【正文】 論文） 1 第一章 緒論 萬年歷 是 我國古代傳說中最古老的一部太陽歷。 單片機(jī)以 其 體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、家用電器、通信設(shè)備、信息處理、尖端武器等各種測控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭，單片機(jī)開發(fā)技術(shù)已成為電子信息、電氣、通信、自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)。 另外 液晶 顯示的 萬年歷 已經(jīng)越來越流行，特別適合在家庭居室、辦公室、大廳、會(huì)議室、車站和廣場等 地方 使用， 它具有 顯示清晰直觀、走時(shí)準(zhǔn)確、可以進(jìn)行夜視 等功能 ，并且還可以 擴(kuò)展 出其它 多種功能。設(shè)置 3個(gè) 操作鍵： K1：設(shè)置 鍵 ； K2： 上調(diào)鍵 ； K3： 下調(diào)鍵 。因?yàn)橹挥袑?duì)單片機(jī)有了更深入的了解，才能設(shè) 計(jì)出更好的單片機(jī)控制系統(tǒng)。 第 五 章：軟件基礎(chǔ)主要羅列了實(shí)現(xiàn) 萬年歷 各個(gè)功能的 C語言程序的流程圖，并分別對(duì)其進(jìn)行了解釋和分析，最后把各個(gè) C語言子程序在巧妙結(jié)合在一起，共同控制整個(gè)系統(tǒng)，也就形成了實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)所需要的所有軟件基礎(chǔ)。 本章是論文的緒論部分，著重介紹了萬年歷的研究意義。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及 遠(yuǎn) 程控 制 玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。與應(yīng)用在個(gè)人電腦中的通用型 微處理器 相比，它更強(qiáng)調(diào)自供應(yīng)（不用外接硬件） 和節(jié)約成本。 單片機(jī)的特點(diǎn) 單片機(jī)以其卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)領(lǐng)域。很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，為應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來極大方便。很多單片機(jī)廠家逐年擴(kuò)大適應(yīng)各種需要，有針對(duì)性地推出一系列型號(hào)產(chǎn)品，使系統(tǒng)開發(fā)工程師有很大的選擇余地。A 級(jí)，工作頻率從十幾兆可編程到幾十千赫茲。 單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 單片機(jī)技術(shù)在不斷的發(fā)展，它反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級(jí)以及制造工藝 上。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)步 單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時(shí)器，比較器， A/D 轉(zhuǎn)換器， D/A 轉(zhuǎn)換器，串行通信接口， Watchdog 電路， LCD 控制器等。特別是在控制，系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，構(gòu)成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。 特別引人注目的是：現(xiàn)在有的單片機(jī)已采用所謂的三核 （ TrCore）結(jié)構(gòu)。這是目前單片機(jī)最大的進(jìn)步之一。在這種形勢中， Microchip 公司推出的 8 引腳的單片機(jī)特別引人注目。目前，一般單片機(jī)都可以在 ～ 的條件下工作。 單片機(jī)的發(fā)展趨勢 單片機(jī)在目前的發(fā)展形勢下，表現(xiàn)出幾大趨勢： 可靠性及應(yīng)用越來越水平高 ， 和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向； 所集成的部件越來越多， NS（美國國家半導(dǎo)體）公司的 單片機(jī)已把語音、 圖像 部件也集成到單片機(jī)中，也就是 說，單片機(jī)的意義只是在于單片集成電路，而不在于其功能了。 編程語言的選擇 在 1972 年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的 在 B 語言的基礎(chǔ)上最終設(shè)計(jì)出了一種新的語言，他取了 BCPL 的第二個(gè)字母作為這 種語言的名字， 這就是 C語言。 C 語言可移植性好，一個(gè) C 語言源程序可以不做改動(dòng)，或者稍加改動(dòng)，就可以從一種型號(hào)的計(jì)算機(jī)移轉(zhuǎn)到另外一種型號(hào)的計(jì)算常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 機(jī)上編譯運(yùn)行。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 三 章 設(shè)計(jì)要求和 方案論證 設(shè)計(jì)要求 具 備在液晶上顯示 年、月、日、星期、時(shí)、分、秒 的 功能； 具備年、月、日、星期、時(shí)、分、秒校準(zhǔn)功能； 具有與即時(shí)時(shí)間同步的功能； 具有顯示溫度的功能； 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證 方案一 : 采用 AT89S51 芯片作為硬 件核心，內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲(chǔ)空間 ,能于 3V的超低壓工作 ,而且與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容 ,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備 ISP 在線編程技術(shù) ，所以 在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。 方案二： 采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合 ,若 采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi) ,且價(jià)格也相對(duì)較高 ,所以 在此 也不用此種作為顯示。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大 ,所以不采用此方案。此設(shè)計(jì)方案需用 A/D 轉(zhuǎn)換電路，增加硬件成本而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴(yán)格線性的，會(huì)產(chǎn)生較大的測量誤差。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 電路設(shè)計(jì)最終方案決定 綜上各方案所述 ,對(duì)此次作品的方案選定 : 采用 STC89C52 作為主控制芯片， DS1302 時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)， DS18B20 采集溫度 ， LCD1602 作為顯示 模塊 。 系統(tǒng)硬件概述 本電路是 以 STC89C52 單片機(jī)為控制核心， 該芯片 具有在線編程功能，功耗 低 ，能在 的 超低壓 下 工作；時(shí)鐘 芯片采用 DS1302，它是一款 高性能、低功耗、 自 帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片， 具有使用壽命長，精度高和功耗低 等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能 ,可以對(duì)年、月、日、 星期 、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能， 其 工作電壓為 ～；溫度檢測模塊 由 DS18B20 構(gòu)成 ,它采用獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊 , 具有測量精度高、測量范圍廣等優(yōu)點(diǎn) ,其測溫范圍在 55~+125℃ ,工作電壓為 3v~；顯示部份使用 1602 液晶顯示屏 來實(shí)現(xiàn) ,該顯示屏具有低功耗、壽命長、可靠性高的特點(diǎn)，其工作電壓為 5v。