàn)拉低必須大于18毫秒,保證dht11能檢測(cè)到起始信號(hào)。dht11接收到主機(jī)的開(kāi)始信號(hào)后,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)

32、信號(hào).主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后,延時(shí)等待20-40us后, 讀取dht11的響應(yīng)信號(hào),主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線(xiàn)由上拉電阻拉高。圖13 通訊過(guò)程 2、總線(xiàn)為低電平,說(shuō)明dht11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),dht11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后,再把總線(xiàn)拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開(kāi)始,高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見(jiàn)下面圖示.如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平,則dht11沒(méi)有響應(yīng),請(qǐng)檢查線(xiàn)路是否連接正常.當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，dht11拉低總線(xiàn)50us,隨后總線(xiàn)由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。圖14 數(shù)據(jù)傳送時(shí)序 4.2.4液晶顯示部分 圖1

33、5 讀寫(xiě)操作時(shí)序圖16 數(shù)據(jù)與命令時(shí)序3、基本操作時(shí)序 （1）讀狀態(tài)：輸入：rs=l,rw=h,e=h 輸出：d0d7=狀態(tài)字 （2）寫(xiě)指令：輸入：rs=l,rw=l, d0d7=指令碼，e=高脈沖 輸出：無(wú) （3）讀數(shù)據(jù)：輸入：rs=h,rw=h,e=h 輸出：d0d7=數(shù)據(jù) （4）寫(xiě)數(shù)據(jù)：輸入：rs=h,rw=l, d0d7=數(shù)據(jù)，e=高脈沖 輸出：無(wú)4、初始化過(guò)程（復(fù)位過(guò)程）指令：（1）延時(shí)15毫秒（2）寫(xiě)指令38h；顯示模式設(shè)置（3）寫(xiě)指令08h；顯示關(guān)閉（4）寫(xiě)指令01h；顯示清屏（5）寫(xiě)指令06h；顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置（6）寫(xiě)指令0ch；顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置4.2.5紅外遙控部分 單片機(jī)解

34、碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別“0”和“1”，從上面遙控碼“0”和“1”的波形圖中可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”均以0.56ms 的低電平開(kāi)始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.56ms，“1”為1.68ms，即“1”的高電平寬度是“0”的高電平寬度的3 倍。如果延時(shí)0.56ms，若讀到的電平為低，說(shuō)明該位為“0”，反之則為“1”。紅外按鍵處理流程圖：圖17 紅外按鍵處理流程圖軟件部分主要是通過(guò)模塊化調(diào)試，依次是時(shí)鐘芯片與液晶的結(jié)合，溫濕度傳感器與液晶的結(jié)合，時(shí)鐘芯片、溫濕度傳感器與液晶的結(jié)合，紅外線(xiàn)、時(shí)鐘芯片、溫度傳感器與液晶的結(jié)合，最后再加入語(yǔ)音部分實(shí)現(xiàn)整機(jī)的調(diào)試。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析5.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果本系統(tǒng)能

35、正常顯示時(shí)間、溫濕度；但是時(shí)間比標(biāo)準(zhǔn)的北京時(shí)間少1s，溫度誤差為2，濕度誤差為5%rh。在上述誤差的允許情況下，語(yǔ)音芯片能正常播報(bào)。紅外遙控也相對(duì)穩(wěn)定。5.2實(shí)驗(yàn)誤差分析在測(cè)量?jī)x器的實(shí)際使用中，造成誤差的來(lái)源很多，通常是多種誤差源綜合作用的結(jié)果。誤差主要來(lái)自以下四個(gè)方面： 1.時(shí)鐘誤差 本系統(tǒng)選用ds1302時(shí)鐘芯片，32768hz的晶振是引起芯片不穩(wěn)定的主要原因；還有就是編程賦的初值無(wú)法做到與實(shí)際時(shí)間的完全相同，因?yàn)橄螺d過(guò)程是需要時(shí)間的。2.電源造成的誤差 雖然系統(tǒng)采用直流電源供電，但電源不可避免地殘留一定的交流成分而形成噪聲信號(hào)。這些噪聲信號(hào)將會(huì)影響單片機(jī)的正常工作，即指令的正常執(zhí)行；在測(cè)

36、量通道中產(chǎn)生的干擾，就會(huì)使測(cè)量產(chǎn)生誤差。為了盡量減小噪聲，每個(gè)芯片的電源就近接退耦電容。 3. 環(huán)境、外部噪聲引起的誤差 單片機(jī)工作在一定的自然環(huán)境中，必存在著各種各樣的電磁能量的干擾，產(chǎn)生了系統(tǒng)正常工作不需要的信號(hào)，影響了單片機(jī)中指令的正常執(zhí)行，則可能使溫濕度傳感器對(duì)溫濕度的采集和紅外接收頭的解碼。4、 在電路板布線(xiàn)時(shí)，電路板的布局不合理、考慮得不夠周到、排列與線(xiàn)的粗細(xì)可能不合理使電路板自身產(chǎn)生相互影響。六、總結(jié)6.1 產(chǎn)品性能總結(jié)本系統(tǒng)采用了高性能stc89c52單片機(jī)作為核心芯片，充分利用了其高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了儀器的小型化和智能化。使儀器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。除此之外系統(tǒng)還增加了溫濕度采集及報(bào)警、語(yǔ)音播報(bào)時(shí)間、紅外遙控等功能，使萬(wàn)年歷多功能化。應(yīng)用程序以c語(yǔ)言編寫(xiě)，充分利用芯片資源，提高了測(cè)量精度和代碼執(zhí)行效率，減小了代碼容量，方便實(shí)現(xiàn)各種功能。但是本系統(tǒng)還有不足之外：1、 語(yǔ)音的音質(zhì)不夠好：應(yīng)采用音箱或其他音質(zhì)較好的設(shè)備。2、 溫濕度不夠精準(zhǔn)：應(yīng)選用較好的sht11。在本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上，可以再做適當(dāng)?shù)墓δ軘U(kuò)展，使本萬(wàn)年歷的功能更加完善，安全性更高