【正文】 ISIS\ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的制圖與仿真。硬件系統(tǒng)的組成框圖如圖21所示：圖21 數(shù)碼日歷鐘硬件系統(tǒng)組成框圖(2) 軟件方面：l 編程語言選擇：考慮到本設(shè)計任務(wù)較為復(fù)雜，C語言的模塊化程序設(shè)計思想能夠較好地解決這個問題，且用C語言編寫程序，開發(fā)效率高，生成的目標(biāo)代碼質(zhì)量也較高，執(zhí)行效率高，綜上所述，故本設(shè)計任務(wù)采用C語言編程。測溫范圍為－55℃～＋125℃，℃。l 溫度測量模塊：溫度測量模塊當(dāng)然可以采用較為簡單的熱敏電阻，其阻值會隨著周圍環(huán)境溫度的變化而變化。l 顯示模塊：顯示模塊既可采用數(shù)碼管顯示，也可采用液晶顯示。它們分別是：(1) 硬件①根據(jù)所選方案畫出硬件電路原理圖；②根據(jù)所選方案，列出所需硬件元器件、制作與調(diào)試工具清單（軟硬件）；③準(zhǔn)備制作與調(diào)試工具（軟硬件）；④照單購買所需元器件并進(jìn)行逐一測試，保證完好；⑤根據(jù)硬件電路原理圖搭建電路，并進(jìn)行電路焊接；⑥對硬件電路進(jìn)行測試與調(diào)試，保證無虛焊、短路等故障；(2) 軟件①1602液晶的顯示，編寫1602液晶的基礎(chǔ)顯示函數(shù)；②根據(jù)已知日期推算出相應(yīng)的星期幾；③運用單片機的定時中斷功能實現(xiàn)電子鐘功能；④編寫按鍵掃描程序，能夠識別按鍵，并通過相應(yīng)的按鍵調(diào)整年份、月份、日期、時、分；⑤數(shù)字溫度傳感器18b20的使用；⑥所測溫度結(jié)果數(shù)據(jù)的處理及顯示。在Proteus中進(jìn)行軟件仿真，直至實現(xiàn)所有預(yù)先設(shè)定的功能要求。 本設(shè)計制作出來的數(shù)碼日歷鐘要求能在1602液晶顯示屏上顯示出年月日及對應(yīng)的星期幾，當(dāng)前時間及環(huán)境。在上述背景下，需要我運用近幾年在學(xué)校學(xué)到的單片機知識及開發(fā)技巧設(shè)計和制作出一個功能完善的數(shù)碼日歷鐘。單片機課程作為職業(yè)院校電子信息類專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課程，它既是一門很有實用價值、實踐性很強且很有趣味性的一門課程，同時它又是一門集硬件電路設(shè)計與軟件編程于一體的學(xué)科，既要求我們有較好的電工電子技術(shù)基礎(chǔ)知識，又要求有一定的邏輯思維和軟件開發(fā)（編程）能力。數(shù)碼日歷鐘是一個非常實用的設(shè)計與制作，成本低廉，如能進(jìn)一步完善，具有一定的推廣使用價值。數(shù)碼日歷鐘是實際生活中應(yīng)用較多的一個電子計時裝置，可供人們查詢?nèi)掌?、星期及掌握時間。單片機技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展帶來了電子技術(shù)和控制領(lǐng)域的一場革命。單片機課程作為職業(yè)院校電子信息類專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課程，它既是一門很有實用價值、實踐性很強且很有趣味性的一門課程，同時它又是一門集硬件電路設(shè)計與軟件編程于一體的學(xué)科，既要求我們有較好的電工電子技術(shù)基礎(chǔ)知識，又要求有一定的邏輯思維和軟件開發(fā)（編程）能力。本文首先從數(shù)碼日歷鐘的功能要求入手，對設(shè)計任務(wù)進(jìn)行了分析，并將任務(wù)分解為若干個模塊，提出在設(shè)計與制作過程中要用到的相關(guān)知識點，給出了本設(shè)計的硬件電路及軟件流程，還給出了部分模塊的源程序代碼。本設(shè)計任務(wù)比較復(fù)雜，要考慮的問題很多，C語言的模塊化程序設(shè)計思想較好地解決了這個問題，故本設(shè)計任務(wù)采用C語言編程。通過近幾年對單片機的學(xué)習(xí)，我已掌握單片機的基本知識，并具備了單片機應(yīng)用系統(tǒng)的初步開發(fā)能力。通過這個設(shè)計的制作，必將進(jìn)一步提高我的工程實踐能力和單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)能力，將我所學(xué)到的理論知識與實際應(yīng)用結(jié)合起來，做到理論與實踐相結(jié)合，同時也能對我高職階段所學(xué)知識作以梳理和總結(jié)。而且要求日期和時間可通過按鍵調(diào)整，當(dāng)日期調(diào)整時，通過相應(yīng)算法自動實現(xiàn)星期幾的調(diào)整，無論是否閏年、任何月份，當(dāng)日期調(diào)整時都保證不會出現(xiàn)非法的日期。(8)根據(jù)硬件電路原理圖搭建電路，并進(jìn)行電路焊接；(9)對硬件電路進(jìn)行測試與調(diào)試，保證無虛焊、短路等故障，將目標(biāo)程序?qū)懭雴纹瑱C，再次整機聯(lián)調(diào)（實物）；(10)完成畢業(yè)設(shè)計論文的撰寫，提交完整的畢業(yè)設(shè)計作品，由指導(dǎo)老師審閱，完成畢業(yè)設(shè)計論文答辯。(1) 硬件方面：l 主控模塊：單片機芯片的選擇：考慮到本程序較為復(fù)雜，目標(biāo)程序可能占用存儲空間較大，故應(yīng)選擇程序存儲器容量稍大一些的單片機芯片較好，但又要顧及盡量降低成本，程序開發(fā)、調(diào)試、載入方便。數(shù)碼管的優(yōu)點是價格便宜，顯示亮度高，但它也有不少不足之處：當(dāng)顯示的信息量較大時，所用數(shù)碼管較多，接口電路復(fù)雜，編程麻煩；而且其體積較大，不宜用于便攜式產(chǎn)品，顯示也不夠美觀；當(dāng)其中某一段出現(xiàn)劣化而不能正常顯示時，需整體更換。熱敏電阻的優(yōu)點是電路及其工作原理都較為簡單，但其測量結(jié)果為模擬量，要讓單片機去處理其測量結(jié)果，需通過ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）電路，這樣又增加了不少成本，且需熟悉ADC與單片機的接口電路及其編程，這就增加了開發(fā)的難度和時間，比較麻煩。具有耐磨耐碰，體積小，工作電源: 3~5V/DC。l 編譯環(huán)境軟件選擇：本設(shè)計選用目前單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)使用最泛的集成開發(fā)編譯軟件——Keil公司的Keil C，它既可用于匯編程言源程序的編輯、編譯，生成目標(biāo)程序，也可用于C語言源程序的編輯、編譯、連接并生成目標(biāo)代碼。Proteus 的軟件仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于它能仿真大量的單片機芯片以及單片機外圍電路，例如鍵盤、LED、LCD等等。由于其體積小，主要應(yīng)用在控制領(lǐng)域，所以又被稱為微控制器（Micro Controller Unit，簡寫為MCU）。由于其體積小、控制功能強大、編程靈活、價格低廉，所以在控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)中甚至有數(shù)百臺單片機在同時工作。下面談?wù)剢纹瑱C的發(fā)展情況及其常用系列。20世紀(jì)80年代，Intel公司在總結(jié)MCS48系列單片機的基礎(chǔ)上推出了8位單片機的第二代產(chǎn)品——MCS51系列單片機。由于Intel公司主要致力于計算機的CPU的研究和開發(fā)，所以該公司在推出MCS51體系結(jié)構(gòu)后不久，開放了8051內(nèi)核技術(shù)，授權(quán)一些廠商以MCS51系列單片機為核心生產(chǎn)各自的單片機，為單片機的發(fā)展起了很大作用。值得一提的是，本設(shè)計中所采用的AT89S52單片機是Atmel公司的產(chǎn)品，它擁有與MCS51單片機同樣的內(nèi)核和引腳排列，它除了具有和MCS51單片機的全部功能外，還內(nèi)置了一些非常實用的功能。l 片內(nèi)256B RAM存儲器。l 加密結(jié)構(gòu)：三級。l 全雙工UART串行通道。 51單片機引腳功能介紹單片機就是一塊集成電路，在使用其之前，必須先了解其外部引腳功能。AT89S52單片機的引腳排列如圖32所示。采用DIP40封裝的AT89S52單片機的第40腳Vcc為電源正極輸入端，一般接+5V，第20腳GND為電源負(fù)極輸入端，接電源負(fù)極，也作為電路中的公共接地端。為便于計算定時器的初始值及定時時間，晶振頻率為12MHz。上拉電阻阻值一般取10KW。P1口內(nèi)部已接有上拉電阻，故在使用時無需再接上拉電阻。P2口內(nèi)部也已接有上拉電阻，故在使用時無需再接上拉電阻。P3口的每個引腳的第二功能如表31所示。當(dāng)RST端保持兩個機器周期以上的高電平時即可使單片機進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，完成一系列初始化操作。一旦電源斷電或者電壓降到一定值時，可通過該引腳為片內(nèi)RAM供電，以保護(hù)片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)不丟失，且上電后能夠繼續(xù)工作。在單片機擴(kuò)展外部存儲器時，該引腳作第一功能使用，用于控制把P0口提供的低8位地址送鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低8位地址和數(shù)據(jù)的隔離。以往低版本單片機的片內(nèi)ROM要靠編程脈沖才能將程序?qū)懭?，而AT89S52支持ISP功能，無需編程脈沖輸入。該引腳的第二功能Vpp用于對片內(nèi)含有EPROM的單片機（如8751），對其內(nèi)部EPROM寫入程序時作編程電壓輸入端。查閱相關(guān)資料可知，如果一個年份是閏年，則該年份必然滿足以下兩個條件其中之一：(1) 年份是4的整數(shù)倍但不是100的整數(shù)倍；(2) 年份是400的整數(shù)倍。year%100!=0||year%400==0)。那么，如何由一個已知日期推算出是星期幾呢？人們一般會采用這樣的方法：從一個已知星期幾的某天開始推算，先計算已知星期幾的這一天距要推算的那天共相差幾天，由于星期是7天一輪回的，故可以將相差的天數(shù)除以7取余數(shù)，再用已知的那天星期幾加上余數(shù)，就可以推算出要計算的這天是星期幾了。有沒有改進(jìn)的方法呢？我們不妨這樣來考慮：如果一個年份是平年，則該年有365天，也就是52個星期多一天；如果一個年份是閏年，則該年有366天，也就是52個星期多兩天；于是，對于以前的年份，如果是平年，則只計為一天（扣除其中的整數(shù)個星期），同理，如果是閏年，則計為兩天。其中y1個年份中有若干個年份是閏年，由于閏年比平年多一天（平年2月28天，閏年2月29天，閏年和平年的其它相應(yīng)月份的天數(shù)是一樣的，只有2月份不同），則需再加上閏年的個數(shù)，于是可以算出y年之前有(y1) +(y1)/4(y1)/100+(y1)/400天。這樣，就可以對要推算的日子所在的月份進(jìn)行測試，并按各種情況計算出要推算的這一天所在的月份之前當(dāng)年已過了多少天，再加上要推算的這一天是當(dāng)月的第幾天，就可以算出要推算的這一天是當(dāng)年的第多少天了。 break。 break。 break。 break。 break。 break。amp。 return (s%7)。液晶顯示器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低（功率為10mW，5V電源供電、工作電流只有2mA）、可靠性高、顯示操作簡單等優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用在各種便攜式電子信息產(chǎn)品中作顯示器件。（高寒地區(qū)難以正常工作）。1602意即每行可顯示16個字符，一共可以顯示兩行）。根據(jù)操作的方式不同，液晶還可分為串行操作方式與并行操作方式。引腳如此設(shè)置，第1腳和第16腳均是接地，第2腳和第15腳均是電源正極，即使插錯，最多導(dǎo)致液晶不能正常工作顯示，但不至于燒壞液晶。~為LCM的數(shù)據(jù)/指令總線。向LCD控制模塊發(fā)送指令或數(shù)據(jù)前應(yīng)先查詢BF狀態(tài)。CGRAM為LCD顯示控制模塊的字符發(fā)生存儲器，共64個單元，用于存放自定義字符。但DDRAM內(nèi)容不清除。S/和R/的功能見表33。向LCD控制模塊發(fā)送指令或數(shù)據(jù)前應(yīng)先查詢BF狀態(tài)。表37 LCM的常用指令匯總表編號指令功能說明10x38工作方式設(shè)置指令,設(shè)置為8位數(shù)據(jù)總線，雙行顯示，采用57點陣。50x80DDRAM第一行的首地址60xc0DDRAM第二行的首地址 LCD1602字符液晶顯示模塊與單片機的接口LCD1602字符液晶顯示模塊與單片機的硬件連接如圖33所示。 /定義液晶模塊的使能端(2) 向1602液晶顯示模塊寫指令函數(shù)：void write_cmd(unsigned char cmd) //形式參數(shù)cmd為要寫入的指令{ RS=0。 //將使能端置高電平，使其有效，以便向液晶模塊寫入指令delay(10)。 //將要寫入的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上以便寫入液晶模塊delay(10)。 //將使能端復(fù)位至低電平狀態(tài)，為下次操作做準(zhǔn)備 }(4) 1602液晶顯示模塊的初始化函數(shù)：void LCD_init( ) //1602液晶顯示模塊的初始化函數(shù){ EN=0。 //開顯示關(guān)光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍write_cmd(0x06)。 write_cmd(0x80)。 write_cmd(0xc0)。 }說明：[16]和second[16]，分別用于存放液晶的兩行要顯示的內(nèi)容。(1) 中斷的概念對于單片機來講，中斷是指CPU正在執(zhí)行主程序的過程中，由于CPU之外的某種原因，有必要暫停主程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行相應(yīng)的處理（中斷服務(wù)）程序。(2) 51單片機的中斷系統(tǒng)51單片機的中斷系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖34所示。當(dāng)計數(shù)器計滿溢出時就會向CPU發(fā)出中斷請求。它可以用來控制定時/計數(shù)器的啟動與停止，標(biāo)志定時/計數(shù)器是否計滿溢出和中斷情況，還可以設(shè)定兩個外部中斷的觸發(fā)方式、標(biāo)志外部中斷請求是否觸發(fā)。表38 定時/計數(shù)器控制寄存器TCON的各位功能說明位 號D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON寄存器中和定時/計數(shù)器中斷有關(guān)的位的功能介紹如下：TR0：定時/計數(shù)器0（T0）的啟動控制位。TR1：定時/計數(shù)器1（T1）的啟動控制位。其余四位與外部中斷相關(guān)，是兩個外部中斷的中斷請求標(biāo)志位和觸發(fā)方式控制位，本設(shè)計不涉及，故不再贅述。其各位定義如表39所示。ET0：定時/計數(shù)器0的中斷允許位。例如：如果我們要設(shè)置定時/計數(shù)器T0中斷允許，其他中斷不允許，則IE寄存器各位取值如表310所示。中斷服務(wù)程序是一種具有特定功能的獨立程序段，往往寫成一個獨立函數(shù)，函數(shù)內(nèi)容可根據(jù)中斷源的要求進(jìn)行編寫。例如，全自動洗衣機中的各種定時控制；工業(yè)生產(chǎn)中，對流水線上的產(chǎn)品計數(shù)打包控制等。52單片機則比51單片機擴(kuò)展了一個定時/計數(shù)器T2。T0和T1都是16位的加法計數(shù)器，它們的容量是有限的，不可能無限制地持續(xù)計數(shù)，其計數(shù)最大值為65535（即二進(jìn)制數(shù)1111 1111 1111 1111B），此時，若再輸入一個計數(shù)脈沖則計滿溢出，將對應(yīng)的計滿溢出標(biāo)志位置1，向CPU發(fā)出中斷申請，請求CPU暫停當(dāng)前程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而來執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。T0和T1都可對輸入脈沖進(jìn)行加法計數(shù)，即每來一個脈沖計數(shù)器的值加1，直到計滿溢出。如果其初始值為零，當(dāng)輸入65535個脈沖后，其計數(shù)值為65535（即二進(jìn)制數(shù)1111 1111 1111 1111B），再來一個脈沖，計數(shù)器的值將計滿溢出回零（進(jìn)位信號將相應(yīng)的計滿溢出標(biāo)志位TFX(X=0,1)置1，從而向CPU發(fā)出中斷請求）。我們要計50000，那就先預(yù)置計數(shù)器的初始值為15536（6553650000），再輸入50000個脈沖，不就到65536從而計滿溢出了嘛！使用定時/計數(shù)器時，首先在程序中用相關(guān)賦值語句設(shè)定好定時/計數(shù)器的啟動方式、功能模式、工作方式及計數(shù)初始值（這一過程我們習(xí)慣稱為定時/計數(shù)器的初始化），然后啟動它工作，定時/計數(shù)器將按照設(shè)定好的工作方式，從計數(shù)初始值開始，對指定的