【正文】 LCD 的應(yīng)用很廣泛，如手表上的液晶顯示屏，儀表儀器上的液晶顯示器或者是電腦筆記本上的液晶顯示器，都使用了 LCD。每一個點陣字符位都可以顯示一個字符。 市場上有許多電子萬年歷的專用芯片，如： LM836 LM8365 等，但它們功能單一， 電路連接復(fù)雜，不便于調(diào)試制作。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， 89C51 是一種高效微控制器， 51 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案但是運用于電路設(shè)計中時由于不具備在線編程（ ISP）技術(shù)，當(dāng)在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ?序的新增功能需要燒入程序時，對芯片的多次拔插可能對芯片造成一定的損壞。由于我們設(shè)計的萬年歷燒寫文件大概在40KB 左右 ，而 STC12C5A60S2 單片機的程序 Flash 為 60KB，我們就不用在外接程序存儲器了。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。 LCD12864 液晶可以完成設(shè)計的要求 。它采用低電壓掃描驅(qū)動，具有：耗電少、使用壽命長、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)等特點。單片機集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等一系列優(yōu)點，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費產(chǎn)品、辦公自動化、汽車電子、 PC 機外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。 方案二： 采用 DS1302 時鐘芯片。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 溫度傳感器的選擇方案和論證 方案一： 采用熱敏電阻作為溫度傳感器 。由于半導(dǎo) 體熱敏電阻有獨特的性能，所以在應(yīng)用方面它不僅可以作為測量元件（如測量溫度、流量、液位等），還可以作為控制元件（如熱敏開關(guān)、限流器）和電路補償元件。 方案二： 采 用 DS18B20 溫度傳感器。這是世界上第一片支持 ―一線總線 ‖接口的溫度傳感器。 電路設(shè)計最終方案確定 最終選擇單片機 STC12C5A60S2 作為主控制器；選擇 LCD12864 型液晶作為顯示模塊，此模塊可以顯示字母、數(shù)字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能； 選擇 采用 DS1302 時鐘芯片 ,使程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時、分、秒，即農(nóng)歷陽歷時間的顯示。采用 晶振。在本設(shè)計中，它的實際電路圖如圖 32所示： 圖 32 DS1302 與單片機的連接 DS1302 需要外接 的晶振， 1 號引腳接主電源 VCC（ 5V）電源， 8 號引腳接備用電池（ 3V），當(dāng)主電源掉電后，備用電源為 DS1302 提供電源，維持 DS1302內(nèi)數(shù)據(jù)不丟失，這正是時鐘芯片所必須的特 性。這是世界上第一片支持 ―一線總線 ‖接口的溫度傳感器。 DS18B20 的主要特征 1） DS18B20 的主要特征： ① 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出； ② 先進的單總線數(shù)據(jù)通信； ③ 最高 12位分辨率，精度可達土 ℃ ； ④ 12位分辨率時的最大工作周期為 750毫秒； ⑤ 可選擇寄生工作方式； ⑥ 檢測溫度范圍為 –55℃ ——+125℃ ； ⑦ 內(nèi)置 EEPROM，限溫報警功能； ⑧ 64位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接； ⑨ 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 DS18B20共有三種形態(tài)的存儲器資源 ,分別是： ROM 只讀存儲器 ，用于存放DS18B20ID編碼，其前 8位是單線系列編碼（ DS18B20的編碼是 19H），后面 48位是芯片唯一的序列號，最后 8位是以上 56位的 CRC碼（冗余校驗）。在上電復(fù)位時其值將被刷新。EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報警值和校驗數(shù)據(jù)， DS18B20共 3位 EEPROM，并在 RAM都存在鏡像，以方便用戶操作。 LCD12864 的特征 帶中文字庫的 LCD12864 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文 字庫的點陣圖形液晶顯示模塊其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置 8192 個 16*16 點漢字和 128 個 16*8 點 ASCII 字符集。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 BF=0 時 ,模塊為準(zhǔn)備狀態(tài) ,隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù)。