07通信工程論文

1、泉 州 師 范 學(xué) 院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 電子萬年歷的設(shè)計(jì)與制作 理工 學(xué) 院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專 業(yè) 2005 級 班學(xué)生姓名 吳偉 學(xué) 號 050303033 指導(dǎo)教師 洪清泉 職 稱 教授 完成日期 2009年5月 教務(wù)處 制目錄摘要 2關(guān)鍵詞 2引言 21、設(shè)計(jì)方案 . 22、硬件電路設(shè)計(jì) . 32.1 STC89C51主控制模塊 . 32.2 DS1302時(shí)鐘模塊 . 32.3 DS18B20溫度采集模塊 52.4 LCD1602顯示模塊 72.5 按鍵調(diào)整模塊 . 92.6 串口下載模塊 . 103、軟件設(shè)計(jì) . 11 3.1 軟件的總體流程圖 . 113.2 DS1302

2、時(shí)間讀取流程圖 . 123.3 DS18B20溫度讀取流程圖 . 123.4 按鍵調(diào)整流程圖 . 134、制作與調(diào)試 . 135、結(jié)束語 . 15致謝 . 16參考文獻(xiàn) . 16 電子萬年歷的設(shè)計(jì)與制作吳偉理工學(xué)院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 050303033指導(dǎo)教師洪清泉 教授【摘 要】 該電子萬年歷以單片機(jī)STC89C51為主控制核心，通過單片機(jī)控制時(shí)鐘芯片DS1302實(shí)現(xiàn)時(shí)間的讀??；溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)溫度的采集；液晶LCD1602實(shí)現(xiàn)時(shí)間和溫度的顯示；獨(dú)立式按鍵實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)整。文章主要介紹了該電子萬年歷的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)?！娟P(guān)鍵詞】 單片機(jī)；萬年歷；DS1302；DS18B20

3、引言隨著電子技術(shù)的發(fā)展，萬年歷目前已經(jīng)不再局限于以紙質(zhì)的形式出現(xiàn)。以電腦軟件或者電子產(chǎn)品形式出現(xiàn)的萬年歷被稱為電子萬年歷。與傳統(tǒng)紙質(zhì)的萬年歷相比，電子萬年歷得到了越來越廣泛的應(yīng)用。采用電子萬年歷來顯示時(shí)間已經(jīng)成為了一種時(shí)尚。本文提出了一種基于單片機(jī)的電子萬年歷的設(shè)計(jì)，以STC89C51作為主控制核心，與液晶LCD1602、時(shí)鐘芯片DS1302、溫度傳感器DS18B20、獨(dú)立式按鍵等模塊組成硬件系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)時(shí)間、溫度的顯示，以及時(shí)間的調(diào)整。1、設(shè)計(jì)方案圖1-1 電子萬年歷的糸統(tǒng)框圖（1）主控制模塊采用臺灣宏晶公司生產(chǎn)的單片機(jī)STC89C51作為主控制核心，其兼容51系列單片機(jī)（硬件引腳兼容，軟件

4、也兼容），而且具有ISP（在線編程）功能。一般可通過一個(gè)9針的串口和芯片MAX232等組成的ISP下載通道，實(shí)現(xiàn)程序直接從計(jì)算機(jī)下載到單片機(jī)STC89C51中。（2）時(shí)鐘模塊 采用DS1302，它是由美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的時(shí)鐘芯片，可對年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行精確的計(jì)數(shù)。（3）溫度采集模塊 采用DS18B20，它是由美國DALLAS公司推出的一種溫度傳感器芯片，它的測溫范圍為（-55125），與單片機(jī)連接簡單，減少了外部的硬件電路，可直接讀出被測溫度值。（4）按鍵調(diào)整模塊采用獨(dú)立式按鍵，一個(gè)I/O口接一個(gè)按鍵。當(dāng)電路所需要的按鍵較少時(shí)，可以采用獨(dú)立式按鍵，控制程

