單片機(jī)萬(wàn)年歷畢業(yè)論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目 基于單片機(jī)的萬(wàn)年歷設(shè)計(jì) 學(xué) 院 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院 年 級(jí) 06 專 業(yè) 自動(dòng)化 論文提交日期 2010-5-2 基于單片機(jī)的萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)摘 要本文研究的萬(wàn)年歷系統(tǒng)擬用STC89C52單片機(jī)控制，以DS1302時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)、DS18B20采集溫度、1602液晶屏顯示。系統(tǒng)主要由溫度傳感器電路，單片機(jī)控制電路，顯示電路以及校正電路四個(gè)模塊組成。本文闡述了系統(tǒng)的硬件工作原理，所應(yīng)用的各個(gè)接口模塊的功能以及其工作過(guò)程，論證了設(shè)計(jì)方案理論的可行性。系統(tǒng)程序采用C語(yǔ)言編寫,經(jīng)Keil軟件進(jìn)行調(diào)試后在Proteus軟件中進(jìn)行仿真，可以顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒和溫度并具有校準(zhǔn)功能和

2、與即時(shí)時(shí)間同步的功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明此萬(wàn)年歷實(shí)現(xiàn)后具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)潔等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的開展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。關(guān)鍵詞：萬(wàn)年歷 單片機(jī) 仿真 目 錄第一章 緒論1課題研究的意義1本課題主要的研究工作1研究?jī)?nèi)容1論文章節(jié)安排2本章小結(jié)2第二章 單片機(jī)的概述3單片機(jī)的定義和特點(diǎn)3單片機(jī)的定義3單片機(jī)的特點(diǎn)3單片機(jī)的開展現(xiàn)狀和趨勢(shì)4單片機(jī)的開展現(xiàn)狀4單片機(jī)的開展趨勢(shì)52.3編程語(yǔ)言的選擇52.4本章小結(jié)6第三章 設(shè)計(jì)要求和方案論證7設(shè)計(jì)要求7單片機(jī)芯片的選擇方案和論證7顯示模塊選擇方案和論證7時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證8溫度傳感器的選擇方案與論證8電路設(shè)計(jì)最終方案

3、決定9本章小結(jié)9第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)10電路設(shè)計(jì)框圖10系統(tǒng)硬件概述10主要單元電路的設(shè)計(jì)114.3.1 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介114.3.2單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì)134.3.3時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)154.3.4溫度傳感器電路設(shè)計(jì)164.3.5獨(dú)立式鍵盤設(shè)計(jì)194.3.6顯示模塊的設(shè)計(jì)19本章小結(jié)21第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)22程序流程圖22系統(tǒng)總流程圖22溫度程序流程圖23時(shí)鐘程序流程圖245.1.4液晶顯示程序流程圖25程序的設(shè)計(jì)265.2.1 DS18B20測(cè)溫程序26讀寫DS1302程序27液晶顯示程序29本章小結(jié)29第六章 仿真與調(diào)試30軟件簡(jiǎn)介30 Keil軟件簡(jiǎn)介306.

4、1.2 Proteus ISIS簡(jiǎn)介306.2 Keil軟件調(diào)試流程316.3 Proteus軟件運(yùn)行流程336.4 萬(wàn)年歷的功能仿真356.5 硬件調(diào)試結(jié)果356.6本章小結(jié)39第七章 總結(jié)與展望40參考文獻(xiàn)41附錄一：系統(tǒng)電路圖42附錄二：系統(tǒng)PCB板43附錄三：系統(tǒng)程序.44致謝57第一章 緒論課題研究的意義萬(wàn)年歷是我國(guó)古代傳說(shuō)中最古老的一部太陽(yáng)歷。為紀(jì)念歷法編撰者萬(wàn)年功績(jī)，便將這部歷法命名為“萬(wàn)年歷。而現(xiàn)在所使用的萬(wàn)年歷，實(shí)際上就是記錄一定時(shí)間范圍內(nèi)比方100年或更多的具體陽(yáng)歷或陰歷的日期的年歷，方便有需要的人查詢使用，與原始?xì)v法并無(wú)直接聯(lián)系。而隨著微電子技術(shù)的高速開展，人類用于計(jì)時(shí)的

5、工具也在不斷開展更新，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)使得萬(wàn)年歷有了新的開展方向。單片機(jī)以其體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、家用電器、通信設(shè)備、信息處理、尖端武器等各種測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭，單片機(jī)開發(fā)技術(shù)已成為電子信息、電氣、通信、自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)。目前世界上單片機(jī)年產(chǎn)量已達(dá)十多億片，通常是當(dāng)年微處理器產(chǎn)量的4-5倍以上。用最少的芯片就能實(shí)現(xiàn)最強(qiáng)大的功能，這是將來(lái)電子產(chǎn)品的主流方向，它將無(wú)可置疑地一步步取代其它同類產(chǎn)品，其數(shù)量之大和應(yīng)用面之廣，是其它任何類型的計(jì)算機(jī)所無(wú)法比較的。以基于單片機(jī)的萬(wàn)年歷作為設(shè)計(jì)的課題，因?yàn)樗泻芎玫拈_放性和可發(fā)揮性，對(duì)作者的要求比