DFF 的狀態(tài)是指令 DISPLAY ON/OFF 信號控制的。 地址計數(shù)器 AC: 地址計數(shù)器是用來貯存 DDRAM/CGRAM 之一的地址 ,可由設(shè)定指令暫存器來改變 ,之后只要讀取或?qū)懭?DDRAM/CGRAM 的值時，地址計數(shù)器的值就會自動加一。其指令分別如下： 表 34 基本指令集（ RE=0） 指 令 指 令 碼 功 能 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清除 顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 將 DDRAM 填滿 20H,并且設(shè)定 DDRAM 的地址計數(shù)器 (AC)到 00H 地址 歸位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X 設(shè)定 DDRAM 的地址計數(shù)器 (AC)到 00H,并且將游標(biāo)移到開頭原點位置 。如果在送出一個指令前不檢查 BF 標(biāo)志，那么在前一個指令和這個指令中間必須延長一段較長的時間 ,即等待前一個指令確實執(zhí)行完成。帶中文字庫的128X640402B 內(nèi)部提供 1282 字節(jié)的字符顯示 RAM 緩沖區(qū)（ DDRAM）。字符顯示 RAM 在液晶模塊中的地址 80H～ 9FH。 GDRAM 的坐標(biāo)地址與資料排列順序如下圖： 16 圖 36 GDRAM 的坐標(biāo)地址與資料排列順序 人體紅外感應(yīng)模塊 本設(shè)計基于 HCSR501 的人體紅外感應(yīng)模塊，由于該傳感器手工制作信號不穩(wěn)定，所以我們采用高度集中的成品人體感應(yīng)模塊，它的輸入輸出結(jié)構(gòu)如下圖圖 37： 圖 37 人體紅外感應(yīng)模塊圖 從圖中我們可以知道，該模塊有 3 個引腳， 1 號引腳接電源正極，是我們的電源正極輸入極； 3 號引腳為電源負(fù)極，在我們的設(shè)計里， 3 號引腳接地； 2 號引腳為高低電平輸出引腳，當(dāng)有人進入模塊的感應(yīng)區(qū)內(nèi)時，模塊會輸出持續(xù)的高電平（ ），我們可以運用此高電平控制 LCD12864 的背光開關(guān)，實現(xiàn) LCD12864 背光的只能開關(guān)。 （ 3）兩種觸發(fā)方式： L 不可重復(fù) ， H 可重復(fù)。 （ 4）具有感應(yīng)封鎖時間 (默認(rèn)設(shè)置： 秒 )：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后 (高電平變?yōu)榈碗娖?)，可以緊跟著設(shè)置一個封鎖時間，在此時間段內(nèi)感應(yīng)器不接收任何感應(yīng)信號。 獨立鍵盤模塊 鍵盤是人與萬年歷實現(xiàn)信息交互的接口，本設(shè)計中，我們采用 7 個獨立鍵盤，電路原理如下圖 39： 19 圖 39 獨立鍵盤 當(dāng)按鍵按下，與主控芯片連接的端口被降為低電平，按鍵松開則也升為高電平。雖然 Tack Switch 有 4 個引腳，但實際上，其內(nèi)部只有一對 a 接點，即其中兩個引腳是內(nèi)部相連通的，而另外兩個引腳內(nèi)部也是相連通的。 ○ 3 蜂鳴器的電路圖形符號：蜂鳴器在電路中用字母 ―H‖或 ―HA‖（舊標(biāo)準(zhǔn)用 ―FM‖、―LB‖、 ―JD‖等）表示。精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準(zhǔn) ●共 4 個 16 位定時器：兩個與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時器 /計數(shù)器， 16 位定時器 T0和 T1，沒 有定時器 2，但有獨立波特率發(fā)生器，做串行通訊的波特率發(fā)生器，加上 2路 PCA 模塊可再實現(xiàn) 2 個 16 位定時器 ●2 個時鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出在 輸出時鐘 ●外部中斷 I/O 口 7 路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚， INT0/, INT1/, T0/, T1/, RxD/,CCP0/(也可通過寄存器設(shè)置到 ), CCP1/ (也 可通過寄存器設(shè)置到 ) ●PWM(2路） /PCA（可編程計數(shù)器陣列 ,2 路），也可用來當(dāng) 2 路 D/A 使用，也可用來再實現(xiàn) 2 個定時器，也可用來再實現(xiàn) 2 個外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時支持 ) ●A/D轉(zhuǎn)換 , 10 位精度 ADC，共 8 路，轉(zhuǎn)換速度可達 250K/S(每秒鐘 25 萬次 ) ●通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時器或 PCA 軟件實現(xiàn)多串口 ●STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標(biāo)志的才有雙串口， RxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 ) ●工作溫度范圍： 40 +85 ℃ (工業(yè)級 ) / 0 75 ℃ (商業(yè)級 )21. 