【正文】 （4）具備年、月、日、星期、時、分、秒校準功能；創(chuàng)新要求（1）具有上、下課響鈴功能； （2）具有防御報警功能；XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計2(四) 方案選擇與實驗基本原理方案選擇① 單片機芯片的選擇方案和論證：方案一： 采用 89C51 芯片作為硬件核心，采用 Flash ROM，內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲空間，能于 3V 的超低壓工作，而且與 MCS51 系列單片機完全兼容，但是運用于電路設(shè)計中時由于不具備 ISP 在線編程技術(shù)，當在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。③ 時鐘芯片的選擇方案和論證：方案一：直接采用單片機定時計數(shù)器提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計3時、分、秒計數(shù)。此設(shè)計方案需用 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格線性的，會產(chǎn)生較大的測量誤差。實驗基本原理按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，初步確定設(shè)計系統(tǒng)由主控模塊、時鐘模塊、顯示模塊、鍵盤接口模塊、溫度采集模塊共 5 個模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖 1所示。更重要的XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計4是，DSl302 可以在很小電流的后備電源(2．5—5． 5v 電源，在 2．5v 時耗電小于 300 nA)下繼續(xù)計時，并可編程選擇多種充電電流來對后備電源進行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)（一）電路設(shè)計框圖圖 1 電子萬年歷電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖（二）系統(tǒng)硬件概述本電路是由 AT89S52 單片機為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V 超低壓工作；時鐘電路由 DS1302 提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～。使用動態(tài)掃描顯示方式對數(shù)字的顯示。如圖 2 所示：圖 2 主控制系統(tǒng) 時鐘電路 DSl302DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的低功耗時鐘芯片。 在測量控制系統(tǒng)中，特別是長時間無人職守的測控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要記錄某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)的時間。DS1302 工作電壓寬達 ～。（1） DS1302 的結(jié)構(gòu)及工作原理圖示出 DS1302 的引腳排列及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，其中 Vcc1 為后備電源，Vcc2 為主電源。當 Vcc2 小于 Vcc1 時，DS1302 由 Vcc1 供電。當 RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進行操作。I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細說明。 輸入有兩種功能：首先， 接通控制邏輯，允許地址／命令序列送入移位寄存器；其次，提供了終止字節(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。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式下 連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計10溫度采集模塊美國 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ONB0ARD）專利技術(shù)。使你可以充分發(fā)揮”一線總線”的優(yōu)點。（3）DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。（6）可編程的分辨率為 9～12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、℃、℃和 ℃，可實現(xiàn)高精度測溫。DS18B20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)：DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。圖 3 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預(yù)置值四個主要的數(shù)據(jù)部件：（1）光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20 的地址序列碼。這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8 比特的RAM 中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度。R1 和 R0用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20 出廠時被設(shè)置為 12 位）表 3： 溫度分辨率設(shè)置表高速暫存存儲器：高速暫存存儲器由 9 個字節(jié)組成，其分配如表 5 所示。表 2 是對應(yīng)的一部分溫度值。表 4： DS18B20 暫存寄存器分布表 5： ROM 指令表XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計II 四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 16表 6 RAM 指令表DS18B20 使用中注意事項： DS1820 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： （1）較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進行補償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS1820 進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。 （3）連接 DS1820 的總線電纜是有長度限制的。因此，在用 DS1820 進行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，它是數(shù)字式溫度傳感器，具有測量精度高，電路連接簡單特點，此類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)傳輸， 與 DS18B20的 I/O 口連接加一個上拉電阻，Vcc 接電源，Vss 接地。對于位 6，若對程序進行讀/寫時 RAM=1，對時間進行讀/ 寫時，CK=0。表 6 為 DS1302 的日歷、時間寄存器內(nèi)容：”CH ”是時鐘暫停標志位，當該位為 1 時，時鐘振蕩器停止，DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當該位為 0 時，時鐘開始運行?？刂谱止?jié)的高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中，位 6 如果 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)；位 5 至位 1 指示操作單元的地址；最低有效位（位 0）如為 0 表示要進行寫操作，為 1 表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出(3) 數(shù)據(jù)輸入輸出（ I/O）XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計19在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容?！? 圖 10 LED 動態(tài)掃描顯示三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計（一）程序的設(shè)計系統(tǒng)的軟件設(shè)計可以分為幾個部分，首先是各個模塊的底層驅(qū)動程序編寫，而后是系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試，編寫上層系統(tǒng)程序。XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計212 DS18B20 是 Onewire 總線接口的芯片，軟件上對時序的要求特別高。畢業(yè)設(shè)計作為教學(xué)計劃的一個有機組成部分，是完成專業(yè)培養(yǎng)目標的最后一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，使本人綜合運用所學(xué)的基本知識、基本理論和基本技能，獨立進行的工程設(shè)計和研究，得到本專業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作的基本訓(xùn)練。還有比較流行的鬧鐘功能（因硬件所限，本功能不給出） 。采用串行器件具有線路簡單、體積小、價格低等優(yōu)點。本設(shè)計的集成度高，實用性強，相信在實際家居生活中能得到普遍的應(yīng)用。在下一步的工作中，可以考慮使用 51 功能的模塊并開發(fā)嵌入式系統(tǒng)溫度時間的應(yīng)用。XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計25五、致謝詞“千里之行，始于足下。我的導(dǎo)師汪老師說過：” 科研工作是一項艱苦、寂寞并且需要全心全意投入的工作，一旦選擇了這個責(zé)任，就要承擔(dān)得起他人所不能承受的壓力。導(dǎo)師每周三次的面授和上機指導(dǎo)，給論文的進展帶來縷縷曙光