基于.--單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)

1、.wd論文題目：基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)完成日期： 指導(dǎo)教師簽字：辯論小組成員簽字：摘 要現(xiàn)代工業(yè)革命代表性特征就是計(jì)算機(jī)產(chǎn)品出現(xiàn)和應(yīng)用，而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷深入創(chuàng)新和開展，基于計(jì)算機(jī)核心技術(shù)思維模式的電子類產(chǎn)品，已經(jīng)逐步作為人類社會(huì)生活的密不可分的重要組成局部，較為典型代表就是：有效記錄時(shí)間電子類產(chǎn)品。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選題定為：基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)，選擇AT89S52作為數(shù)字萬(wàn)年歷的核心控制處理器，系統(tǒng)以串行DS1302芯片記錄日歷時(shí)間，AT89S52作為數(shù)字萬(wàn)年歷的核心控制處理器，可以進(jìn)展閏年補(bǔ)償并且可以進(jìn)展準(zhǔn)確的計(jì)，本文所設(shè)計(jì)數(shù)字萬(wàn)年歷的，能夠滿足用戶對(duì)于溫度的檢測(cè)功能，芯片上選擇

2、具有應(yīng)用廣泛和功能強(qiáng)大的芯片，同時(shí)選擇具有較強(qiáng)抗干擾能力的液晶顯示板 ，作為數(shù)字萬(wàn)年歷的用戶交互界面。這種萬(wàn)年歷具有數(shù)據(jù)讀取十分方便、功能豐富、電路看起來(lái)十分的簡(jiǎn)單明了并且制作本錢并不是太高等各方面的優(yōu)點(diǎn)。因此，會(huì)有十分良好的市場(chǎng)前景。它可通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)，有效解決了現(xiàn)在現(xiàn)有的產(chǎn)品中存在的問題，因此在推向市場(chǎng)的時(shí)候會(huì)具有很好的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；萬(wàn)年歷；AT89S52；DS1302；DS18B20；ABSTRACTModern Industrial Revolution represents the characteristic is the computer p

3、roducts and applications, and along with the computer technology the deepening of innovation and development, based on computer the thinking patterns of the core technology of electronic products has gradually as inseparable and important component of human social life, the typical representative is

4、: effective recording time electronics products. The graduation design topic is: Design of digital calendar based on MCU, using AT89S52 as the core of digital calendar control processor system with serial chip DS1302 calendar to record time AT89S52 as the core of digital calendar control processor c

5、an leap year compensation and accurate. In this paper, the design digital calendar, can meet the user for temperature detection function, chip selection is widely used and powerful chip, and a liquid crystal display panel having strong anti-interference ability, as the interface of the digital calen

6、dar. This calendar with data read is very convenient, feature rich, the circuit looks very simple and the manufacturing cost is not too high and the advantages. Therefore, there will be a very good market prospects. It can be through the design of a design based on single chip digital calendar, an e

7、ffective solution to the problems existing in the existing product. Therefore, in pushing the market has a good application value.Key Words：SCM；calendar； DS1302；DS18B20；目 錄1前言51.1課題背景及研究的意義51.2 解決的問題及主要內(nèi)容62系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與論證72.1單片機(jī)芯片設(shè)計(jì)與論證72.2按鍵控制模塊設(shè)計(jì)與論證82.3時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)與論證82.4溫度采集模塊設(shè)計(jì)與論證92.5顯示模塊模塊設(shè)計(jì)與論證93硬件設(shè)計(jì)103.1單

8、片機(jī)最小系統(tǒng)103.2 時(shí)鐘芯片電路123.3 DS18B20電路143.4 顯示電路163.5 按鍵模塊設(shè)計(jì)174軟件設(shè)計(jì)及仿真184.1主程序流程圖的設(shè)計(jì)184.2仿真18致謝20參考文獻(xiàn)21附錄一：原理圖22附錄二：局部程序231 前言時(shí)間作為人類生產(chǎn)和生活的重要組成局部，其作用特殊性，已經(jīng)獲得了廣泛的熟知和認(rèn)可，人類歷史文明開展的長(zhǎng)河中，對(duì)于時(shí)間測(cè)量和計(jì)算有著很多種方式，例如中國(guó)的日晷和西方的沙漏。而隨著工業(yè)革命影響人類生活進(jìn)程的不斷延伸和開展，科技與測(cè)量和記錄時(shí)間的方式，獲得進(jìn)一步融合，造成人們對(duì)于時(shí)間的感知方式，也在不連續(xù)發(fā)生著變化，這也就經(jīng)歷了一個(gè)從最初觀察太陽(yáng)確定時(shí)間開展，到通

9、過(guò)人類開展的科技工業(yè)產(chǎn)品來(lái)確定和記錄時(shí)間過(guò)程，在這一歷程中人類不斷的研究和創(chuàng)造一個(gè)又一個(gè)奇跡。工業(yè)革命的一個(gè)重要表現(xiàn)形式，就是智能化控制器取代傳統(tǒng)的機(jī)械和繼電器控制模式，而單片機(jī)作為工業(yè)時(shí)代智能控制器的典型代表，已經(jīng)逐步開走進(jìn)家家戶戶，來(lái)到我們身邊。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速開展，基于單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)，在整個(gè)國(guó)民生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中，表現(xiàn)出前所未有的適用性和較高的廣泛度，單片機(jī)以其占用空間少，功能種類豐富等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用到工業(yè)化進(jìn)程的各個(gè)領(lǐng)域，主要應(yīng)用范圍是智能化醫(yī)療設(shè)備、功能需要化的家居用品、邁向和探索太空的航天領(lǐng)域、汽車可靠性被動(dòng)安全的氣囊保護(hù)、辦公自動(dòng)化等。同時(shí)，基于以單片機(jī)為核心控制器的各種應(yīng)用控