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下 一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 控制引腳 RST/VPT： RST 是復(fù)位信號(hào)輸入端， VPT 是備用電源輸入端。在存取外存儲(chǔ)器時(shí)，用于鎖存低 8 位地址信號(hào)。是片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平有效。對(duì) 8031 單片機(jī)， EA必須接低電平。對(duì) P0 端口寫 “1” 時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ）。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口 送出高八位地址。 作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。 51 單片機(jī)以其低廉的價(jià)格以及較出色的性能成了很多控制系統(tǒng)的首選。XTAL0 接外部晶振和微調(diào)電容的一端 ,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入 ,XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端 ,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。 P ( T 2)1P ( T 2E X )2P 3P 4P 5P 6P 7P 8P 39P 38P 37P 36P 35P 34P 33P 32P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P ( I N T 1)13P ( I N T 0)12P ( T 1)15P ( T 0)14E A / V P P31X T A L 119X T A L 018R E S E T9P ( R D )17P ( W R )16V S S20V C C40( R X D ) P 10( T X D ) P 11A L E / P R O G30P S E N29U3S T C 89 C 52V C C22uFC522uFC412Y1S4S W P B10uFC6V C C10KR3 圖 單片機(jī)最小 系統(tǒng) 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位 、 晶振 電路 簡介 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位電路是使單片機(jī)的 CPU或系統(tǒng)中的其他部件處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這上狀態(tài)開始工作。按鍵復(fù)位電路：它不僅具有上電復(fù)位電路的功能，同時(shí)它的操作比上電復(fù)位電路的操作要簡單的多。 10uFC8S1S W P B10KR2R E S T V C C 圖 復(fù)位電路 （ 2）復(fù)位電路工作原理 上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。單片機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下 嚴(yán)格地 工作 。 圖 所示為 DS1302 的引腳排列，其中 VCC1為后備電源， VCC2為主電源。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。上電 行 動(dòng)時(shí)，在 VCC 大于等于 之前，RST 必須保持低電平。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿讀出DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位到高位 7。當(dāng)“ WP” 為 1時(shí)，寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作。 感器電路設(shè)計(jì) 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是由 Dalles 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 ， 它 具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣 （如圖 ） ，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 （ 4） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集 成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 。 （ 7） 在 9位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 溫 度 靈 敏 元 件高 溫 觸 發(fā) 器 T H低 溫 觸 發(fā) 器 T L配 置 寄 存 器存 儲(chǔ) 器 和 控 制 器高速緩存存儲(chǔ)器64位ROM和單線接口電源檢測8 位 C R C 生 成 器 圖 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成 DS18B20 的供電方式有兩種：寄生電源供電方式和外部電源供電方式。 用 于單線操作，漏極開路 ； VCC接 電源 正 ； 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 鍵盤設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)鍵盤控制的方法有多種，它可以用 FPGA 來進(jìn)行控制，也可以用單片機(jī)來進(jìn)行控制。 4行 4 列共 16 個(gè)鍵，只占用 8根 I/O 口線，鍵數(shù)目較多，可節(jié)省口線。這種方式為編程 掃描方式。1602 字符型 LCD 通常有 14條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2條線是背光電源線 。 4 RS RS為寄存器選擇。 RS為 寄存器 選擇 端 ，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。 將 L1602 的 RS 端和 ， R/W 端和 , E 端和 相連， 當(dāng) RS=0 時(shí)，對(duì) LCD1602寫入指令；當(dāng) RS=1 時(shí)，對(duì) LCD1602 寫入數(shù)據(jù)。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 LCD液晶與單片機(jī)硬件連線圖 本章主要介紹了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ， 其中對(duì) 時(shí)鐘芯片 DS130 1602 液晶顯示屏、 DS18B20溫度傳感器和 STC89C52 最小系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì)做了詳細(xì)闡述。 系 統(tǒng) 初 始 化設(shè) 置 鍵有 否 按 下 ？進(jìn) 入 修 改 時(shí) 間模 式設(shè) 置 時(shí) 間設(shè) 置 完 成 ？顯 示讀 時(shí) 間讀 溫 度開 始NYYN 圖 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 開始初始化D S 1 8 B 2 0應(yīng)答脈沖發(fā)起S k i p R o m 命令發(fā)起C o n v e r t T 命令延時(shí)1 s 等待溫度轉(zhuǎn)換完成初始化D S 1 8 B 2 0應(yīng)答脈沖？讀取第1 ，2 字節(jié)即為溫度數(shù)據(jù)發(fā)起R e a d S c r a t c h p a d 命令YesNoNoYes 溫度 程序流程圖 溫度 讀取 流程圖如圖 所示。這時(shí) 若 有設(shè)置鍵按下時(shí) ，進(jìn)行時(shí)間修改，完成后將數(shù)據(jù)送入時(shí)鐘芯片；若沒有按鍵按下，則直接存入 EPROM，送入液晶屏顯示。一般訪問 DS18B20 時(shí)按如下步驟進(jìn)行：初始化； ROM操作命令；存儲(chǔ)器操作命令；執(zhí)行 /數(shù)據(jù)。i0。 dat=1。 } return(dat)。i) { DQ=0。 DQ=1。 //初始化，調(diào)用初始化函數(shù) WriteOneChar(0xcc)。 //初始化，調(diào)用初始化函數(shù) 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 WriteOneChar(0xcc)。 //讀出溫度的高位 MSB tempa=((tempH*256)+tempL)*。它不僅要