5、序也較簡單。（5）顯示模塊 采用LCD1602液晶顯示屏，它可以顯示兩行字符，每行16個(gè)字符，顯示內(nèi)容豐富。2、硬件電路設(shè)計(jì)2.1 STC89C51主控制模塊單片機(jī)最小系統(tǒng)確保單片機(jī)的正常工作，主要由晶振電路和復(fù)位電路組成。任何復(fù)雜的單片機(jī)糸統(tǒng)，都是在單片機(jī)最小系統(tǒng)這個(gè)基礎(chǔ)上通過添加模塊設(shè)計(jì)出來的。 圖2-1 單片機(jī)最小糸統(tǒng)單片機(jī)STC89C51，是40個(gè)引腳的雙列直插芯片,有4組8位共32個(gè)I/O口，分別是P0口（P0.0P0.7），P1口（P1.0P1.7），P2口（P2.0P2.7），P3口（P3.0P3.7）。I/O就是Input/Output的意思，也就是具有輸入和輸出的功能，所以又

6、叫雙向I/O口。（1）供電：單片機(jī)的引腳40要接電源端，采用+5V電源供電。（2）晶振電路： 單片機(jī)的引腳18和引腳19接外部晶振，晶振的頻率決定了單片機(jī)糸統(tǒng)的時(shí)鐘頻率。比如晶振的頻率選擇12MHZ，那么單片機(jī)工作的時(shí)鐘頻率就是12MHZ。單片機(jī)系統(tǒng)常用的晶振的頻率是11.0592MHZ，12MHZ。通常一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。 晶振上還要接兩個(gè)起振電容，可在2040pF間選取。本設(shè)計(jì)的晶振電路由1個(gè)12MHZ的晶振，2個(gè)33pF的起振電容組成。（3）復(fù)位電路： 單片機(jī)的引腳9是復(fù)位端。單片機(jī)糸統(tǒng)在剛上電時(shí)，或者是發(fā)生故障后，都要進(jìn)行復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用的復(fù)位電路，是如圖2

7、-1所示的按鍵手動復(fù)位電路。單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使引腳9上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)振蕩周期)以上的高電平。例如，時(shí)鐘頻率為12MHz，即每機(jī)器周期為1us，引腳9只需持續(xù)時(shí)間2us以上的高電平，就發(fā)生復(fù)位。（4）外部訪問允許端：單片機(jī)的引腳31，決定是訪問內(nèi)部存儲器還是外部存儲器。由于現(xiàn)在單片機(jī)內(nèi)部存儲器的容量都足夠大，基本都是從內(nèi)部存儲器讀取程序，即不需要擴(kuò)展外部存儲器，因此EA引腳應(yīng)該接高電平。但是，如果將EA引腳懸空，會導(dǎo)致程序執(zhí)行不正常。 2.2 DS1302時(shí)鐘模塊 DS1302的工作電壓為2.5V5.5V。引腳Vcc1為后備電源，引腳Vcc2為主電源。后備電源可選用3V的鈕扣

8、電池，這樣在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的繼續(xù)運(yùn)行。另外DS1302由Vcc1和Vcc2兩者中的較大者來供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc10.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。圖2-2 DS1302和單片機(jī)的硬件連接電路圖引腳X1和X2外接32.768kHz的晶振，晶振上可以不接兩個(gè)起振電容，但如果接兩個(gè)6pF的起振電容，會使晶振的振蕩頻率更加穩(wěn)定。引腳（復(fù)位線），引腳SCLK（時(shí)鐘線）和引腳I/O（數(shù)據(jù)線）分別與單片機(jī)的I/O口相連。要正確控制DS1302產(chǎn)生時(shí)鐘信號，首先要清楚DS1302的控制字、寄存器、以及讀/寫時(shí)序。（1） DS1

9、302的控制字 DS1302的控制字如表2-1所示?？刂谱止?位，“位7”必須是邏輯1，若為0則數(shù)據(jù)不能寫入或讀取。“位6”為0表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，若為1則表示存取RAM數(shù)據(jù)。“位5”到“位1”（A4A0），表示操作單元的地址，如00000表示秒寄存器，00110表示年寄存器。“位0”為0表示要進(jìn)行寫操作，為1則表示進(jìn)行讀操作，DS1302的控制字總是從最低位開始輸入/出。（2） DS1302的寄存器DS1302共有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)與時(shí)間有關(guān)，如表2-1所示。如寫操作80H就是把數(shù)據(jù)寫入DS1302的秒寄存器，而讀操作81H就是把數(shù)據(jù)從DS1302的秒寄存器中讀出。我們要讀取的時(shí)間數(shù)