10、制系統(tǒng)開發(fā)，已經(jīng)是有關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員必須掌握的應(yīng)用技術(shù)。單片機(jī)的芯片占用空間小并且制造本錢不高，可以隨意的應(yīng)用到家用儀表，機(jī)器系統(tǒng)，汽車儀器等的各種人們?nèi)粘５漠a(chǎn)品制造之中。基于單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的常用的家庭數(shù)字萬(wàn)年歷也就因此而出現(xiàn)在我們的日常生活之中。這種萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)是將把這些技術(shù)融合在一起，并且拓展出更多的功能。1.1 課題背景及研究的意義現(xiàn)代工業(yè)革命代表性特征就是計(jì)算機(jī)產(chǎn)品出現(xiàn)和應(yīng)用，而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷深入創(chuàng)新和開展，基于計(jì)算機(jī)核心技術(shù)思維模式的電子類產(chǎn)品，已經(jīng)逐步作為人類社會(huì)生活的密不可分的重要組成局部，較為典型代表就是：有效記錄時(shí)間的電子類產(chǎn)品。這類電子類產(chǎn)品的一個(gè)共性，就是可靠性、穩(wěn)

11、定性和性價(jià)比高，同時(shí)，又具備多方面電子類產(chǎn)品設(shè)計(jì)的根基性知識(shí)和其他學(xué)科融合的特點(diǎn)，能夠較好檢查大學(xué)生，在整個(gè)大學(xué)學(xué)習(xí)生命周期的成果，基于上述兩個(gè)方面的考慮，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選題定為：基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)。STC51系列單片機(jī)，應(yīng)用上具有較為明顯智能化可編程、通用性和擴(kuò)展性，AT89S52是STC51系列單片機(jī)中比擬典型的應(yīng)用控制芯片，因此本文選擇：AT89S52作為數(shù)字萬(wàn)年歷的核心控制處理器，系統(tǒng)以串行DS1302芯片記錄日歷時(shí)間，AT89S52作為數(shù)字萬(wàn)年歷的核心控制處理器，可以進(jìn)展閏年補(bǔ)償并且可以進(jìn)展準(zhǔn)確的計(jì)，本文所設(shè)計(jì)的數(shù)字萬(wàn)年歷的，能夠滿足用戶對(duì)于溫度的檢測(cè)功能，芯片上選擇具有應(yīng)用廣

12、泛和功能強(qiáng)大的芯片，同時(shí)選擇了具有較強(qiáng)抗干擾能力的液晶顯示板，作為數(shù)字萬(wàn)年歷的用戶交互界面。本文設(shè)計(jì)的數(shù)字萬(wàn)年歷，可以通過(guò)萬(wàn)年歷上的數(shù)字觀察到從年往下的各個(gè)等級(jí)的準(zhǔn)確的時(shí)間。并且同時(shí)還具有十分準(zhǔn)確的校準(zhǔn)時(shí)間的功能。以功能消耗小和性價(jià)比擬高的AT89S52單片機(jī)做電路核心控制部件，可以有效的降低整體系統(tǒng)運(yùn)行的能量，為用戶節(jié)約能源，所以可以選擇低壓進(jìn)展供電。 本文所設(shè)計(jì)的數(shù)字萬(wàn)年歷具有數(shù)據(jù)讀取十分方便、功能豐富、電路看起來(lái)十分的簡(jiǎn)單明，并且制作本錢并不高等各方面的優(yōu)點(diǎn)，綜上所述，本文選擇基于AT89S52單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目，主要意義具有兩個(gè)方面，一是，對(duì)于個(gè)人能力全面開展角度，能

13、夠較為有效的進(jìn)展，檢查和提升大學(xué)所學(xué) 根本方法、 根本理論和根基實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，為進(jìn)一步踏入社會(huì)和工作，提供一定的實(shí)踐經(jīng)歷積累；二是，產(chǎn)生社會(huì)生產(chǎn)價(jià)值方面，本文所設(shè)計(jì)的基于AT89S52單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷，有效解決現(xiàn)在現(xiàn)有固有產(chǎn)品中所存在的問題，例如：產(chǎn)品功能單一，在推向市場(chǎng)的時(shí)候會(huì)具有很好的應(yīng)用價(jià)值。1.2 課題主要研究?jī)?nèi)容 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)主要目的和原那么，就是檢查學(xué)生在整個(gè)大學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程，理論和實(shí)踐相互融合的能力，而單片機(jī)作為現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)主要控制部件，已經(jīng)作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)開展工業(yè)設(shè)計(jì)方面應(yīng)用的主流，因此，本課題所研究的電子萬(wàn)年歷是單片機(jī)控制技術(shù)一個(gè)具體應(yīng)用，具有較強(qiáng)的表達(dá)出理論和實(shí)際的融合

