【正文】 ........................................................... 34 軟件總體部分的設(shè)計 ............................................................................................... 34 LCD 驅(qū)動及液晶顯示 ............................................................................................... 36 按鍵識別及處理 ....................................................................................................... 36 溫度數(shù)據(jù)采集 ........................................................................................................... 36 時間數(shù)據(jù)采集 ........................................................................................................... 38 鬧鐘程序 ................................................................................................................... 40 6 系統(tǒng)的 測試 .......................................................................................................................... 42 總 結(jié) .................................................................................................................................... 45 致 謝 .................................................................................................................................... 46 參考文獻 .................................................................................................................................. 47 7 附 錄 .................................................................................................................................... 48 1 緒論 多功能電子萬年歷的研究背景與意義 伴隨著單片機和電子技術(shù)的快速發(fā)展，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀錄。萬年歷已經(jīng)不像以前那樣以書本形式出現(xiàn)。以電子產(chǎn)品形式或者電腦軟件形式出現(xiàn)，并附加有溫度、濕度監(jiān)控以及鬧鈴提示功能的萬年歷被稱為多功能電子萬年歷。與先前的書本形式的萬年歷相比，多功能電子萬年歷成為了各個電子產(chǎn)品的一部分而得到了廣泛的應(yīng)用，如在手機、 電腦、空調(diào)等電子電氣產(chǎn)品中大量使用。采用電子時鐘作為時間顯示已經(jīng)成為一種時尚。目前市場上各式各樣的電子時鐘數(shù)不勝數(shù)，但多數(shù)是只針對時間顯示，功能單一不能滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枨蟆? 本文提出了一種基于 STC89C52RC 單片機的多功能電子萬年歷設(shè)計方案，采用一個 LCD 顯示。本方案以 STC89C52RC 單片機作為主控核心，與時鐘芯片 DS130溫度芯片 DS18B鬧鐘模塊、鬧鐘設(shè)置存儲模塊、按鍵、 LCD 顯示等模塊組成硬件系統(tǒng)。在硬件系統(tǒng)中設(shè)有4 個獨立按鍵和一個 LCD 顯示器，能顯示豐富的信息，根據(jù)使用者的需要可 以隨時對時間進行校準、選擇時間、星期、溫度顯示以及提醒等 .總體來說多功能電子萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。 9 多功能電子萬年歷的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，單片機在國民經(jīng)濟的個人領(lǐng)域得到了廣泛的運用。