10、據(jù),就是從相應(yīng)的寄存器中讀取出來的。我們要調(diào)整時(shí)間時(shí)，就是把時(shí)間數(shù)據(jù)寫入到相應(yīng)的寄存器中。表2-1 控制字與時(shí)間寄存器(3) DS1302的讀寫時(shí)序DS1302的時(shí)間數(shù)據(jù)讀/寫時(shí)序圖，分別如圖2-3和2-4所示。只有當(dāng)為高電平時(shí)，才允許對DS1302進(jìn)行讀/寫操作。圖2-3 DS1302的讀時(shí)序圖DS1302的讀操作：在剛開始的8個(gè)SCLK周期，從低位（位0）到高位（位7）依次輸出8位控制字（讀操作命令），如81H。在接下來的8個(gè)SCLK周期中的每個(gè)脈沖的下降沿，數(shù)據(jù)從低位（位0）到高位（位7）依次通過DS1302的I/O口輸出，這樣就能實(shí)現(xiàn)對時(shí)間的讀取。圖2-4 DS1302的寫時(shí)序圖DS1

11、302的寫操作：在剛開始的8個(gè)SCLK周期，從低位（位0）到高位（位7）依次輸出8位控制字（寫操作命令），如80H。在接下來的8個(gè)SCLK周期中的每個(gè)脈沖的上升沿，數(shù)據(jù)從低位（位0）到高位（位7）依次通過DS1302的I/O口輸入，這樣就能實(shí)現(xiàn)對時(shí)間的調(diào)整。2.3 DS18B20溫度采集模塊圖2-5 DS18B20和單片機(jī)的硬件連接電路圖DS18B20的工作電壓為3V5V。其內(nèi)部的高速緩存RAM，是9個(gè)字節(jié)的存儲器，如表2-2所示。第6、7、8個(gè)字節(jié)保留不使用。第9個(gè)字節(jié)是前面8個(gè)字節(jié)的CRC檢驗(yàn)碼，用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，保證通信數(shù)據(jù)的正確性。第3個(gè)和第4個(gè)字節(jié)，是非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL的易

12、失性拷貝，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。表2-2 高速緩存RAM 溫度傳感器測得的溫度值，以16位二進(jìn)制數(shù)表示，低8位存放于高速緩存RAM的第1個(gè)字節(jié)，高8位存放于高速緩存RAM的第2個(gè)字節(jié)。讀DS18B20的數(shù)據(jù)時(shí)，低位在前，高位在后。這16位二進(jìn)制數(shù)的最前面5位表示溫度的正負(fù)，若S=0表示測得的溫度大于或等于0，若S=1表示測得的溫度小于0。 溫度為正時(shí)，將測得的溫度值所表示的二進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，再乘以0.0625，就可以得到實(shí)際的溫度值。溫度為負(fù)時(shí)，將測得的溫度值所表示的二進(jìn)制數(shù)，取反加1先變成原碼，然后轉(zhuǎn)成十進(jìn)制數(shù)，再乘以0.0625，就可以得到實(shí)際的溫度值。如二進(jìn)制數(shù)0000 0001

13、 1001 0001，除前5位符號位外，先轉(zhuǎn)成十進(jìn)制數(shù)得401，再乘以0.0625得25.0625，因?yàn)?6位二進(jìn)制數(shù)的前5位是0，所以實(shí)際溫度為+25.0625度。如二進(jìn)制數(shù)1111 1100 1001 0000，除前5位符號位外，先取反加1得011 0111 0000，轉(zhuǎn)成十進(jìn)制數(shù)得880，再乘以0.0625得55，因?yàn)?6位二進(jìn)制數(shù)的前5位是1，所以實(shí)際溫度為-55度。表2-3 DS18B20溫度數(shù)據(jù)表由于DS18B20是在一根I/O線上進(jìn)行通信，因此有著嚴(yán)格的通信協(xié)議，該通信協(xié)議定義了幾種信號：復(fù)位脈沖、存在脈沖、寫0、寫1、讀0、讀1。所有這些信號，除存在脈沖是由DS18B20（從機(jī)

14、）發(fā)出的外，其余都是由單片機(jī)（主機(jī)）發(fā)出的。（1） DS18B20的復(fù)位操作 單片機(jī)和DS18B20間的任何通信都需要以初始化過程開始。初始化過程就是單片機(jī)發(fā)出一個(gè)復(fù)位脈沖，跟著如果檢測到DS18B20的存在脈沖，表明DS18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。 具體的初始化過程，主機(jī)首先發(fā)出一個(gè)480960us的低電平脈沖，然后釋放總線變?yōu)楦唠娖?，并在隨后的480us的時(shí)間內(nèi)對總線進(jìn)行檢測。如果有低電平出現(xiàn)，說明總線上有DS18B20已做出應(yīng)答。若無低電平出現(xiàn)一直都是高電平，說明總線上無DS18B20應(yīng)答。作為從機(jī)的DS18B20在一上電后，就一直在檢測總線上是否有480960us的低電平（復(fù)位

15、脈沖）出現(xiàn)。若有就在總線轉(zhuǎn)為高電平后等待1560us后，將總線電平拉低60240us作為存在脈沖做出響應(yīng)，告訴主機(jī)DS18B20已做好準(zhǔn)備。若沒有檢測到就一直在檢測等待。圖2-6 初始化過程“復(fù)位脈沖”和“存在脈沖” （2） DS18B20的讀操作 讀周期最短為60us。對于讀操作分為讀0和讀1操作兩個(gè)過程。若從機(jī)要往總線送出0，在主機(jī)把總線拉低1us后，則繼續(xù)拉低電平最少15us。若從機(jī)要往總線送出1，在主機(jī)把總線拉低1us后，就釋放總線為高電平，一直到讀周期結(jié)束。而作為主機(jī)的單片機(jī)，必須在讀周期開始的15us內(nèi)，對總線進(jìn)行采樣，在采樣時(shí)間內(nèi)總線若為高電平則表示讀1，在采樣時(shí)間內(nèi)總線若為低電

16、平則表示讀0。 圖2-7 DS18B20的讀操作時(shí)序（3） DS18B20的寫操作 寫周期最短為60us，最長不超過120us。對于寫操作也分為寫0和寫1操作兩個(gè)過程。若主機(jī)想寫0，在主機(jī)先把總線拉低1us后，則繼續(xù)拉低電平最少60us直至寫周期結(jié)束，然后釋放總線為高電平。若主機(jī)想寫1，在主機(jī)先把總線拉低1us后，就釋放總線為高電平，一直到寫周期結(jié)束。而作為從機(jī)的DS18B20則在檢測到總線被拉低15us后，在緊接著的15us45us開始對總線采樣，在采樣時(shí)間內(nèi)總線若為高電平則表示寫1，在采樣時(shí)間內(nèi)總線若為低電平則表示寫0。 圖2-8 DS18B20的寫操作時(shí)序2.4 LCD1602顯示模塊

17、除了P0口外，其余的P1，P2，P3口均有內(nèi)置的上拉電阻，為了保證P0口的外圍器件的正常工作，所以P0口在外接LCD1602的同時(shí)，還要外接上拉電阻，本設(shè)計(jì)采用一個(gè)排阻。 LCD1602可以顯示2行，每行16個(gè)字符，每個(gè)字符用5x7點(diǎn)陣表示，采用+5V電源供電，外圍電路配置簡單。圖2-9 LCD1602和單片機(jī)的硬件連接電路圖（1）LCD1602的引腳說明引腳3（VO）為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高。引腳4（RS）為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。引腳5（R/W）為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS和 R/

18、W共同為低電平時(shí)可以寫入指令。當(dāng) RS為高電平，R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。引腳6（E）為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。引腳714（D0D7）為8 位雙向數(shù)據(jù)口。（2）LCD1602的字符顯示LCD1602中有DDRAM、CGROM和CGRAM三個(gè)存儲器。 CGROM是常用字符存儲器，存儲了190個(gè)不同的點(diǎn)陣字符，如圖2-10所示。字符代碼0x200x7F為標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼，字符代碼0xA00xFF為日文字符和希臘文字符，其余字符代碼0x100x1F及0x800x9F沒有定義。每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母"W"的代碼是0