14、，本文主要研究?jī)?nèi)容包括包括以下幾個(gè)方面：1、系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)和論證。這確定設(shè)計(jì)題目后，一個(gè)突出問題就是，在確定完成數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì) 根本內(nèi)容后，如何更好的實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能嚴(yán)密配合和協(xié)同，這就需要對(duì)于數(shù)字萬(wàn)年歷的系統(tǒng)方案進(jìn)展設(shè)計(jì)和論證。主要集中在以下內(nèi)容：一是、核心控制部件的設(shè)計(jì)和選型，二是、按鍵模塊設(shè)計(jì)和選型，三是、時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)與論證，四是、溫度采集模塊設(shè)計(jì)與論證，五是、顯示模塊設(shè)計(jì)與論證； 2、AT89S52單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷的硬件電路設(shè)計(jì)，主要包括的內(nèi)容如下，一是、關(guān)于數(shù)字萬(wàn)年歷的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，二是、時(shí)鐘芯片電路，三、DS18B20電路設(shè)計(jì)，四是、顯示電路設(shè)計(jì)，五是，案件模塊設(shè)計(jì)。3、數(shù)字萬(wàn)年歷A

15、T89S52核心單片機(jī)控制的各項(xiàng)功能是在程序控制下實(shí)現(xiàn)的，該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法與硬件設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)，按整體功能分成多個(gè)不同的程序模塊，分別進(jìn)展設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試，最后通過(guò)主程序?qū)⒏鞒绦蚰K連接起來(lái)。這樣有利于程序修改和調(diào)試，增強(qiáng)程序的可移植性。主要包括：主程序流程圖的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，本文設(shè)計(jì)的數(shù)字萬(wàn)年歷，能夠滿足用戶實(shí)際需求和相關(guān)功能。2系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與論證通過(guò)上述對(duì)課題背景和意義研究，可以知道基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)理論和實(shí)踐意義。這確定設(shè)計(jì)題目后，一個(gè)突出問題就是，在確定完成數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì) 根本內(nèi)容后，如何更好的實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能嚴(yán)密配合和協(xié)同，這就需要對(duì)于數(shù)字萬(wàn)年歷的系統(tǒng)方案

16、進(jìn)展設(shè)計(jì)和論證。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于基于單片機(jī)電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)和程序完成方法較多，能夠選擇的控制芯片和技術(shù)較為豐富，所以如何以用戶需求為出發(fā)點(diǎn)，確實(shí)做到滿足所需要功能的設(shè)計(jì)前提下，要盡可能選用本錢較低、功能穩(wěn)定性高、參數(shù)設(shè)計(jì)匹配合理方案，成為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵問題。本文，基于用戶需求，以及能夠更好的應(yīng)用本科階段所學(xué)知識(shí)和方法角度，將基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷劃分為6個(gè)根基功能模塊，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)展6個(gè)功能模塊的信息識(shí)別、分析、處理和協(xié)同，主要分為為系統(tǒng)提供穩(wěn)定電源的電源模塊，提高準(zhǔn)確時(shí)間序列的時(shí)鐘模塊、用戶交互顯示模塊和信息輸入的鍵盤模塊、數(shù)字萬(wàn)年歷的拓展功能溫度檢測(cè)模塊和提示時(shí)間的鬧鐘模塊，基

17、于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷系統(tǒng)框架如圖2.1所示。圖2.1數(shù)字萬(wàn)年歷系統(tǒng)框架1.2 核心控制部件選擇基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)過(guò)程中，如何保證系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性、可靠性和擴(kuò)展性，完成系統(tǒng)各個(gè)功能的優(yōu)化協(xié)調(diào)，主要的關(guān)鍵問題就是系統(tǒng)核心控制功能部件的選型，本文通過(guò)查詢相關(guān)的國(guó)內(nèi)外關(guān)于電子萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，比擬各個(gè)系列的單片機(jī)決定選擇，TI德州STC51系列單片機(jī)，而該系列單片機(jī)種類和功較多，因此對(duì)于該類型單片機(jī)應(yīng)用較為廣闊的兩類單片機(jī)進(jìn)展比擬，比擬的相關(guān)內(nèi)容如下：方案一: ，TI德州STC51系列單片機(jī)的，該型號(hào)單片機(jī)在作為數(shù)字電子萬(wàn)年歷核心控制功能部件的主要參數(shù)如下，具有，數(shù)據(jù)閃存的，內(nèi)部自帶固

18、有的內(nèi)部存儲(chǔ)空間為：， 根本工作的電源電壓為3V，能夠與傳統(tǒng)類的進(jìn)展系統(tǒng)外的程序和硬件兼容，但是唯一的一個(gè)缺乏就是，在程序編寫和調(diào)試過(guò)程中，不能夠提供基于的在線編程模式，這也就造成在編寫和調(diào)試程序過(guò)程中，需要屢次進(jìn)展程序的下載，這也可能在程序的編寫過(guò)程中，對(duì)于芯片進(jìn)展一定的損壞，為硬件設(shè)計(jì)帶來(lái)不必要的麻煩，方案二:TI德州STC51系列單片機(jī)的采用AT89S52芯片作為硬件核心, 型號(hào)單片機(jī)在作為數(shù)字電子萬(wàn)年歷核心控制功能部件的主要參數(shù)如下，數(shù)據(jù)閃存的，內(nèi)部自帶固有的內(nèi)部存儲(chǔ)空間為：， 根本工作的電源電壓為3V，能夠與傳統(tǒng)類的進(jìn)展系統(tǒng)外的程序和硬件兼容。能夠提供基于的在線編程模式，這也就造成在