6、較高，不僅考察了對(duì)單片機(jī)的掌握能力而且強(qiáng)調(diào)了對(duì)單片機(jī)擴(kuò)展的應(yīng)用。另外液晶顯示的萬(wàn)年歷已經(jīng)越來(lái)越流行，特別適合在家庭居室、辦公室、大廳、會(huì)議室、車站和廣場(chǎng)等地方使用，它具有顯示清晰直觀、走時(shí)準(zhǔn)確、可以進(jìn)行夜視等功能，并且還可以擴(kuò)展出其它多種功能。所以，電子萬(wàn)年歷作為設(shè)計(jì)課題很有價(jià)值。本課題主要的研究工作本論文主要研究基于單片機(jī)的萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)。當(dāng)程序執(zhí)行后，LCD顯示即時(shí)時(shí)間、年月日、星期、溫度。設(shè)置3個(gè)操作鍵：K1：設(shè)置鍵；K2：上調(diào)鍵；K3：下調(diào)鍵。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：1、了解單片機(jī)技術(shù)的開展現(xiàn)狀，熟悉萬(wàn)年歷各模塊的工作原理；2、選擇適當(dāng)?shù)男酒驮骷?，確定系統(tǒng)電路，繪制電路原理圖，尤其是各接口電

7、路；3、熟悉單片機(jī)使用方法和C語(yǔ)言的編程規(guī)那么，編寫出相應(yīng)模塊的應(yīng)用程序；4、分別在各自的模塊中調(diào)試出對(duì)應(yīng)的功能，在Proteus軟件上進(jìn)行仿真。研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)目標(biāo)：使基于STC89C52單片機(jī)的萬(wàn)年歷實(shí)現(xiàn)以下四個(gè)功能：1、具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等功能；2、具備年、月、日、星期、時(shí)、分、秒校準(zhǔn)功能；3、具有與即時(shí)時(shí)間同步的功能；4、具有顯示溫度的功能；論文章節(jié)安排：第一章：緒論是介紹了基于STC89C52單片機(jī)的萬(wàn)年歷研究意義，重點(diǎn)闡述了本課題的研究?jī)?nèi)容和研究工作。第二章：?jiǎn)纹瑱C(jī)的概述主要闡述了單片機(jī)系統(tǒng)的定義以及單片機(jī)系統(tǒng)的開展現(xiàn)狀和開展趨勢(shì)。因?yàn)橹挥袑?duì)單片機(jī)有了更深入的了解，才能設(shè)

8、計(jì)出更好的單片機(jī)控制系統(tǒng)。本章的結(jié)尾是對(duì)單片機(jī)C語(yǔ)言編程的介紹。第三章：主要介紹了設(shè)計(jì)要求和課題器件選擇的論證方案。第四章：硬件根底中主要描述了萬(wàn)年歷的各個(gè)模塊的硬件設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合各個(gè)元器件和相應(yīng)的硬件原理圖進(jìn)行分析，最后展示為了實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)所需要的全部硬件根底。第五章：軟件根底主要羅列了實(shí)現(xiàn)萬(wàn)年歷各個(gè)功能的C語(yǔ)言程序的流程圖，并分別對(duì)其進(jìn)行了解釋和分析，最后把各個(gè)C語(yǔ)言子程序在巧妙結(jié)合在一起，共同控制整個(gè)系統(tǒng)，也就形成了實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)所需要的所有軟件根底。第六章：主要對(duì)Keil軟件Proteus軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并給出了關(guān)于Proteus軟件仿真調(diào)試萬(wàn)年歷的過(guò)程。最后簡(jiǎn)要的介紹了硬件調(diào)試中的

9、問(wèn)題和解決方法。第七章：主要是對(duì)本次實(shí)驗(yàn)研究的總結(jié)，提出本次實(shí)驗(yàn)的缺乏之處以及相應(yīng)的改良方法，以便后人繼續(xù)深入研究。本章是論文的緒論局部，著重介紹了萬(wàn)年歷的研究意義。然后介紹了本文所要解決的實(shí)際問(wèn)題及意義，以及要電子萬(wàn)年歷系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能和方法。最后簡(jiǎn)單地描述了本論文的整體框架和論文章節(jié)的安排。第二章 單片機(jī)的概述目前單片機(jī)滲透到了我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的平安保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及遠(yuǎn)程控制玩具