19、101 0111（0x57）。 DDRAM是顯示數(shù)據(jù)存儲器，對應(yīng)LCD1602兩行的顯示地址，用來存儲待顯示的字符代碼。LCD1602第一行的顯示地址是0x00H0x27H，第二行的顯示地址是0x40H0x67H。例如想要在第1行，第2個(gè)位置顯示一個(gè)字符"W"，就是在DDRAM中的0x01H地址中寫入"W"的代碼。 圖 2-10 CGROM常用字符存儲器表CGRAM是自定義字符存儲器，從CGROM常用字符存儲器表上可以看到，它在表的最左邊一列，可以允許用戶自定義字符，從上往下看有8個(gè)字符代碼可用。 CGRAM的指令碼規(guī)定，8位數(shù)據(jù)從左到右起前面2位固定為

20、01，中間3位（000111）表示可定義8個(gè)字符代碼，后面3位（000111）表示字符代碼的地址。如果要自定義溫度符號""，簡單的漢字"年"，"月"，"日"，它們的CGRAM地址、代碼如圖2-11所示。 圖2-11 自定義字符的方法2.5按鍵調(diào)整模塊按鍵的種類很多，不過原理基本相似，本設(shè)計(jì)采用四腳輕觸開關(guān)。單片機(jī)通過檢測相應(yīng)引腳上，按鍵的電平變化，來判斷是否有按鍵閉合。例如P2.0引腳上的電平為低時(shí)，則表示有按鍵閉合。反之，則表明沒有按鍵閉合。但是，由于按鍵本身的機(jī)械特性，一個(gè)按鍵在閉合時(shí)不會馬上穩(wěn)定地接通，在釋放

21、時(shí)也不會馬上地?cái)嚅_。因?yàn)樵陂]合及釋放按鍵的瞬間均伴隨有一連串的抖動，如圖2-12 所示。這一連串抖動時(shí)間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5ms10ms。按鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次，為確保單片機(jī)對按鍵的一次閉合僅作一次處理，應(yīng)該去除按鍵抖動。圖2-12 按鍵的抖動去除按鍵抖動，有硬件和軟件兩種方法。一般不采用硬件來去除按鍵的抖動，因?yàn)橐黾宇~外的硬件開銷。常用軟件來去除按鍵的抖動，方法是當(dāng)檢測出按鍵閉合后，先執(zhí)行一個(gè)5ms10ms的延時(shí)程序，讓前沿抖動消失后再一次檢測按鍵的狀態(tài)，如果按鍵仍保持閉合狀態(tài)電平，則確定真正有按鍵閉合。當(dāng)檢測到按鍵釋放后，也先執(zhí)行一個(gè)5ms10ms的延時(shí)程序，讓

22、后沿抖動消失后才轉(zhuǎn)入該按鍵相應(yīng)的處理程序。本設(shè)計(jì)的四個(gè)按鍵主要是用于時(shí)間的調(diào)整，如圖從上到下的功能，分別是“進(jìn)入調(diào)整模式”，“調(diào)整位時(shí)間加1”，“調(diào)整位時(shí)間減1”，“退出調(diào)整模式”。 圖2-13 按鍵與單片機(jī)的硬件連接電路圖2.6 串口下載模塊在電路板上，信號的傳輸通常是以TTL電平為基礎(chǔ)的。簡單的說，就是用5V表示1，0V表示0，基本上大部分的芯片也都是以這種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。而RS232信號的傳輸標(biāo)準(zhǔn)是用-3V-15V表示1，+3V+15V表示0，這樣就需要有一個(gè)電路或一個(gè)芯片來進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換，也就是把RS232電平信號轉(zhuǎn)換成TTL電平信號。這樣，就能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間的通信?？梢赃x用MAX

23、232芯片，它的作用是把串口RS232電平信號，轉(zhuǎn)換為單片機(jī)所用的TTL電平信號。MAX232使用+5V電源供電。MAX232的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分：第一部分是電荷泵電路。由引腳1、2、3、4、5、6外接4只電容構(gòu)成。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由引腳7、8、9、10和引腳11、12、13、14各構(gòu)成兩路數(shù)據(jù)通道。其中引腳13（R1IN）、引腳12（R1OUT）、引腳11（T1IN）、引腳14（T1OUT）做為第一數(shù)據(jù)通道。引腳8（R2IN）、引腳9（R2OUT）、引腳10（T2IN）、引腳7（T2OUT）做為第二數(shù)據(jù)通道。第三部分是供電。引腳15GND、引腳16VCC（+5V）。圖2-14