19、編寫和調(diào)試程序過(guò)程中，不需要屢次進(jìn)展程序的下載，這也可能在程序的編寫過(guò)程中，減少對(duì)于芯片的損壞，為硬件設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的方便。TI德州STC51系列單片機(jī)的和，都能夠在較為低功耗條件下作，為用戶提供較好的能耗管理，并且兩者都能夠與傳統(tǒng)的單片機(jī)，進(jìn)展兼容，這就是所說(shuō)，我們?cè)诰帉憯?shù)字萬(wàn)年歷程序的過(guò)程中，可以有效的借鑒傳統(tǒng)的單片機(jī)硬件和軟件設(shè)計(jì)的案例。兩者的主要區(qū)別在于以下兩個(gè)方面，一是，兩者內(nèi)部自帶固有的內(nèi)部存儲(chǔ)空間不同，以及能夠進(jìn)展的在線編程模式，基于上述兩種方案的分析，最終決定選用作為數(shù)字萬(wàn)年歷的核心控制部件。1.3 按鍵控制模塊設(shè)計(jì)與論證基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)過(guò)程中，鍵盤是用戶和數(shù)字萬(wàn)年歷交

20、互的主要功能部件，如何能夠更加便捷、可靠的完成交互動(dòng)作，直接關(guān)系到單片機(jī)數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)的質(zhì)量效果，按鍵控制模塊有兩種設(shè)計(jì)方案，一種是用CPU不斷進(jìn)展端口掃描的矩陣鍵盤，另一種是獨(dú)立按鍵。第一種設(shè)計(jì)可以直接鍵入數(shù)值，第二種可以極大地節(jié)省CPU的資源，由于系統(tǒng)中的按鍵不多，為了使操作更加的簡(jiǎn)單最終選用第二種的獨(dú)立按鍵的設(shè)計(jì)方案。1.4 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)與論證基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)過(guò)程中，時(shí)鐘模塊的選擇和設(shè)計(jì)，直接關(guān)系到核心控制單元的信息識(shí)別、分析和處理，也是保證系統(tǒng)與功能模塊之間協(xié)調(diào)、和模塊與模塊之間協(xié)同的關(guān)鍵點(diǎn)。通常在設(shè)計(jì)單片機(jī)數(shù)字萬(wàn)年歷，在時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)與論證時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)與論證主要有兩種方法

21、：一是，直接使用單片機(jī)核心控制器，進(jìn)展秒信號(hào)的提供使程序準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)算，二是，使用具有閏年補(bǔ)償并且可以自動(dòng)進(jìn)展計(jì)數(shù)的DS1302單片機(jī)芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的計(jì)時(shí)功能。采用第一種方法時(shí)只需要使用少量的芯片，可以使萬(wàn)年歷的制作本錢大大的降低，但是這種計(jì)時(shí)方法與實(shí)際時(shí)間比照存在比擬大的誤差，而具有閏年補(bǔ)償功能的DS1302單片機(jī)芯片對(duì)時(shí)間的計(jì)算十分的準(zhǔn)確，根據(jù)系統(tǒng)時(shí)新功能時(shí)所需要最終選擇使用DS1302時(shí)鐘芯片。1.5 溫度采集模塊設(shè)計(jì)與論證基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)過(guò)程中，溫度采集作為本次基于單片機(jī)數(shù)字萬(wàn)年歷的一個(gè)拓展功能模塊，其有效性直接能夠影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量和用戶體驗(yàn)度，如何能夠獲得較為準(zhǔn)確的溫度采

22、集信息，是該模塊選型的關(guān)鍵點(diǎn)。進(jìn)展計(jì)時(shí)溫度采集模塊設(shè)計(jì)與論證溫度采集模塊硬件有AD590或熱敏電阻和DS18B20數(shù)字式溫度傳感器兩種硬件進(jìn)展選擇，其中第一種硬件精度很高，但是設(shè)計(jì)電路十分的麻煩并且制造本錢高，而第二種硬件雖然準(zhǔn)確度并不是十分的高但是可以直觀地看到被測(cè)量溫度的數(shù)值，并且設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單使用的模塊，將會(huì)直接降低單片機(jī)數(shù)字萬(wàn)年歷本錢。根據(jù)數(shù)字萬(wàn)年歷需要實(shí)現(xiàn)的主要功能及制作本錢等多方面的比擬，最終決定使用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器。1.6 顯示模塊模塊設(shè)計(jì)與論證基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)過(guò)程中，顯示功能模塊是人機(jī)交互的又一重要問題，主要表達(dá)在，數(shù)字萬(wàn)年歷在進(jìn)展時(shí)間信息的分析和處理，最

23、后，傳遞給用戶的信息，需要有效顯示在屏幕上，因此，如何能夠有效提升用戶的感知度和滿意度，是顯示模塊設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題。顯示模塊模塊設(shè)計(jì)與論證顯示模塊的設(shè)計(jì)與論證共有三種方法，第一種是采用比擬多的位移存放器件，這種顯示方法是靜態(tài)的，它雖然只需要兩根線進(jìn)展不占用端口的輸出，但是其硬件消耗的功率相比擬而言十分大且制作十分的復(fù)雜，因而不采用靜態(tài)的顯示方法。第二種是使用占用空間和功率消耗都比擬小的動(dòng)態(tài)的顯示方法，這種顯示方法需要使用單片機(jī)芯片上的14個(gè)端口，它的硬件很容易制作并且本錢相對(duì)較低占用的空間也比擬小。而第三種方法是用LED液晶顯示屏進(jìn)展顯示的方法，這種方法除了亮度不夠的缺點(diǎn)之外它的硬件制作本錢很低，