10、、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域中的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，因而在許多行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用，并且在諸多領(lǐng)域中都發(fā)揮了無(wú)可比較的巨大作用。單片機(jī)的定義和特點(diǎn)單片機(jī)的定義單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)，是把中央處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、輸入輸出接口都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。與應(yīng)用在個(gè)人電腦中的通用型微處理器相比，它更強(qiáng)調(diào)自供給不用外接硬件和節(jié)約本錢。單片機(jī)也被稱為微控制器Microcontroller，是因?yàn)樗钤绫挥糜诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)的芯片內(nèi)僅由CPU的專用處理器開展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是

11、通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)以其卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)應(yīng)用在檢測(cè)、控制領(lǐng)域中，具有如下特點(diǎn)：1、體積小、控制功能強(qiáng)、本錢低。因而可以方便地組裝各種智能式控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)、電、儀一體化。2、易擴(kuò)展。很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，為應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來(lái)極大方便。3、可靠性好、使用溫度范圍寬。在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠的工作，這是其他機(jī)種無(wú)法比較的。4、種類多，型號(hào)全。很多單片機(jī)廠家逐年擴(kuò)大適應(yīng)各種需要，有針對(duì)性地推出一系列型號(hào)產(chǎn)品，使系統(tǒng)開發(fā)工程師有很大的

12、選擇余地。大局部產(chǎn)品有較好的兼容性，保證了已開發(fā)產(chǎn)品能順利移植，較容易地使產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)換代。5、低功耗?，F(xiàn)在新型單片機(jī)的功耗越來(lái)越小，供電電壓從5V降低到了3.2V，甚至1V，工作電流從mA降到µA級(jí)，工作頻率從十幾兆可編程到幾十千赫茲。特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括等待、暫停、睡眠、空閑、節(jié)電等。6、可以采用C語(yǔ)言開發(fā)環(huán)境，具有友好的人機(jī)互交環(huán)境。大多數(shù)單片機(jī)都提供基于C語(yǔ)言開發(fā)平臺(tái)，并提供大量的函數(shù)供使用，這使產(chǎn)品的開發(fā)周期、代碼可讀性、可移植性都大為提高。單片機(jī)的開展現(xiàn)狀和開展趨勢(shì)單片機(jī)的開展現(xiàn)狀單片機(jī)技術(shù)在不斷的開展，它反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電

13、壓等級(jí)以及制造工藝上。在這幾方面，較為典型地說(shuō)明了數(shù)字單片機(jī)的技術(shù)水平。在目前，用戶對(duì)單片機(jī)的需要越來(lái)越多，但是，要求也越來(lái)越高。下面分別就這三個(gè)方面說(shuō)明單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步狀況。 1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)步 單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來(lái)越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時(shí)器，比較器，A/D轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器，串行通信接口，Watchdog電路，LCD控制器等。有的單片機(jī)為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)或形成局部網(wǎng)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN。例如，Infineon公司的C 505C，C515C，C167CR，C167CS-32FM，81C90。因此，這類單片機(jī)十分容易構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。特別是在控制，系統(tǒng)較為復(fù)雜

14、時(shí)，構(gòu)成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。 為了能在變頻控制中方便使用單片機(jī)，形成最具經(jīng)濟(jì)效益的嵌入式控制系統(tǒng)。有的單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬調(diào)制控制電路，這些單片機(jī)有Fujitsu公司的MB89850系列、MB89860系列；Motorola 公司的MC68HC08MR16、MR24等。在這些單片機(jī)中，脈寬調(diào)制電路有6個(gè)通道輸出，可產(chǎn)生三相脈寬調(diào)制交流電壓，并內(nèi)部含死區(qū)控制等功能。 特別引人注目的是：現(xiàn)在有的單片機(jī)已采用所謂的三核TrCore結(jié)構(gòu)。這是一種建立在系統(tǒng)級(jí)芯片System on a chip概念上的結(jié)構(gòu)。這種單片機(jī)由三個(gè)核組成：一個(gè)是微控制器和DSP核，一個(gè)是數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器核，

15、最后一個(gè)是外圍專用集成電路ASIC。這種單片機(jī)的最大特點(diǎn)在于把DSP和微控制器同時(shí)做在一個(gè)片上。這是目前單片機(jī)最大的進(jìn)步之一。這些單片機(jī)都是高檔單片機(jī)，MCU都是32位的，而DSP采用16或32位結(jié)構(gòu)，工作頻率一般在60MHz以上。 2、功耗、封裝及電源電壓的進(jìn)步 現(xiàn)在新的單片機(jī)的功耗越來(lái)越小，特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括等待，暫停，睡眠，空閑，節(jié)電等工作方式。而單片機(jī)的封裝水平也大大提高，隨著貼片工藝的出現(xiàn)，單片機(jī)也大量采用了各種合符貼片工藝的封裝方式出現(xiàn)，以大量減少體積。在這種形勢(shì)中，Microchip公司推出的8引腳的單片機(jī)特別引人注目。這是PIC12CXXX系