24、MAX232與單片機(jī)、串口之間的硬件連接電路圖9針串口RS232，一般只用其中的引腳2（接收數(shù)據(jù)RXD）、引腳3（發(fā)送數(shù)據(jù)TXD）、引腳5（地線GND）即可滿足通訊的要求。要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和單片機(jī)STC89C51之間的通信，首先應(yīng)該用KeilC編程軟件，把程序編譯成“.hex”文件，然后再通過STC-ISP程序下載軟件，把“.hex”文件下載到單片機(jī)中。如圖2-15是STC-ISP軟件的界面，主要通過五個(gè)步驟來完成“.hex”文件的下載。第一步是選擇單片機(jī)的型號為STC89C51，第二步是加載編譯好的“.hex”文件，第三步和第四步按照默認(rèn)即可，第五步先點(diǎn)擊“Download/下載”，當(dāng)它提示“仍

25、在連接中，請給MCU（單片機(jī)）上電”時(shí)，再給單片機(jī)上電復(fù)位，這樣程序就可以從計(jì)算機(jī)下載到單片機(jī)STC89C51中。這樣做的最大好處就是單片機(jī)具有在線編程功能，在調(diào)試程序時(shí)，不用把單片機(jī)頻繁剝離工作環(huán)境，以免多次拔插單片機(jī)造成其引腳的損壞。 圖2-15 STC-ISP軟件界面3.軟件設(shè)計(jì)3.1 軟件的總體流程圖C語言是一種結(jié)構(gòu)化的高級語言。它的優(yōu)點(diǎn)是有功能豐富的庫函數(shù)，運(yùn)算速度快，可讀性好，可移植性強(qiáng)，是被普遍使用的一種計(jì)算機(jī)語言。缺點(diǎn)是占用資源較多，執(zhí)行效率沒有匯編語言的高。此外，C語言還具有完整的程序模塊結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法提供了有力的保障。因此，使用C語言進(jìn)行程序設(shè)

26、計(jì)已經(jīng)成為軟件開發(fā)的一個(gè)主流。本設(shè)計(jì)所有的程序都是在Keil C環(huán)境下，用C語言完成編寫和調(diào)試的。對DS1302的時(shí)間讀取程序，對DS18B20的溫度讀取程序，對按鍵的時(shí)間調(diào)整程序，對LCD1602的顯示時(shí)間和溫度程序，都寫成模塊的形式，方便調(diào)用和調(diào)試。軟件的總體流程圖如圖3-1所示。程序首先對LCD1602、DS1302、DS18B2進(jìn)行初始化，然后單片機(jī)從DS1302讀取時(shí)間，從DS18B20讀取溫度，最后再通過LCD1602顯示出來。圖3-1 軟件的總體流程圖3.2 DS1302時(shí)間讀取流程圖DS1302的初始化，依次先在秒寄存器、分寄存器、時(shí)寄存器、日寄存器、月寄存器、周寄存器、年寄存

27、器中寫入時(shí)間的初始值，然后單片機(jī)再從秒寄存器、分寄存器、時(shí)寄存器、日寄存器、月寄存器、周寄存器、年寄存器中讀出時(shí)間的初始值，經(jīng)由LCD1602顯示出來。當(dāng)通過按鍵來調(diào)整時(shí)間時(shí)，就是在相應(yīng)的寄存器中寫入調(diào)整后的時(shí)間值，然后單片機(jī)再從相應(yīng)的寄存器中讀出調(diào)整后的時(shí)間值，經(jīng)由LCD1602顯示調(diào)整后的時(shí)間。圖3-2 時(shí)間讀取的流程圖3.3 DS18B20溫度讀取流程圖 首先初始化DS18B20，跳過讀DS18B20的序列號，因?yàn)橹皇褂靡粋€(gè)DS18B20來讀取溫度，若同時(shí)使用多個(gè)的DS18B20，那么就要讀DS18B20的序列號，這樣才能區(qū)分是哪個(gè)DS18B20測得的溫度。接著啟動溫度轉(zhuǎn)換，溫度轉(zhuǎn)換需要

28、一些時(shí)間，所以做了一些延時(shí)。然后再初始化DS18B20，跳過讀DS18B20的序列號，最后讀取溫度。 圖3-3 溫度讀取的流程圖3.4 按鍵調(diào)整流程圖 調(diào)整時(shí)間用到4個(gè)按鍵，按鍵功能分別是“進(jìn)入調(diào)整模式”，“調(diào)整位時(shí)間加1”，“調(diào)整位時(shí)間減1”，“退出調(diào)整模式”。按鍵名稱分別定義為“Key1”，“Key2”，“Key3”，“Key4”。按Key1，進(jìn)入秒調(diào)整位，此時(shí)秒調(diào)整位會閃爍，表示該調(diào)整位可以被賦值，接著按Key2或者Key3可對調(diào)整位進(jìn)行加或減。要調(diào)整其它調(diào)整位，可再按Key1進(jìn)行選擇，時(shí)間全部調(diào)整好后，按Key4確認(rèn)退出。按鍵調(diào)整的流程圖，如圖3-4所示。圖3-4 按鍵調(diào)整流程圖4、制

29、作與調(diào)試 1）制作電路板的一般步驟： 用Protel99繪出電子萬年歷的原理圖和PCB板圖； 把PCB板圖轉(zhuǎn)成pdf的文件形式，這樣方便激光打印把PCB板圖機(jī)打印到敷臘紙（不干膠下面的襯紙）上，變成碳膜走線圖； 用鐵絲球擦去單面敷銅板表面的氧化層，再用電熨斗把碳膜走線圖熨燙到單面敷銅板上； 把印有碳膜走線圖的單面敷銅板，放到三氯化鐵溶液中進(jìn)行腐蝕后，變成銅膜走線電路板； 電路板上的焊盤經(jīng)過鉆孔后，就可以把電子元器件焊接到電路板上。 2）在制作完成電路板的過程中，出現(xiàn)過以下的問題： 第一次用激光打印機(jī)打印出來的碳膜走線圖，明顯小于實(shí)際大小，導(dǎo)致多數(shù)電子元器件沒法焊接到電路板上；后來打印時(shí)設(shè)置成按

30、“實(shí)際大小”打印，問題就解決了。 由于DS1302的32.768KHZ晶振，體積極小，而且引腳極短，很難焊接到電路板上；后來就把剪下的電阻引腳，用焊錫焊接來加長晶振的引腳。 用數(shù)字萬用表的二極管檔，檢查銅膜走線電路板時(shí)，發(fā)現(xiàn)某些地方存在斷路的現(xiàn)象，這是由于這些地方的銅膜走線斷開了，后來用焊錫把斷開處焊接上，電路就導(dǎo)通了。 所有的電子元器件都焊接完成后，把芯片插入到相應(yīng)的插槽中，整個(gè)硬件糸統(tǒng)就完成了。當(dāng)把USB電源線插入到電路板上的電源端子，打開開關(guān)對電路板進(jìn)行供電時(shí)，發(fā)現(xiàn)二極管指示燈沒有亮，起初以為是加在二極管上的限流電阻太大了，結(jié)果不是，仔細(xì)檢查了PCB板圖發(fā)現(xiàn)電源端子的封裝有誤，接電源的引

31、腳和接地的引腳顛倒了。后來在電路板上多鉆出了兩個(gè)孔洞，用導(dǎo)線把電源端子的引腳引到電源和接地處。3）通過程序控制相應(yīng)的芯片，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)硬件電路的功能，程序主要是在Keil C下編譯與調(diào)試的。首先把DS18B20的讀取程序，DS1302的讀取程序，LCD1602的顯示程序，還有按鍵的時(shí)間調(diào)整程序，分成模塊分別進(jìn)行調(diào)試，直到各部分能正常實(shí)現(xiàn)它的功能。然后再各個(gè)模塊的程序整合在一起，通過調(diào)用相應(yīng)模塊的程序來實(shí)現(xiàn)整個(gè)硬件電路的功能。4）在程序的調(diào)試過程中，主要出現(xiàn)過以下幾個(gè)問題：調(diào)試DS1302的程序時(shí)，時(shí)間和日期出現(xiàn)過全部顯示“85”的現(xiàn)象，后來經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)是DS1302時(shí)鐘線（CLK），DS1

32、302復(fù)位線（RST）引腳定義對調(diào)了，改正后應(yīng)該分別接單片機(jī)的P1.5和P1.7。sbit DS1302_CLK = P15; /DS1302時(shí)鐘線sbit DS1302_IO = P16; /DS1302數(shù)據(jù)線sbit DS1302_RST = P17; /DS1302復(fù)位線調(diào)試DS18B20的程序時(shí)，測得的溫度顯示為0，后來仔細(xì)檢查后，如下面的程序片段所示，在DS18B20啟動溫度轉(zhuǎn)換，做一些延時(shí)后，不小心遺漏了后面的DS18B20第二次初始化，添加后溫度就能正常顯示了。void ReadTemp(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsig

33、ned char t=0;Initial_DS18B20(); /初始化DS18B20 （第一次）WriteOneChar(0xCC); /ROM指令，跳過讀DS18B20序列號WriteOneChar(0x44); / 啟動溫度轉(zhuǎn)換delay_18B20(100); / 延時(shí)Initial_DS18B20();/初始化DS18B20 （第二次）WriteOneChar(0xCC); /ROM指令，跳過讀DS18B20序列號WriteOneChar(0xBE); /RAM指令，讀取高速緩存RAM中的溫度值delay_18B20(100);a=ReadOneChar(); /讀取溫度值低位b=R

34、eadOneChar(); /讀取溫度值高位temp_value=b<<4;temp_value+=(a&0xf0)>>4; 編程使LCD1602顯示簡單漢字“年、月、日”時(shí)，出現(xiàn)過日期顯示不正常的現(xiàn)象，后來經(jīng)過考慮，把原先存放在同一個(gè)數(shù)組里面的日期，改成用三個(gè)數(shù)組分別來存放日期的年份、月份、日子，就能正常顯示日期了。uchar DateString13; / 數(shù)組1存放年份uchar DateString23; / 數(shù)組2存放月份uchar DateString33; / 數(shù)組3存放日子uchar TimeString9; / 用一個(gè)數(shù)組存放時(shí)間的時(shí)、分、秒數(shù)

35、據(jù) 以下是抽取出來的LCD1602顯示簡單漢字的程序片段：uchar code self_table =0x08,0x0f,0x12,0x0f,0x0a,0x1f,0x02,0x00,/年0x1f,0x11,0x1f,0x11,0x1f,0x11,0x11,0x00,/月0x1f,0x11,0x11,0x1f,0x11,0x11,0x1f,0x00,/日0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00/.c ; / 自定義字符代碼LCD1602_write_com(0x40); / CGRAM起始地址for(s=0;s<40;s+)LCD1602_write

36、_data(self_tables); / 調(diào)用自定義字符代碼LCD1602_set_postion(2 ,0); for(s=0;s<1;s+)LCD1602_write_data(0);/ 在LCD1602的第二行的第三位顯示漢字“年”LCD1602_set_postion(5 ,0);for(s=1;s<2;s+)LCD1602_write_data(1);/ 在LCD1602的第二行的第六位顯示漢字“月”LCD1602_set_postion(8 ,0);for(s=2;s<3;s+)LCD1602_write_data(2); / 在LCD1602的第二行的第九位顯

37、示漢字“日”圖4-1 LCD1602的顯示界面5、結(jié)束語基于單片機(jī)STC89C51制作的電子萬年歷，是在控制DS1302顯示時(shí)間的基礎(chǔ)上，通過增加獨(dú)立式按鍵對時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，增加DS18B20對環(huán)境溫度進(jìn)行測量，增加串口下載對程序進(jìn)行在線編程，擴(kuò)展改進(jìn)而來的。本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)主要是，功能多，能實(shí)現(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒、溫度的直觀顯示，而且通過按鍵能夠?qū)r(shí)間進(jìn)行調(diào)整。功耗低，只需要3節(jié)串聯(lián)的干電池對其進(jìn)行供電，就能驅(qū)動它正常工作很長一段時(shí)間。其實(shí)，電子萬年歷還有很多功能可以擴(kuò)展，比如設(shè)置鬧鈴，或者語音報(bào)時(shí)等。當(dāng)然每增加一項(xiàng)功能，程序相應(yīng)地也會增加許多，而且整合起來也有難度。這也是由于自己能力所限，沒能做到更多的擴(kuò)展，但是相信自己能力如果再提高的話，一定可以做出更有質(zhì)量、功能更多的電子萬年歷來。致謝感謝我的導(dǎo)師洪清泉教授。洪老師從一開始的論文方向的選定，到最后的整篇論文的完成，都非常耐心地對我進(jìn)行了指導(dǎo)，給我提出了很多的建議，告訴我論文中應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問題，同時(shí)他還細(xì)心地給