單片機開發(fā)技術(shù)已成為電子信息、電氣、通信、自動化、機電一體化等專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)。 國內(nèi)企業(yè)為了獲得更大的投資收益，在生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品質(zhì)量上不斷提升 ，開發(fā)單片機呈必然趨勢。 二十一世紀的今天，具有代表性的計時產(chǎn) 品就是電子萬年歷，它是近代世界鐘表業(yè)界的第三次革命。前兩次革命是擺和擺輪游絲的發(fā)明，以及石英晶體振蕩器的應(yīng)用，第三次革命就是單片機數(shù)碼計時技術(shù)的應(yīng)用（電子萬年歷），使得從原來傳統(tǒng)指針計時的方式發(fā)展為人們?nèi)粘８鼮槭煜さ囊构鈹?shù)字顯示方式，直觀明了，并增加了全自動日期，星期，溫度以及其他日常附屬信息的顯示功能，它更符合消費者的生活需求 !因此，電子萬年歷的出現(xiàn)帶來了鐘表計時業(yè)界跨越性的進步。 論文研究的內(nèi)容 本設(shè)計采用 STC89C52RC 芯片作為系統(tǒng)主要芯片，能以的超低的 電壓工作，而且能夠和 51 單片機 系列完全兼容，該芯片內(nèi)部存儲器 ROM 為 8KB 存儲空間。具有和 51 系列單片機一樣的功能，并且具有可擦除可在線編程技術(shù)。 用 LCD 數(shù)碼管動態(tài)顯示， LCD 數(shù)碼管價格適中，對于顯示數(shù)字合適，且采用動態(tài)掃描法與單片機連接時，占用單片機接口線少。采用 DS1302 時鐘芯片實現(xiàn)時鐘， DS1302 芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分時日周月年以及閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù)，而且精度高，位的 RAM 作為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓 可以在 ～ ， 300mA。 因此采用 STC89C52RC 10 單片機作為此設(shè)計的 主要芯片， 且作品的精度高，成本低，易于制作研究 。 本設(shè)計進行的主要工作 （ 1）分析多功能電子萬年歷的運行原理； （ 2） 設(shè)計多功能電子萬年歷的總原理圖 ； （ 3） 根據(jù)多功能電子萬年歷的原理圖選擇各個模塊的 芯片 ； （ 4） 設(shè)計 多功能電子萬年歷的總流程圖和各個模塊的流程圖 ； （ 5） 根據(jù)多功能電子萬年歷的總流程圖和各個模塊的流程圖 ,用 C 程序語言編寫程序 ； （ 6） 根據(jù)多功能電子萬年歷的原理圖連接硬件電路做出實物 ； （ 8） 對多功能電子萬年歷進行硬件測試 ； （ 9） 實現(xiàn)總體設(shè)計目標。 本多功能電子萬年歷系統(tǒng)主要要 實現(xiàn)的功能 （ 1）設(shè)計一個萬年歷可以顯示年、月、日、時、分、秒、星期，具有調(diào)整日期和時間功能，可以與即時時間同步； （ 2）具有鬧鈴設(shè)置功能，可以設(shè)置任意時間鬧鈴，發(fā)出報警信息； （ 3）具有溫度采集功能，可以采集 55℃ 125℃之內(nèi)的溫度，并且顯示在 LCD 上。 11 2 單片機的簡介 單片機的介紹 單片機作為一個微型計算機而得到的集成電路芯片。它運用特大規(guī)模集成技術(shù)將：具有數(shù)據(jù)處理能力的 CPU、含程序存儲器 ROM 和數(shù)據(jù)存儲器 RAM、輸入、輸出口電路 (I/O 接口 )集成在同一塊芯片，構(gòu)成一個小巧而又很完善的 微型計算機系統(tǒng)，在程序語言的控制下能準確、高效而又迅速地完成程序設(shè)計者需要完成的任務(wù)。因此說，一個單片機就具有了能夠組成計算機的全部的功能。 然而單片機又和單板機（一種能夠?qū)⑽⑻幚砥鞯男酒?、存儲器芯的芯片、輸入輸出接口芯片安裝在同一個印制電路板上的微型的計算機）不相同，早先的單片機芯片在沒有開發(fā)完全之前，它只是一種能夠具備極強功能的超大規(guī)模集成電路，倘若對它能夠進行應(yīng)用開發(fā)，單片機便可以成為一個小型的微型計算機控制系統(tǒng)，然而它與單板機或個人電腦 (PC 機 )有著本質(zhì)的區(qū)別。 不同的單片機有著不同的硬件特征和軟件 特征。單片機芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了其硬件特征，某種單片機被用戶使用之前，用戶必須了解這種類型產(chǎn)品是否滿足想要實現(xiàn)的功能和應(yīng)用系統(tǒng)的特性以及指標。這期中的技術(shù)特征包括：功能特性、控制特性以及電氣特性等等。軟件特征指的是指令系統(tǒng)特性和開發(fā)支持環(huán)境，指令特性就是輸入輸出特性、單片機的尋址方式、數(shù)據(jù)處理和邏輯處理方式、和對電源的要求等。開發(fā)支持環(huán)境：支持軟件、指令的兼容及可移植性以及硬件資源。想要開發(fā)自己的應(yīng)用系統(tǒng)而要使用某型號單片機，掌握其技術(shù)特征和結(jié)構(gòu)特征是必不可少的。 