16、列。它含有0.52K程序存儲(chǔ)器，25128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，6個(gè)I/O端口以及一個(gè)定時(shí)器，有的還含4道A/D ，完全可以滿足一些低檔系統(tǒng)的應(yīng)用。擴(kuò)大電源電壓范圍以及在較低電壓下仍然能工作是今天單片機(jī)開展的目標(biāo)之一。目前，一般單片機(jī)都可以在3.35.5V的條件下工作。而一些廠家，那么可以生產(chǎn)出在2.26V的條件下工作的單片機(jī)。 3、工藝上的進(jìn)步 現(xiàn)在的單片機(jī)根本上采用CMOS技術(shù)，但已經(jīng)大多數(shù)采用了0.6um以上的光刻工藝，有個(gè)別的公司，如Motorola公司那么已采用0.35um甚至是0.25um技術(shù)。這些技術(shù)的進(jìn)步大大地提高了單片機(jī)的內(nèi)部密度和可靠性。單片機(jī)的開展趨勢(shì)單片機(jī)在目前的開展形勢(shì)下，

17、表現(xiàn)出幾大趨勢(shì)：1、可靠性及應(yīng)用越來(lái)越水平高，和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向；2、所集成的部件越來(lái)越多，NS美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的單片機(jī)已把語(yǔ)音、圖像部件也集成到單片機(jī)中，也就是說(shuō)，單片機(jī)的意義只是在于單片集成電路，而不在于其功能了。如果從功能上講它可以講是萬(wàn)用機(jī)。原因是其內(nèi)部已集成上各種應(yīng)用電路；3、功耗越來(lái)越低和模擬電路結(jié)合越來(lái)越多。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的開展及系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平的提高，單片機(jī)還會(huì)不斷產(chǎn)生新的變化和進(jìn)步，最終人們可能發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)與微機(jī)系統(tǒng)之間的距離越來(lái)越小，甚至難以識(shí)別。2.3編程語(yǔ)言的選擇在1972年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的D.M.Ritchie在B語(yǔ)言的根底上最終設(shè)計(jì)出了一種新的語(yǔ)言，

18、他取了BCPL的第二個(gè)字母作為這種語(yǔ)言的名字，這就是C語(yǔ)言。在眾多的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中，C語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，語(yǔ)言表達(dá)能力強(qiáng)，其結(jié)構(gòu)化的流程控制有助于編制結(jié)構(gòu)良好的程序。C語(yǔ)言程序經(jīng)編譯后生成的目標(biāo)程序代碼效率高，幾乎可以與匯編語(yǔ)言媲美。C語(yǔ)言既具備高級(jí)語(yǔ)言使用方便、接近自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)語(yǔ)言的特性，同時(shí)也具備對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的良好操縱和控制能力。C語(yǔ)言可移植性好，一個(gè)C語(yǔ)言源程序可以不做改動(dòng)，或者稍加改動(dòng)，就可以從一種型號(hào)的計(jì)算機(jī)移轉(zhuǎn)到另外一種型號(hào)的計(jì)算機(jī)上編譯運(yùn)行。因此，C語(yǔ)言被廣泛應(yīng)用于各類系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的開發(fā)。所以本系統(tǒng)以C語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，增加了程序的可讀性和可移植性，便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)

19、計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡(jiǎn)潔了。2.4本章小結(jié)本章主要介紹了單片機(jī)的定義和特點(diǎn)，重點(diǎn)描述了單片機(jī)開展現(xiàn)狀和未來(lái)的開展趨勢(shì)，最后簡(jiǎn)單地介紹了選擇的編程語(yǔ)言。第三章 設(shè)計(jì)要求和方案論證3.1 設(shè)計(jì)要求1、 具備在液晶上顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的功能；2、 具備年、月、日、星期、時(shí)、分、秒校準(zhǔn)功能；3、 具有與即時(shí)時(shí)間同步的功能；4、 具有顯示溫度的功能；3.2 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證方案一:采用AT89S51芯片作為硬件核心，內(nèi)部具有4KB ROM 存儲(chǔ)空間,能于3V的超低壓工作,而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備ISP在線編程技術(shù)

20、，所以在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的屢次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。方案二:采用STC89C52芯片,STC89C52是一種低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，具有8K的可編程Flash存儲(chǔ)器。同樣具有AT89S51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片屢次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞,因此選擇采用STC89C52作為主控制系統(tǒng)核心。3.3 顯示模塊選擇方案和論證方案一：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描,LED數(shù)碼管價(jià)格適中,對(duì)于顯示數(shù)字適宜,采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí)

21、,雖然占用的單片機(jī)口線少，但連線還需要花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間，所以也不用此種作為顯示。方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合,假設(shè)采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi),且價(jià)格也相對(duì)較高,所以在此也不用此種作為顯示。方案三：采用1602液晶顯示屏,該液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,內(nèi)置192種字符，可顯示大量符號(hào)、數(shù)字,清晰可見(jiàn),而且功率消耗小壽命長(zhǎng)抗干擾能力強(qiáng)。所以在此設(shè)計(jì)中采用1602液晶顯示屏。3.4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)。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約本錢，但是，實(shí)現(xiàn)

22、的時(shí)間誤差較大,所以不采用此方案。方案二：采用DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS1302芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年進(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高,位的RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓2.5V5.5V范圍內(nèi)，2.5V時(shí)耗電小于300nA。所以本設(shè)計(jì)采用DS1302時(shí)鐘芯片。方案一：使用熱敏電阻作為傳感器，用熱敏電阻與一個(gè)相應(yīng)阻值電阻相串聯(lián)分壓，利用熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的特性，采集這兩個(gè)電阻變化的分壓值，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。此設(shè)計(jì)方案需用A/D轉(zhuǎn)換電路，增加硬件本錢而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴(yán)格線性的，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。方案二：采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B

23、20，此類傳感器為數(shù)字式傳感器而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機(jī)連接，可以去除A/D模塊，降低硬件本錢，簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路。另外，數(shù)字式溫度傳感器還具有測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)選用DS18B20溫度傳感器。3.6 電路設(shè)計(jì)最終方案決定綜上各方案所述,對(duì)此次作品的方案選定: 采用STC89C52作為主控制芯片，DS1302時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)，DS18B20采集溫度，LCD1602作為顯示模塊。3.7本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能和萬(wàn)年歷系統(tǒng)硬件平臺(tái)的選擇，比較了主控模塊，時(shí)鐘模塊，顯示模塊，溫度采集模塊中不同器件的優(yōu)劣，最后確定了電路設(shè)計(jì)的整體方案。這也是完成設(shè)計(jì)的先決

24、條件。第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1 電路設(shè)計(jì)框圖根據(jù)上章確定的方案給出了系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)框圖：圖4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖為使時(shí)鐘走時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，校時(shí)電路是必不可少的，鍵盤模塊用來(lái)校正液晶上顯示的時(shí)間；溫度傳感器那么用來(lái)檢測(cè)當(dāng)前的環(huán)境溫度；STC89C52單片機(jī)通過(guò)輸出各種電脈沖信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)控制各局部正常工作；而系統(tǒng)的時(shí)間、溫度等數(shù)據(jù)那么最終通過(guò)液晶模塊顯示出來(lái)。4.2 系統(tǒng)硬件概述本電路是以STC89C52單片機(jī)為控制核心，該芯片具有在線編程功能，功耗低，能在3.3V的超低壓下工作；時(shí)鐘芯片采用DS1302，它是一款高性能、低功耗、自帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，具有使用壽命長(zhǎng)，精度高和功耗低等特點(diǎn)

25、，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能,可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，其；溫度檢測(cè)模塊由DS18B20構(gòu)成,它采用獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊, 具有測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn),其測(cè)溫范圍在-55+125；顯示部份使用1602液晶顯示屏來(lái)實(shí)現(xiàn),該顯示屏具有低功耗、壽命長(zhǎng)、可靠性高的特點(diǎn)，其工作電壓為5v。4.3 主要單元電路的設(shè)計(jì)4.3.1 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介STC89C52是一種低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，具有8K的可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用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

26、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和在線系統(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，32位I/O 口線，看門狗定時(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，STC89C52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

27、個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。圖2.1 STC89C52引腳圖從引腳功能來(lái)看，可將引腳分為三局部：1、電源及時(shí)鐘引腳VCC：接+5V電源；VSS：接地；XTAL1和XTAL2：時(shí)鐘引腳，外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此兩引腳端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。2、控制引腳RST/VPT：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，VPT是備用電源輸入端。當(dāng)RST輸入端保持2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)，單片機(jī)完成復(fù)位初始化操作。當(dāng)主電源VCC發(fā)生故障而突然下降到一定低電壓或斷電時(shí)，第2功能VPT將為片內(nèi)RAM提供電源以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不喪失。ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)輸

28、出端。在存取外存儲(chǔ)器時(shí)，用于鎖存低8位地址信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)正常工作后，ALE端就會(huì)周期性地以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6固定頻率向外輸出正脈沖信號(hào)。此引腳的第2功能PROG是對(duì)片內(nèi)帶有4K字節(jié)EPROM的8751固化程序時(shí)，作為編程脈沖輸入端。PSEN：程序存儲(chǔ)允許輸出端。是片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平有效。CPU從外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，PSEN信號(hào)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生負(fù)脈沖，作為外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。EA/VPP：程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端。當(dāng)EA為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，但當(dāng)PC中的值超過(guò)0FFFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令；當(dāng)EA為低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指

29、令。對(duì)8031單片機(jī)，EA必須接低電平。在8751中，當(dāng)對(duì)片內(nèi)EPROM編程時(shí)，該端接21V的編程電壓。3、I/O口引腳P0.0P0.7：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。P1.0P1.7：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入P1.0/T2和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入P1.1/T2EX。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地

30、址字節(jié)。:P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高八位地址。在使用8位地址訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3.0P3.7：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。P3口亦作為STC89C52特殊功能第二功能使用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。4.3.2 單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中單片機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)外設(shè)的控制和各個(gè)功能模

31、塊間的協(xié)調(diào)，沒(méi)有復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算，因此，8位的51系列單片機(jī)足以勝任。51單片機(jī)以其低廉的價(jià)格以及較出色的性能成了很多控制系統(tǒng)的首選。它具有豐富的內(nèi)部資源，較大的數(shù)據(jù)、程序存儲(chǔ)區(qū)。一個(gè)典型的單片機(jī)最小系統(tǒng)一般由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源指示燈和外部擴(kuò)展接口等局部組成，本系統(tǒng)也不例外，當(dāng)單片機(jī)具備了這些最根本的條件后，就可以正常工作了。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如下圖,單片機(jī)的XTAL0和XTAL1引腳用于連接晶振電路。XTAL0接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。RESET為復(fù)位引腳,連接復(fù)位電路，它用于對(duì)單

32、片機(jī)進(jìn)行初始化。復(fù)位電路包括復(fù)位電容C6、復(fù)位電阻R3和復(fù)位開關(guān)S4。VSS為電源地,VCC為電源正。圖4.2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位、晶振電路簡(jiǎn)介1、復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位電路是使單片機(jī)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。1單片機(jī)常見(jiàn)的復(fù)位電路通常單片機(jī)復(fù)位電路有兩種：上電復(fù)位電路，按鍵復(fù)位電路。上電復(fù)位電路：上電復(fù)位是單片機(jī)上電時(shí)復(fù)位操作，保證單片機(jī)上電后立即進(jìn)入規(guī)定的復(fù)位狀態(tài)。它利用的是電容充電的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按鍵復(fù)位電路：它不僅具有上電復(fù)位電路的功能，同時(shí)它的操作比上電復(fù)位電路的操作要簡(jiǎn)單的多。如果要實(shí)現(xiàn)復(fù)位的話，只要按下RESET鍵即可。它

33、主要是利用電阻的分壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的在此設(shè)計(jì)中，采用的按鍵復(fù)位電路。按鍵復(fù)位電路如圖4.3所示。圖4.3 復(fù)位電路2復(fù)位電路工作原理上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電瞬間RESET引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RERST引腳的高電平將逐漸下降。RERST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間2個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。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2、晶振電路的設(shè)計(jì)晶振電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工

34、作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地工作。通常在引腳XTALl和XTAL2跨接石英晶體和兩個(gè)補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器，Y1、C1、C2?？梢愿鶕?jù)情況選擇6MHz、12MHz或24MHz等頻率的石英晶體，補(bǔ)償電容通常選擇30pF左右的瓷片電容。 圖4.4 時(shí)鐘振蕩電路4.3.3 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。圖4.5所示為DS1302的引腳排列，其中VCC1為后備電源，VCC2為主電源。DS1302由VCC1或VCC2兩者中的較大者供電。所以在主電源關(guān)閉的情況下，

35、也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。X1和X2是振蕩源，外接KHz晶振用來(lái)為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖。RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位存放器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，那么會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電行動(dòng)時(shí)，在VCC大于等于2.5V之前，RST必須保持低電平。在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平，I/O為串行數(shù)據(jù)輸入端雙向。SCLK始終是輸入端。圖

36、4.5 DS1302的硬件接線圖時(shí)鐘芯片DS1302的工作原理：(1) DS1302的控制字節(jié)DS1302控制字節(jié)的高有效位位7必須是邏輯1，如果它為0，那么不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果0，那么表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位位0如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出(2) 數(shù)據(jù)輸入輸出I/O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)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。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位到高位

37、7。(3) DS1302的存放器DS1302有12個(gè)存放器，其中有7個(gè)存放器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。“CH是時(shí)鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時(shí)，時(shí)鐘開始運(yùn)行?！癢P是寫保護(hù)位，在任何的對(duì)時(shí)鐘和RAM的寫操作之前，“WP必須為0。當(dāng)“WP為1時(shí)，寫保護(hù)位防止對(duì)任一存放器的寫操作。此外，DS1302 還有年份存放器、控制存放器、充電存放器、時(shí)鐘突發(fā)存放器及與RAM相關(guān)的存放器等。時(shí)鐘突發(fā)存放器可一次性順序讀寫除充電存放器外的所有存放器內(nèi)容。DS1302與RAM相關(guān)的存放器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)

38、為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM存放器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。4.3.4溫度傳感器電路設(shè)計(jì)數(shù)字溫度傳感器DS18B20是由Dalles半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的，它具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣如圖4.6，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。圖4.6 DS18B20的兩種封裝1、DS18B20的主要特性 1適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電。 2獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口

39、線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 3DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。 4DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 5溫范圍55125，在-10+85時(shí)精度為±。 6可編程 的分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為、和，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。 7在9位分辨率時(shí)最多在 93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 8測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以"一 線總線"串行傳送給CPU，同時(shí)可傳