24、且制作工序十分的簡(jiǎn)單，而且具有顯示的內(nèi)容豐富但是對(duì)功率的消耗很小的優(yōu)點(diǎn)。在顯示模塊的設(shè)計(jì)與論證中系統(tǒng)要求占用空間要小，顯示的內(nèi)容要多，并且由于是超低壓供電要求功率的消耗小。經(jīng)過(guò)各方面的綜合比擬和設(shè)計(jì)功能所需最終選用LED的顯示方法。3硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)基于單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)運(yùn)行過(guò)程中，需要一個(gè)強(qiáng)大而穩(wěn)定的核心控制模塊，一般情況下叫做單片機(jī)的最小化系統(tǒng)，本文所設(shè)計(jì)的單片機(jī)數(shù)字萬(wàn)年歷系統(tǒng)核心模塊分為以下4個(gè) 根本單元，即系統(tǒng)的穩(wěn)定供給電源、提供準(zhǔn)確時(shí)鐘的晶振、復(fù)位控制信號(hào)和控制程序下載端口，以上四個(gè)局部協(xié)調(diào)作用，從而構(gòu)成數(shù)字萬(wàn)年歷系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行工作平臺(tái)。同時(shí)需要強(qiáng)調(diào)的是，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程

25、中不僅可以使系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，具有復(fù)位功能，也提供一個(gè)指位操作，即數(shù)字萬(wàn)年歷系統(tǒng)非工作狀態(tài)下系統(tǒng)發(fā)出指令為空，而希望系統(tǒng)運(yùn)行在某一狀態(tài)下，例如選擇鬧鐘功能，即要操作一個(gè)位置功能按鍵。單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷的最小系統(tǒng)如圖3.1所示。本系統(tǒng)用的MCU系統(tǒng)用的為AT公司新出品的S系列的單片機(jī)，S系列的單片機(jī)相比以前C系列的其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是S系列能夠在線編程ISP，在沒有仿真器和編程器的情況下仍然可以進(jìn)展系統(tǒng)調(diào)試和升級(jí)固件，單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、/EA=1組成。下面介紹一下時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。圖3.1數(shù)字萬(wàn)年歷最小系統(tǒng)（1） 時(shí)鐘電路：數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)的控制系統(tǒng)，需要一個(gè)準(zhǔn)

26、確的統(tǒng)一化時(shí)鐘，這主要是為了保證整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序規(guī)那么性，也可以說(shuō)是我們工業(yè)用控制計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘顯示，而AT89C52核心單片機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，需要一個(gè)時(shí)鐘定時(shí)電路，為整個(gè)系統(tǒng)提供時(shí)序上的驅(qū)動(dòng)，更形象理解為整個(gè)萬(wàn)年歷系統(tǒng)的心臟局部。XTAL1和XTAL2分別是單片機(jī)的內(nèi)部震蕩器的輸入端和輸出端，如果利用的是外部振蕩器，我們就把外部振蕩信號(hào)加到XTAL1，讓XTAL2處于懸空狀態(tài)。如果時(shí)鐘電路采用的是內(nèi)部方式的話，那么時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖是二分頻如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。單片機(jī)的晶振頻率數(shù)值只需要處于1至24MHZ之間即可正常使用。如上圖所示我電容取30PF。圖3.2數(shù)字萬(wàn)年歷最小系統(tǒng)時(shí)

27、鐘電路2單片機(jī)復(fù)位電路： AT89C52核心單片機(jī)數(shù)字萬(wàn)年歷的控制系統(tǒng)，為了有效保障系統(tǒng)的初始化可控性以及發(fā)生過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)定參數(shù)的默認(rèn)性返回，本文設(shè)計(jì)AT89C52核心單片機(jī)復(fù)位電路模塊，通常情況下，單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷控制系統(tǒng)只有在啟動(dòng)過(guò)程中，復(fù)位電路才工作，但是當(dāng)系統(tǒng)在正常運(yùn)行過(guò)程中，為人的觸發(fā)復(fù)位電路開關(guān)鍵，系統(tǒng)也將會(huì)返回到初始化狀態(tài)，AT89C52核心單片機(jī)復(fù)位電路模塊的執(zhí)行原理是有一個(gè)具有儲(chǔ)能和放能的電容完成，當(dāng)復(fù)位按鈕在觸發(fā)狀態(tài)下，控制電容電路的導(dǎo)線將會(huì)自動(dòng)化的斷開，從而使電容電路處于短路狀態(tài)，并將儲(chǔ)存的相應(yīng)電能獲得釋放，傳導(dǎo)引發(fā)復(fù)位電路中電阻兩端電壓的變化，本文在此單片機(jī)復(fù)位