12 數(shù)字電路或復(fù)雜電子線路構(gòu)成的控制系統(tǒng)可以用 單片機控制系統(tǒng)取代是之簡單化、易操作。就可以軟件控制來實現(xiàn)，且能夠?qū)崿F(xiàn)智能化和模塊化。現(xiàn)在單片機控制范圍無所不在，比如家用電器、過程控制、通信產(chǎn)品、智能儀器儀表和專用控制裝置等等，單片機被廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)。 誠然，單片機的應(yīng)用意義遠遠超過了其應(yīng)用范疇和由此帶來的經(jīng)濟效益，更為重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計思想和控制方法。這是控制技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，也是一座重要的里程碑。 13 3 方案設(shè)計與論證 按照系統(tǒng)設(shè)計的要求，初步確定系統(tǒng)由電源模塊、時鐘模塊、顯示模塊、鍵盤接口模塊、溫度 測量模塊和鬧鐘模塊共六個模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成模塊框圖如圖 所示。 圖 硬件電路模塊框圖 單片機芯片設(shè)計與論證 方案一： 采用 AT89C51 芯片作為主控芯片， 內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲空間 ,能于 3V的超低電壓工作 ,就是可以和 51系列的單片機可以完全兼容 ,但是當其運行在電路設(shè)計中的時候由于不能具備 ISP 在線編程的技術(shù)； 方案二： SCT89C52RC 電源模塊 溫度 采集 模塊 獨立按鍵 鬧鐘模塊 顯示模塊 時鐘模塊 14 采用 STC89C52RC 芯片作為硬件的核心 ,，能以的超低的 電壓工作，而且能夠和 51 單片機系列完全 兼容，該芯片內(nèi)部存儲器 ROM為 8KB 存儲空間。具有和 51 系列單片機一樣的功能，并且具有 ISP在線可擦除可在線編程技術(shù)； 綜合考慮，采用 STC89C52RC 作為主控芯片 ,它的內(nèi)部存儲空間更大，且具有 ISP 在線編程技術(shù)，可節(jié)省成本。 電源模塊設(shè)計與論證 方案一：采用 USB 電源線接電腦 USB 口為系統(tǒng)提供電源，攜帶不方便，成本高； 方案二：采用獨立的 5V 電源，為單片機及外部電路提供電源，能提供較為穩(wěn)定的電壓及足夠的功率，制作簡單，成本較低、便于攜帶； 考慮系統(tǒng)為一個便攜式用品，方案一不便于攜帶，故采用方案 二。 按鍵控制模塊設(shè)計與論證 方案一： 采用矩陣鍵盤，由于按鍵多可實現(xiàn)數(shù)值的直接鍵入，但在系統(tǒng)中需要 CPU 不間斷的對其端口掃描； 方案二：采用獨立按鍵，查詢簡單，程序處理簡單 ,可節(jié)省 CPU資源； 因系統(tǒng)中所需按鍵不多，為了釋放更多的 CPU 占有時間，故采用方案二。 15 時鐘模塊設(shè)計與論證 方案一 ：采用直接的單片機定時 /計數(shù)器提供所需的秒信號，編程程序來實現(xiàn)秒、分、時、日、周、月、年的計數(shù)。采用這一種方案雖然可以減少所用的芯片的數(shù)量和節(jié)約成本，但其實現(xiàn)后的時間誤差較大不準確； 方案二 ：采用 DS1302 時鐘芯片而實現(xiàn)的時。 DS1302 芯片是一種具有高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù)，而且精度高 ,位的 RAM 作為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓 ～ 范圍內(nèi)， 時耗電小于 300nA； 綜合考慮制作難度及精度，故采用方案二。 溫度采集模塊的設(shè)計與論證 方案一：采用溫度傳感器（如熱敏電阻或 AD590），再經(jīng) AD 轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號。雖然價格低廉，但精度不高，電路較復(fù)雜； 方案二：采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的 編程實現(xiàn) 912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式，雖然價格較貴，但精確度高 ，誤差在 1℃ 左 右； 綜合考慮，采 用 方案二， 用 DS18B20 溫度芯片， 采用單總線訪問，降低成本、降低制作難度且可節(jié)省單片機寶貴的 GPIO 資源。 顯示模塊設(shè)計與論證 方案一：采用 LED 的方法，雖然亮度較高 、 成本 低 ，但 電路連接復(fù)雜 ，； 方案二 :采用 LCD 的方法 ,具有硬件制作簡單可直接與單片機接口 ,LCM1602 可顯示 32 個字符 ,采用 LCD 的缺點是亮度不夠； 16 比較以上兩種方案，采用方案二，由于本多功能電子萬年歷是一種小型系統(tǒng)，采用獨立電源供電，因此 采用 LCD 顯示也可以 簡單化電路連接。 17