40、送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。 9負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。2、DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四局部組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置存放器。圖4.7 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成DS18B20的供電方式有兩種：寄生電源供電方式和外部電源供電方式。本設(shè)計(jì)采用外部電源供電方式如圖4.8，DS18B20工作電源由VDD引腳接入，此時(shí)I/O線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流缺乏的問(wèn)題，可以保證轉(zhuǎn)換精度。外部電源供電方式是DS18B20最正確的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也

41、比較簡(jiǎn)單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 圖4.8 DS18B20引腳接線引腳說(shuō)明：GND為接地引腳；DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出腳。用于單線操作，漏極開路；VCC接電源正；4.3.5獨(dú)立式鍵盤設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)鍵盤控制的方法有多種，它可以用FPGA來(lái)進(jìn)行控制，也可以用單片機(jī)來(lái)進(jìn)行控制。在本系統(tǒng)中，我們采用了單片機(jī)來(lái)進(jìn)行控制，因?yàn)閱纹瑱C(jī)可以很好的解決鍵抖動(dòng)。由假設(shè)干個(gè)按鍵組成一個(gè)鍵盤，其電路結(jié)構(gòu)可分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤兩種。 獨(dú)立式鍵盤每個(gè)鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O口線上的狀態(tài)，矩陣式鍵盤按鍵排列為行列式矩陣結(jié)構(gòu)，也稱行列式鍵盤結(jié)構(gòu)。4行4列共16個(gè)鍵，

42、只占用8根I/O口線，鍵數(shù)目較多，可節(jié)省口線。本設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立式鍵盤。鍵盤的工作方式可分為編程控制方式和中斷控制方式。CPU在一個(gè)工作周期內(nèi)，利用完成其他任務(wù)的空余時(shí)間，調(diào)用鍵盤掃描子程序，經(jīng)程序查詢，假設(shè)無(wú)鍵操作，那么返回；假設(shè)有鍵操作，那么進(jìn)而判斷是哪個(gè)鍵，并執(zhí)行相應(yīng)的鍵處理程序。這種方式為編程掃描方式。由于單片機(jī)在正常應(yīng)用過(guò)程中，可能會(huì)經(jīng)常進(jìn)行鍵操作，因而編程控制方式使CPU經(jīng)常處于工作狀態(tài)， 在進(jìn)行本次設(shè)計(jì)中，只涉及到了設(shè)置、上調(diào)、下調(diào)三個(gè)功能。因此采用獨(dú)立式鍵盤。如下列圖所示： 圖4.9按鍵的設(shè)計(jì)4.3.6 顯示模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中由于要對(duì)時(shí)間、溫度進(jìn)行顯示，所以選擇液晶顯示屏160

43、2模塊作為輸出。1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來(lái)的2條線是背光電源線。它可以顯示兩行，每行16個(gè)字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格廉價(jià)，具有很高的性價(jià)比。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比方大寫的英文字母“A的代碼是01000001B41H，顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A。 管腳功能如表4-1所示：表4-1 LCD1602引腳功能引腳符號(hào)功能說(shuō)明1VSS一

44、般接地2VDD接電源+5V3V0液晶顯示器比照度調(diào)整端。4RSRS為存放器選擇。5R/WR/W為讀寫信號(hào)線。6EE(或EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。7DB0底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位最低位8DB1底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9DB2底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10DB3底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11DB4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12DB5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13DB6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14DB7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位最高位LCD1602主要管腳介紹：V0為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時(shí)比照度最弱，接地電源時(shí)比照

45、度最高，比照度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生鬼影使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整比照度。RS為存放器選擇端，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)存放器，低電平時(shí)選擇指令存放器。RW為讀寫信號(hào)線端，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RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址；當(dāng)RS為高電平RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。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。將L1602的RS端和P2.0，R/W端和P2.1, E 端和P2.2相連，當(dāng)RS=0時(shí)，對(duì)LCD1602寫入指令；當(dāng)RS=1時(shí)，對(duì)LCD1602寫入數(shù)據(jù)。當(dāng)R/W端接高電平時(shí)芯片處于讀數(shù)據(jù)狀態(tài)，反之處于寫數(shù)據(jù)狀態(tài)，E端為使能信號(hào)端。當(dāng)R/W

46、為高電平,E端也為高電平，RS為低電平時(shí)，液晶顯示屏顯示需要顯示的示數(shù)。圖4.10為1602液晶顯示屏與單片機(jī)的硬件連接圖。 圖4.10 LCD液晶與單片機(jī)硬件連線圖本章主要介紹了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，其中對(duì)時(shí)鐘芯片DS1302、1602液晶顯示屏、DS18B20溫度傳感器和STC89C52最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)闡述。此外還介紹了各模塊和單片機(jī)的連接方法、其特性及電路原理，最后確定系統(tǒng)的整體硬件設(shè)計(jì)方案。第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總流程圖系統(tǒng)總流程圖如圖5.1所示。流程圖分析：首先系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)開始運(yùn)行，當(dāng)有設(shè)置鍵按下時(shí)進(jìn)入修改時(shí)間模式，無(wú)按鍵按下時(shí)讀取時(shí)間、溫度等數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示；在修改時(shí)間模

47、式下設(shè)置時(shí)間完成后再送數(shù)據(jù)到液晶屏顯示。圖5.1系統(tǒng)總流程圖 溫度程序流程圖溫度讀取流程圖如圖5.2所示。流程圖分析：開始進(jìn)入初始化DS18B20，就是通過(guò)主機(jī)拉低單線產(chǎn)生復(fù)位脈沖然后釋放該線，如果有應(yīng)答脈沖，即發(fā)起ROM命令當(dāng)成功的執(zhí)行操作命令后，就使用Convert T命令即開始溫度轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換完后，又初始化DS18B20是否有應(yīng)答脈沖，假設(shè)有，就發(fā)起Read Scratchpad讀取暫存器和CRC字節(jié)命令，既同時(shí)讀出第1，2個(gè)字節(jié)，即為溫度的數(shù)據(jù)。圖5.2 溫度顯示流程圖 DS1302時(shí)鐘程序流程圖時(shí)鐘流程圖如圖5.3所示。流程圖分析：DS1302開始計(jì)時(shí)時(shí)，首先進(jìn)行初始化，當(dāng)有中斷信號(hào)

48、時(shí)，讀取時(shí)鐘芯片的數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示。這時(shí)假設(shè)有設(shè)置鍵按下時(shí)，進(jìn)行時(shí)間修改，完成后將數(shù)據(jù)送入時(shí)鐘芯片；假設(shè)沒(méi)有按鍵按下，那么直接存入EPROM，送入液晶屏顯示。圖5.3 時(shí)鐘流程圖 LCD顯示程序流程圖。流程圖分析：首先對(duì)1602顯示屏進(jìn)行初始化初始化大約持續(xù)10ms左右，然后檢查忙信號(hào)，假設(shè)BF=0，那么獲得顯示RAM的地址，寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示；假設(shè)BF=1，那么代表模塊正在進(jìn)行內(nèi)部操作，不接受任何外部指令和數(shù)據(jù)，直到BF=0為止。圖5.4 LCD顯示程序流程圖程序的設(shè)計(jì) DS18B20測(cè)溫程序DS18B20是一種單總線數(shù)字式溫度傳感器，它與單片機(jī)之間采用的是串行數(shù)據(jù)傳送，所以在對(duì)DS18B

49、20進(jìn)行讀寫操作時(shí)必須按照它的時(shí)序進(jìn)行。一般訪問(wèn)DS18B20時(shí)按如下步驟進(jìn)行：初始化；ROM操作命令；存儲(chǔ)器操作命令；執(zhí)行/數(shù)據(jù)。局部源程序如下：ReadOneChar(void) unsigned char i=0; unsigned char dat=0; for (i=8;i>0;i-) DQ=1; DS18_delay(1); DQ=0; dat>>=1; /復(fù)合賦值運(yùn)算，等效dat=dat>>1 DQ=1; if(DQ) dat|=0x80; DS18_delay(4); return(dat);WriteOneChar(unsigned char d

50、at) /有參函數(shù)，功能是"寫"，而寫的內(nèi)容就是括號(hào)內(nèi)的參數(shù) unsigned char i=0; for(i=8;i>0;i-) DQ=0; DQ=dat&0x01;DS18_delay(5);DQ=1;dat>>=1; /復(fù)合賦值運(yùn)算，等效dat=dat>>1(dat=dat右移一位后的值)DS18_delay(4);unsigned int ReadTemperature(void) Init_DS18B20(); /初始化，調(diào)用初始化函數(shù)WriteOneChar(0xcc); /跳過(guò)讀序列號(hào)的操作，調(diào)用寫函數(shù)，寫0xcc指令碼W

51、riteOneChar(0x44); /啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，調(diào)用寫函數(shù)，寫0x44指令碼DS18_delay(125); /轉(zhuǎn)換需要一點(diǎn)時(shí)間，延時(shí)Init_DS18B20(); /初始化，調(diào)用初始化函數(shù)WriteOneChar(0xcc); /跳過(guò)讀序列號(hào)的操作，調(diào)用寫函數(shù)，寫0xcc指令碼WriteOneChar(0xbe); /調(diào)用寫函數(shù)，寫0xbe指令碼，讀溫度存放器tempL=ReadOneChar(); /讀出溫度的低位LSBtempH=ReadOneChar(); /讀出溫度的高位MSB tempa=(tempH*256)+tempL)*0.0625; /溫度轉(zhuǎn)換DS18_delay(20);return(tempa); /運(yùn)算結(jié)果返回到函數(shù) ：ReadT