28、電路中引入了一個(gè)具有延時(shí)功能效果的電容及一個(gè)具有信號(hào)放大功能的二極管，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明可以近一步提高AT89C52核心單片機(jī)復(fù)位電路模塊的穩(wěn)定性能。單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)正常運(yùn)行的時(shí)候，如果該管腳上有超過(guò)兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)間的高位電平時(shí)，那么單片機(jī)就會(huì)被回復(fù)到原來(lái)的位置，單片機(jī)就會(huì)重新的啟動(dòng)。把內(nèi)部的程序指針置于開場(chǎng)位置。單片機(jī)復(fù)位的時(shí)候P0-P3口均會(huì)被重新置1，也就是說(shuō)這些引腳的電平都是高電平，單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器和存放器等，也都會(huì)自同一時(shí)間全部的回復(fù)到原來(lái)的位置成為零。在是單片機(jī)復(fù)位的高電平消失轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，其內(nèi)部的ROM會(huì)從00H處重新進(jìn)展運(yùn)行。由單片機(jī)的復(fù)位電路采樣一次

29、。單片機(jī)對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)展復(fù)位時(shí)一般常見的有兩種復(fù)位方式，一種是通過(guò)是供給電流是單片機(jī)自動(dòng)的進(jìn)展復(fù)位的方式，另一種是通過(guò)人工按下復(fù)位鍵進(jìn)展復(fù)位的方式，在這次設(shè)計(jì)的電路中我們所使用的復(fù)位方式是通過(guò)給其供給電流使其自動(dòng)回復(fù)運(yùn)維的復(fù)位方式。復(fù)位操作不會(huì)對(duì)內(nèi)部RAM有所影響。常用的數(shù)字萬(wàn)年歷最小系統(tǒng)復(fù)位電路如圖3.3所示。圖3.3數(shù)字萬(wàn)年歷最小系統(tǒng)復(fù)位電路3.2 時(shí)鐘芯片電路AT89C52核心單片機(jī)數(shù)字萬(wàn)年歷的控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，選擇具有閏年補(bǔ)償功能的DS1302單片機(jī)芯片對(duì)時(shí)間的計(jì)算十分的準(zhǔn)確，根據(jù)系統(tǒng)時(shí)新功能時(shí)所需要最終選擇使用DS1302時(shí)鐘芯片如圖3.3為DS1302的接口電路，圖中的Vcc1是D

30、S1302新品接口電路的備用電源，Vcc2是圖中DS1302芯片雙電源供電系統(tǒng)中的主電源，如果使用圖中所示的運(yùn)行方式，那么當(dāng)Vcc2這個(gè)主用電源出現(xiàn)故障無(wú) 法工作的時(shí)候Vcc1這個(gè)備用的電源就可以給系統(tǒng)進(jìn)展運(yùn)行供電，這種情況下就能夠在注定不愿停頓工作的情況下及時(shí)的保 存好芯片系統(tǒng)中的信息和有用的數(shù)據(jù)等。圖3.4數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片電路DS1302數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片定時(shí)過(guò)程的供電原那么是，選取Vcc1和Vcc2大者供電，即當(dāng)，為數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片DS1302提供電源，當(dāng)，為數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片DS1302提供電源。數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片DS1302，在進(jìn)展工作之前所前所有的程序都進(jìn)展初始化處理，然后在進(jìn)

31、展給與SCLK脈沖信號(hào)的操作；讀/寫時(shí)序如以以下列圖3.5所示。表3.1為DS1302的操作數(shù)據(jù)表格，芯片讀取的單元操作地址為15位，0位是數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片DS1302讀取選擇項(xiàng)，即當(dāng)該位指1情況下，DS1302繼續(xù)讀操作。進(jìn)展寫操作時(shí)，該位為0。從最低位對(duì)系統(tǒng)芯片的控制字節(jié)進(jìn)展輸入和輸出。表-2為DS1302的日歷、時(shí)間存放器內(nèi)容：如表中所示的那樣，標(biāo)志時(shí)鐘暫停的位是“CH，如果時(shí)鐘振蕩器是暫停不懂得狀態(tài)，那么該位顯示的是1。數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片DS1302處于、一種功率消耗十分小的運(yùn)行模式；例如當(dāng)存放位地址設(shè)置為0時(shí)，數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片，開場(chǎng)進(jìn)展計(jì)時(shí)操作，列表中的WR是數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片寫

32、保護(hù)操作，只有它為0的時(shí)候，才可以對(duì)時(shí)鐘里的芯片進(jìn)展寫操作，如果該位顯示是1的時(shí)候，那么此時(shí)無(wú)法對(duì)任何的存放器進(jìn)展寫操作。表3.1數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片DS1302控制模式 1 RAM/CKA4A3A2A1A0RD/WRDS1302數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片的時(shí)序控制如圖3.5所示，當(dāng)芯片讀取控制指令發(fā)送后，需要在一個(gè)時(shí)間的上升邊沿到來(lái)時(shí)，控制數(shù)據(jù)將會(huì)直接寫入到數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片DS1302之中，數(shù)據(jù)的寫入模式是從07為開場(chǎng)，同樣的原理，當(dāng)一個(gè)時(shí)間的下降邊沿到來(lái)時(shí)，數(shù)據(jù)的讀取模式是從07為開。圖3.5數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片電路時(shí)序圖DS1302數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片共計(jì)有12個(gè)相關(guān)存放器，12個(gè)存放器分配的原那么

33、是7個(gè)存放器與相關(guān)的日歷和時(shí)間有關(guān)，存儲(chǔ)的模式為BCD碼，對(duì)應(yīng)的DS1302數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片存放器如表3.2所示。表3.2數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片DS1302存放器分配寫存放器讀存放器80H81HCH10秒秒82H83H10分分84H85H12/010時(shí)時(shí)/PM86H87H0010 日日88H89H00010月月8AH8BH00000星期8CH8DH 10年年8EH8FHWP00000003.2 DS18B20電路單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，溫度檢測(cè)的準(zhǔn)確性是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的根基和保障，也是整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)量的一個(gè)主要評(píng)價(jià)因素， 溫度采集作為本次基于單片機(jī)數(shù)字萬(wàn)年歷重要擴(kuò)展功能，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)

34、選取，數(shù)字萬(wàn)年歷溫度檢測(cè)芯片是一個(gè)3管腳的集成體封裝模式，該芯片的邏輯電路構(gòu)造框圖，如圖3.6所示。數(shù)字萬(wàn)年歷溫度檢測(cè)芯片的內(nèi)部閃存如表3.3所示。表3.3數(shù)字萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片存放器分配 圖3.6數(shù)字萬(wàn)年歷溫度檢測(cè)電路圖數(shù)字萬(wàn)年歷溫度檢測(cè)芯片，是一個(gè)完成的9位編碼模式，上下溫度警示標(biāo)志位為：。通過(guò)一系列的編程是用戶根據(jù)實(shí)際情況去進(jìn)展代碼的設(shè)計(jì)和使用。數(shù)字萬(wàn)年歷溫度檢測(cè)芯片，具有一個(gè)高速數(shù)據(jù)內(nèi)存暫緩，其主要的應(yīng)用功能是將系統(tǒng)外部，所采集的溫度信息，轉(zhuǎn)化為單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年最小核心控制系統(tǒng)所能識(shí)別的信息，每一個(gè)字的功能說(shuō)明如表3.4所示，其中是選擇，數(shù)字萬(wàn)年歷溫度檢測(cè)芯片精度，也就是溫度的分辨率，初始

35、化溫度分辨率是12。對(duì)應(yīng)的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)如表3.5所示。表3.4 數(shù)字萬(wàn)年歷溫度檢測(cè)芯片存放功能位表3.5 數(shù)字萬(wàn)年歷溫度檢測(cè)芯片溫度分辨率 數(shù)字萬(wàn)年歷溫度檢測(cè)過(guò)程中，我們都知道外界溫度的變化是一個(gè)系統(tǒng)性逐步變化，并且易于受到外界其他未知因素的干擾，因此在溫度識(shí)別過(guò)程中，溫度信號(hào)的傳播具有明顯波動(dòng)性，這就需要對(duì)于數(shù)字萬(wàn)年歷溫度檢，進(jìn)展一定的溫度功能性補(bǔ)償，我們可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的芯片程序設(shè)置，以此判斷在溫度傳遞過(guò)程中，是否出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的誤差。數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)的控制系統(tǒng)，通過(guò)相關(guān)溫度集采信號(hào)指令，可以對(duì)數(shù)字萬(wàn)年歷溫度芯片進(jìn)展讀取控制，數(shù)字萬(wàn)年歷溫度芯片將外部采集的相關(guān)數(shù)據(jù)，直接進(jìn)展溫度相關(guān)轉(zhuǎn)換

36、，AT89C52核心單片機(jī)可以直接讀取相關(guān)溫度數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)格式如下：2221202-12-22-32-4MSBLSBSSSSS262524MSBLSB數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)的控制系統(tǒng)與溫度檢測(cè)系統(tǒng)交互過(guò)程中，當(dāng)溫度讀取完成后，希望將溫度的信息直接轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制，以供溫度的外部顯示用，而在這一程序運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)換具有一定困難，主要表達(dá)在當(dāng)所檢測(cè)的溫度值為正時(shí)，數(shù)據(jù)信息保存為原碼，而相反如果所采集的外部環(huán)境信息為負(fù)值，這數(shù)據(jù)的形式為補(bǔ)碼，在數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)的控制系進(jìn)展數(shù)據(jù)分析過(guò)程中，需要將補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換成原碼，為了更好的處理該問題，本文設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的相關(guān)子子程序，該程序可以直接

37、調(diào)用，如表3.6所示。表3.6 溫度局部顯示轉(zhuǎn)換碼 數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)的控制系與溫度檢測(cè)系統(tǒng)交互過(guò)程中，溫度檢測(cè)電路具有自動(dòng)檢測(cè)溫度上下的功能，這樣可以有效降低數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)運(yùn)行效能。例如：當(dāng)時(shí)，溫度檢測(cè)系統(tǒng)，將會(huì)直接將報(bào)警信息發(fā)送到，數(shù)字萬(wàn)年歷核心控制單元中，。數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)的控制系與溫度檢測(cè)鏈接接口如圖3.7所示。DS18B20與單片機(jī)的接口電路如以以下列圖所示：圖3.7數(shù)字萬(wàn)年歷溫度檢測(cè)電路接口圖3.4顯示電路數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)的控制系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)過(guò)程中，需要通過(guò)鎖地址緩存芯片74LS373對(duì)核心控制單片機(jī)單元AT89

38、C52的輸出信息進(jìn)展保存、分析和處理，并由，實(shí)現(xiàn)數(shù)字萬(wàn)年歷控制模式信息的選擇性輸出，從而為用戶所提供所需要的時(shí)鐘顯示，這樣做的目的主要是在于便捷式操作，更好的實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)一定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)。目前，數(shù)字萬(wàn)年歷一般選取的是一種簡(jiǎn)單的2極管8位顯示碼，但是這種模式下，將會(huì)需要大量占用數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)的控制系統(tǒng)的I/O口，因此文本直接選擇了性價(jià)比擬高的液晶屏，作為數(shù)字萬(wàn)年歷的顯示端口。3.5 數(shù)字萬(wàn)年歷的鍵盤模塊設(shè)計(jì)為滿足用戶對(duì)于數(shù)字萬(wàn)年的個(gè)性化需求和設(shè)置，即按照自己主觀意愿，進(jìn)展數(shù)字萬(wàn)年歷的功能選擇和控制，數(shù)字萬(wàn)年需要設(shè)計(jì)外部影響輸入裝置，一般情況下，選擇機(jī)械式的鍵盤較為合理，主要的

39、原因是考慮數(shù)字萬(wàn)年需要際運(yùn)行可靠性，這里將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)因?yàn)闄C(jī)械鍵盤固有特性所發(fā)生的問題，即機(jī)械彈性所引發(fā)的響應(yīng)時(shí)間，可以這樣說(shuō)，即所期望的按鍵時(shí)間與系統(tǒng)反響時(shí)間存在一定的差異性，不能對(duì)實(shí)際控制系統(tǒng)進(jìn)展即時(shí)性響應(yīng)。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)性統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，機(jī)械鍵盤一般的反響所產(chǎn)生的間隔時(shí)間為：，而這個(gè)時(shí)間對(duì)于自動(dòng)化數(shù)字萬(wàn)年歷的響應(yīng)動(dòng)作時(shí)間較為重要，因此本文設(shè)計(jì)了消除鍵盤時(shí)間響應(yīng)間隔的模塊，選擇了軟件消除方法，主要工作原理是，當(dāng)自動(dòng)化數(shù)字萬(wàn)年歷，檢測(cè)到硬件鍵盤按鍵后，還有等待一段時(shí)間后執(zhí)行操作程序，一般設(shè)置為的延時(shí)，如果按鍵處于一直常閉和狀態(tài)，那么確定按鍵按下，同時(shí)在確定按下鍵盤后，進(jìn)展鍵盤釋放，這同樣需要一個(gè)的

40、延時(shí)程序，可以認(rèn)為直到電路的后沿狀態(tài)消失后，系統(tǒng)將會(huì)轉(zhuǎn)向執(zhí)行主控制程序。系統(tǒng)中一共有五個(gè)可以操作的按鍵，這些按鍵中一個(gè)是用來(lái)人工操作進(jìn)展系統(tǒng)復(fù)位的，其余四個(gè)那么是使用的單個(gè)的按鍵，這種設(shè)計(jì)方法，操作簡(jiǎn)單，可以極大地減少系統(tǒng)CPU的使用，其中1個(gè)按鍵為系統(tǒng)復(fù)位按鍵，其他4個(gè)按鍵直接對(duì)應(yīng)了，數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)的控制系統(tǒng)的4個(gè) 根本功能，即設(shè)置、上、下和停頓開場(chǎng)，數(shù)字萬(wàn)年歷按鍵電路接口如圖3.7所示。圖3.8數(shù)字萬(wàn)年歷按鍵接口圖4 軟件設(shè)計(jì)及仿真數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)控制的各項(xiàng)功能是在程序控制下實(shí)現(xiàn)的，該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法與硬件設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)，按整體功能分成多個(gè)不同的程序模塊，

41、分別進(jìn)展設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試，最后通過(guò)主程序?qū)⒏鞒绦蚰K連接起來(lái)。這樣有利于程序修改和調(diào)試，增強(qiáng)程序的可移植性。同時(shí)，數(shù)字萬(wàn)年歷控制運(yùn)行系統(tǒng)過(guò)程中，軟件是控制行為實(shí)現(xiàn)編寫者，是實(shí)現(xiàn)具體功能操作者，其實(shí)其設(shè)計(jì)合理性和可靠性，將會(huì)直接影響自動(dòng)化數(shù)字萬(wàn)年歷整體性能，4.1數(shù)字萬(wàn)年歷主程序框圖開場(chǎng)DS1302初始化設(shè)置DS1302讀年月日星期時(shí)分秒將讀取的數(shù)據(jù)處理后送液晶屏顯示返回圖4.1數(shù)字萬(wàn)年歷程序主框圖4.2仿真數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)控制系統(tǒng)能否完成具體功能，需要進(jìn)展硬件和軟件上的系統(tǒng)性仿真研究，這樣做的目的是可以進(jìn)一步降低生產(chǎn)性產(chǎn)品，和優(yōu)化數(shù)字萬(wàn)年歷控制系統(tǒng)的電路構(gòu)造，本文選擇了國(guó)內(nèi)外通用的電路仿真軟件，總之，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大點(diǎn)擊，對(duì)于數(shù)字萬(wàn)年歷AT89C52核心單片機(jī)控制系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖4.2所示，仿真結(jié)果說(shuō)明，基于AT89C52核心單片機(jī)的數(shù)字萬(wàn)年歷能夠有效穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能要求。圖4.2數(shù)字萬(wàn)年歷