封裝：PDIP40,LQFP44,LQFP48 I/O 口不夠時，可用 2 到 3 根普通 I/O 口線外接 74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴展 I/O 口 , 還可用 A/D 做按鍵掃描來節(jié)省 I/O 口，或用雙 CPU,三線通信，還多了串口。因此在 PROTEL 上對原理圖進行了繪制，從而得出了最終的完整電路原理圖 [附錄 1]。新增的層堆棧管理功能，可以設(shè)計 32 個信號層， 16 個地電層， 16 個機械層。 PCB 制作 當(dāng)通過 PROTEL 繪制出完整的電路原理圖后，就可以按照繪制好的原理圖制作PCB 了，具體 步驟如下： （ 1）打印電路板。 （ 3）預(yù)處理覆銅板。一般來說經(jīng)過 23 次轉(zhuǎn)印，電路板就能很牢固的轉(zhuǎn)印在覆銅板上。然后就可以腐蝕了，等線路板上暴露的銅膜完全被腐蝕掉時，將線路板從腐蝕液中取出清洗干凈，這樣一塊線路板就腐蝕好了。依據(jù)電子元件管腳的粗細(xì)選擇不同的鉆針，在使用鉆機鉆孔時，線路板一定要按穩(wěn)，鉆機速度不能開的過慢。 按照上面的流程，我們就 做出來一塊 PCB 電路板了。要求焊接一種規(guī)格后再焊接另一種規(guī)格。 ○ 3 二極管的焊接：正確辨認(rèn)正負(fù)極性后按要求裝入規(guī)定位置，型號標(biāo)記要易見，焊接時間盡量可能短。 ○ 6 集成電路（芯片）的焊接： 集成電路（芯片 ）焊接時，要注意按圖紙要求檢查型號、焊接位置是否符合要求，焊接時先焊芯片邊沿的兩只引腳，以便使其定位，然后再從左到右或從上到下進行逐點焊接。 ○ 3 焊接后電路板上的金屬件表面應(yīng)無銹蝕和其它雜質(zhì)。電源輸入電壓也是關(guān)鍵因素，在供電之前務(wù)必用萬用表先測量。支持 ARM ARM9 和最新的 CortexM3 核處理器，自動配置啟動代碼，集成 Flash燒寫模塊，強大的 Simulation 設(shè)備模擬，性能分析等功能，與 ARM 之前的工具包ADS 等相比， RealView 編譯器的最新版本可將性能改善超過 20%。完成初始化后，由于本系統(tǒng)只有一個測溫元件，單片機會向其發(fā)出跳過 RAM指令，接下來便可向其發(fā)送操作指令，啟動測溫程序，測溫過程完成后，發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換指令，從而便可將溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字模式進行顯示讀取；同時 DS1302將讀取時分秒星期以及年月日 寄存器然后通過液晶顯示實時時間、星期及日期；鍵盤電路中按鍵可對實時日歷時鐘進行調(diào)整。 （ 2）存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù) 據(jù)單總線拉高，以便于在15～ 60us后接收存在脈沖，存在脈沖為一個 60～ 240us的低電平信號。只有當(dāng)總線上只存在一個 DS18B20的時候才可以使用此指令。如果在多芯片掛接時使用此指令將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯誤出現(xiàn)。 ROM指令為 8位長度，功能是對片內(nèi)的 64位光刻 ROM進行操作。操作指令同樣為 8位，共 6條，存儲器操作指令分別是寫 RAM數(shù)據(jù)、讀 RAM數(shù)據(jù)、將 RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到 EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將 EEPROM中的報警值復(fù)制到 RAM、工作方式切換。芯片允許在讀過程中用復(fù)位信號中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時間。 Convert T（溫度轉(zhuǎn)換） [44H]：收到此指令后芯片將進行一次溫度轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的溫度值放入 RAM的第 2地址。由于芯片忙于復(fù)制處理，當(dāng)控制器發(fā)一個讀時間隙時，總線上輸出 ―0‖，當(dāng)儲存工作完成時，總線將輸出 ―1‖。 存儲器操作指令的功能是命令 18B20作什么樣的工作，是芯片控制的關(guān)鍵。所有這些信號，除存在脈沖外，都是由總線控制器發(fā)出的。對于 DS18B20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15us之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 圖 44 DS18B20 寫時序圖 時鐘的讀取 DS1302 控制字節(jié)的說明 控制字節(jié)的最高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302 中位 6 如果為 0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù) 。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS13