【正文】 ..................................................................................................................... 29 附錄：設(shè)計原理圖 ................................................................................................................ 30 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 第一章 緒論 研究目的和意義 現(xiàn)在生活節(jié)奏的加快， 使 電子時鐘成為人們生活必不可少的物品，廣泛應(yīng)用于個人家庭及各種公共場所，給我們的學(xué)習(xí)，生活，娛樂帶來極大的方便。 本文介紹了一種基于 AVR 單片機 Mega16 的數(shù)字萬年歷的設(shè)計。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計）的全部或部分內(nèi)容。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設(shè)計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。保密的論文（設(shè)計）在解密后適用本規(guī)定。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 次序裝訂 3）其它 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 摘要 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，給人類生活帶來了根本性的改變。本設(shè)計以 Mega16 為核心控制器，其外圍電路包括液晶顯示模塊，時鐘模塊，鍵盤模塊和鬧鈴模塊等。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們不再滿足于鐘表原先簡單的報時功能，而追求更多更先進的功能，諸如日歷顯示，鬧鐘的應(yīng)用，以帶來更大的方便， 而所有這些，又都是以數(shù)字化的電子鐘為基礎(chǔ)的。 現(xiàn)在 單片機 ， DSP,FPGA 已取代集成芯片成為萬年歷核心， 現(xiàn)在國內(nèi)外市面上的很多先進的萬年歷都采用這幾種電路組成。 本設(shè)計 研究的內(nèi)容 本設(shè)計就是以 AVR 單片機 Mega16 為核心 的萬年歷 ， 同時 加以鍵盤電路斷 電后長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 能夠自由修改時間，并采用具有漢顯功能液晶顯示電路彌補了 LED 顯示的缺點，質(zhì)量更輕，體積更小， 電路更簡化， 減少輻射 。它除了能顯示基本的年月日外，還能顯示農(nóng)歷，同時具有音樂鬧鈴，整點報時和斷電后調(diào)整時間的功能。 方案三 ：專用時鐘芯片 目前市場上已有很多實時時鐘芯片。 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 方案二：采用陣列式鍵盤 此類鍵盤是采用行列掃描方式，當(dāng)按鍵較多時可以降低占用單 片機的 I/O 的 I/O數(shù)目。 方案二：采用液晶顯示 液晶 特 別是具有漢字顯示功能的液晶顯示器，來實現(xiàn)顯示功能，不僅可以實現(xiàn)基本的顯示信息，而且可以顯示豐富的 符號指示信息以及文字指示信息，信息靈豐富且直觀易懂。 單片機MEGA16時 鐘 芯 片 D S 1 3 0 2按 鍵 電 路音 樂 鬧 鈴 電 路L C D 1 6 0 2J T A G J I E 接 口 數(shù)字萬年歷的硬件結(jié)構(gòu)圖 下面介紹 下本文涉及到的幾個部分： Mega16 單片機電路設(shè)計 Mega16 的 介紹 Mega16是 ATMEL公司的 一款高性能、低功耗得 8 位 AVR微處理器， 使用先進得 RISC 結(jié)構(gòu)， 大多數(shù)指令 的 執(zhí)行時間為單個時鐘周期， 所以運算速度更快 !兩個具有獨立預(yù)分頻器和比較器功能 的 8 位定時器 / 計數(shù)器；一個具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能得 16 位定時器 / 計數(shù)器；具有獨立振蕩器得 實時計數(shù)器 RTC； 四通道 PWM； 8路 10 位 ADC8 個單端通道 ， TQFP 封裝的 7 個差分通道 ， 可編程得 串行 USART 接口；可工作于主機 / 從機模式得 SPI串行接口；面向字節(jié)得 兩線串行接口；具有獨立片內(nèi)振蕩器得 可編程看門狗定時器；片內(nèi)模擬比較器； 其具有 的 下面特點無論從編程、自編程和加密等方面都給用戶提供了很大得方便 !4k字節(jié) 的 系統(tǒng)內(nèi)可擦寫 10 * 000 次 的 可編程 Flash；具有獨立鎖定位 的 可選 Boot 代碼區(qū)， 通過片上 BOOT程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程； 512字節(jié) 的 擦寫 100 * 000 次 的長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 EEPROOM； 1K字節(jié) 的 片內(nèi) SRAM， 可以對鎖定位進行編程以實現(xiàn)用戶程序 的 加密 ! 具有以下特 點： ? 先進的 RISC 結(jié)構(gòu) – 131 條指令 – 32 個 8 位通用工作寄存器 – 全靜態(tài)工作 – 工作于 16 MHz 時性能高達 16 MIPS – 只需兩個時鐘周期的硬件乘法器 ? 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器 片內(nèi)經(jīng)過標定的 RC 振蕩器 端口 A 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 端口 B(PB7..PB0):端口 B 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 端口 C(PC7..PC0):端口 C 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。如果 JTAG 接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK) 的上拉電阻被激活。 在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 D 處于高阻狀態(tài)。 AREF: A/D 的模擬基準輸入引腳。 DS1302 是 DS1202 的升級產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1＋ 時， Vcc2 給 DS1302 供電。 RST 輸入有兩種功能：首先，RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；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。只有在SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。位 5 至位 1 指示操作單元的地址 。有 AP那位是上午和下午的選擇位，當(dāng)為 1是表示為下午。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 DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0位至高位 7，數(shù)據(jù)讀寫時序見圖３。 當(dāng)以多字節(jié)方式寫時鐘 /日歷寄存器時，必須按傳送是次序?qū)憹M 8個寄存器；但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫 RAM時，根據(jù)發(fā)送的要求，數(shù)據(jù)不必寫入所有 31字節(jié)。 液晶顯示電路設(shè)計 本設(shè) 計中的液晶選用 LCD1602. 液晶顯示模塊可以分為字段，字符點陣，圖形點陣 3 種。若要顯示漢字，關(guān)鍵是先要自己建立欲顯示的漢字字庫。 S1S2S3S4S5S6S7S810K10K10K10K 音樂鬧鈴功能設(shè)計 當(dāng)鬧鈴定時到點時，會觸發(fā)聲音報警，電路如下 LSSpeaker1KRGNDQ1PNPspeakerVCC Speaker 口接至單片機的 聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單處機某個口 線 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 的 ―高 ‖電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時程序控制 ―高 ‖―低 ‖電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)。 仿真接口電路 采用 AVR 仿真機對硬件電路的軟件編程進行仿真，再硬件電路里加 JTAG 接口，通過下載線連硬件與仿真機，燒入程序和進行仿真 JTAG 主要用于芯片內(nèi)部測試。 JTAG測試允許多個器件通過 JTAG接口串聯(lián)在一起，形成一個 JTAG 鏈，能實現(xiàn)對各個器件分別測試。鑒于軟件設(shè)計的復(fù)雜性和規(guī)模性，我們采用 AVR編譯器支持的 C語言編程，放棄了效率高但可讀性不強的匯編語言。完成設(shè)置后，將設(shè)置后的時間送給 DS1302 的寄存器，單片機從 DS1302 中讀入此數(shù)據(jù)顯示在 LCD 上 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 初 始 化 設(shè) 備從 D S 1 3 0 2 中 讀 入 數(shù)據(jù) 并 顯 示 在 L C D 上掃 描 鍵 盤 輸 入是 否 按 鍵進 入 設(shè) 置 界 面時 鐘 設(shè) 置鬧 鈴 設(shè) 置完 成 設(shè) 置寫 入 數(shù) 據(jù) 到 D S 1 3 0 2是是 音樂鬧鈴程序 聲音的頻譜范圍約在 幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單處機某個口線的 ―高 ‖電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時程序控制 ―高 ‖―低 ‖電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)。 具體流程圖如下： 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 T 0 初 始 化 ， B 清 0 ， 開 中 斷中 斷 計 數(shù) 器 2 0 H 清 0表 頭 地 址 送 D P T R表 頭 序 號 送 B查 表 取 常 數(shù)是 結(jié) 束 符 0 0 H ？恢 復(fù) 初 始 條 件 B 清 0延 時 1 秒 后 ， 再 循 環(huán)是 休 止 符 F F H ?延 時 1 0 0 毫 秒音 符 常 數(shù) 送 R 6取 節(jié) 拍 常 數(shù) 送 R 7啟 動 T 0 計 數(shù)P D . 4 求 反 按 R 6 常 數(shù) 延 時節(jié) 拍 時 間 到T 1 停 止 計 數(shù) ， 中 斷 計 數(shù) 器2 0 H 清 0 ， B 加 1NNNY 鍵盤程序 鍵盤采用查詢方式進行掃描 ， 對兩行鍵盤依次進行掃描。閏年全年 383 天或 384 天。根據(jù)存在的公農(nóng)歷轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)表，查找和計算出當(dāng)前顯示的公歷的農(nóng)歷日期。具體的方法是：用三個字節(jié)來表示公歷對應(yīng)的農(nóng)歷數(shù)據(jù)，格式第一字節(jié) BIT74位表示閏年月份，值為 0為無閏月， BIT30對應(yīng)農(nóng)歷 第 14月的大小。其流程圖如下： 轉(zhuǎn) 換 數(shù) 據(jù) 到 H E X 格 式 ， 方 便 運 算根 據(jù) 公 歷 年 ， 定 位 數(shù) 據(jù) 的 地 址從 數(shù) 據(jù) 表 中 去 的 春 節(jié) 的 公 歷 日 期 ， 并 通過 計 算 公 歷 日 和 春 節(jié) 離 元 旦 的 天 數(shù) 算 出公 歷 日 離 春 節(jié) 的 天 數(shù) ， 記 為 X公 歷 日 在 春 節(jié) 以 后 嗎農(nóng) 歷 年 = 公 歷 年 減1 ， 數(shù) 據(jù) 表 地 址 減3 ， 定 位 到 前 一 年取 農(nóng) 歷 月 信 息農(nóng) 歷 年 = 公 歷年 ， 取 農(nóng) 歷 月信 息農(nóng) 歷 月 = 1 2 ， 閏 月標 志 F 0 = 0 （ 非 閏月 ）農(nóng) 歷 月 = 1 ， 閏月 標 志 F 0 = 0（ 非 閏 月 ）取 農(nóng) 歷 月 天數(shù) YX Y ?農(nóng) 歷 日 = Y X + 1取 農(nóng) 歷 月 天 數(shù) Y農(nóng) 歷 月 加 1農(nóng) 歷 月 = 閏 月 ？F 0 取 反農(nóng) 歷 月 減 1F 0 = 1 ？X = X YF 0 = 1 ?F 0 取 反農(nóng) 歷 月 = 閏 月 ？X = X Y農(nóng) 歷 年 ， 月 ，