【正文】 ious functions of the design requirements and each part operates smoothly. KEY WORDS clock, temperature detection, SCM, temperature 1 目 錄 中文摘要 .............................................................................................. I 英文摘要 .............................................................................................II 1 概論 ................................................................................................ 1 萬(wàn)年歷發(fā)展背景 .................................................................... 1 電子萬(wàn)年歷的特點(diǎn) ................................................................. 1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、發(fā)展 ................................................................. 1 2 系統(tǒng)基本方案選擇和 論證 ............................................................ 2 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證 .............................................. 2 顯示模塊的選擇方案和論證 .................................................. 3 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 .................................................. 4 溫度傳感器的選擇方案和論證 .............................................. 4 電路設(shè)計(jì)最終方案確定 ......................................................... 5 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ........................................................................ 6 系統(tǒng)功能模塊劃分 ................................................................. 6 各單元模塊功能分析及模塊電路設(shè)計(jì) ................................... 6 時(shí)鐘模塊 ........................................................................ 6 溫度模塊 ........................................................................ 7 顯示模塊 .......................................................................10 獨(dú)立鍵盤模塊 ...............................................................18 2 蜂鳴器模塊 ...................................................................19 單片機(jī)模塊 ...................................................................20 電路原理圖的繪制和電路的焊接 .........................................23 原理圖繪制軟件 PROTEL ...........................................23 PCB制作 ......................................................................23 元器件的焊接 ...............................................................24 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .............................................................................. 26 萬(wàn)年歷軟件系統(tǒng)的流程圖 ....................................................26 溫度信息的采集 ...................................................................27 時(shí)鐘的讀取 ...........................................................................30 DS1302 控制字節(jié)的說(shuō)明 ..............................................30 DS1302 時(shí)間日期寄存器及相應(yīng)位定義 .........................31 DS1302 數(shù)據(jù)的輸入和輸出 ...........................................31 DS1302 讀寫部分 (程序 )部分 .........................................32 溫度的顯示控制 ...................................................................32 鍵盤模塊 ...............................................................................34 蜂鳴器模塊 ...........................................................................34 5 設(shè)計(jì)總結(jié) ...................................................................................... 35 致謝 .................................................................................................. 36 參考文獻(xiàn) ........................................................................................... 37 附錄 .................................................................................................. 38 1 1 概論 萬(wàn)年歷發(fā)展背景 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。在硬件系統(tǒng)中設(shè)有 7 個(gè)獨(dú)立按鍵和一個(gè) LCD 顯示器，能顯示豐富的信息，根據(jù)使用者的需要可以隨時(shí)對(duì)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)、時(shí)間、溫度顯 示等，綜上所述此萬(wàn)年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。每一個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， 89C51 是一種高效微控制器， 51 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備在線編程（ ISP）技術(shù)，當(dāng)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?序的新增功能需要燒入程序時(shí)，對(duì)芯片的多次拔插可能對(duì)芯片造成一定的損壞。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。它采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng)，具有：耗電少、使用壽命長(zhǎng)、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。 方案二： 采用 DS1302 時(shí)鐘芯片。 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 。 方案二： 采 用 DS18B20 溫度傳感器。 電路設(shè)計(jì)最終方案確定 最終選擇單片機(jī) 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(hào)、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(shí)鐘芯片 ,使程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒，即農(nóng)歷陽(yáng)歷時(shí)間的顯示。在本設(shè)計(jì)中，它的實(shí)際電路圖如圖 32所示： 圖 32 DS1302 與單片機(jī)的連接 DS1302 需要外接 的晶振， 1 號(hào)引腳接主電源 VCC（ 5V）電源， 8 號(hào)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(shí)鐘芯片所必須的特 性。 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(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信； ③ 最高 12位分辨率，精度可達(dá)土 ℃ ； ④ 12位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750毫秒； ⑤ 可選擇寄生工作方式； ⑥ 檢測(cè)溫度范圍為 –55℃ ——+125℃ ； ⑦ 內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能； ⑧ 64位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接； ⑨ 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。 LCD12864 的特征 帶中文字庫(kù)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(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文 字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集。 BF=0 時(shí) ,模塊為準(zhǔn)備狀態(tài) ,隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。 地址計(jì)數(shù)器 AC: 地址計(jì)數(shù)器是用來(lái)貯存 DDRAM/CGRAM 之一的地址 ,可由設(shè)定指令暫存器來(lái)改變 ,之后只要讀取或?qū)懭?DDRAM/CGRAM 的值時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值就會(huì)自動(dòng)加一。如果在送出一個(gè)指令前不檢查 BF 標(biāo)志，那么在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延長(zhǎng)一段較長(zhǎng)的時(shí)間 ,即等待前一個(gè)指令確實(shí)執(zhí)行完成。字符顯示 RAM 在液晶模塊中的地址 80H～ 9FH。 （ 3）兩種觸發(fā)方式： L 不可重復(fù) ， H 可重復(fù)。 獨(dú)立鍵盤模塊 鍵盤是人與萬(wàn)年歷實(shí)現(xiàn)信息交互的接口，本設(shè)計(jì)中，我們采用 7 個(gè)獨(dú)立鍵盤，電路原理如下圖 39： 19 圖 39 獨(dú)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。 ○ 3 蜂鳴器的電路圖形符號(hào)：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。因此在 PROTEL 上對(duì)原理圖進(jìn)行了繪制，從而得出了最終的完整電路原理圖 [附錄 1]。 PCB 制作 當(dāng)通過(guò) 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。一般來(lái)說(shuō)經(jīng)過(guò) 23 次轉(zhuǎn)印，電路板就能很牢固的轉(zhuǎn)印在覆銅板上。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(jī)鉆孔時(shí)，線路板一定要按穩(wěn)，鉆機(jī)速度不能開的過(guò)慢。要求焊接一種規(guī)格后再焊接另一種規(guī)格。 ○ 6 集成電路（芯片）的焊接： 集成電路（芯片 ）焊接時(shí)，要注意按圖紙要求檢查型號(hào)、焊接位置是否符合要求，焊接時(shí)先焊芯片邊沿的兩只引腳，以便使其定位，然后再?gòu)淖蟮接一驈纳系较逻M(jìn)行逐點(diǎn)焊接。電源輸入電壓也是關(guān)鍵因素，在供電之前務(wù)必用萬(wàn)用表先測(cè)量。完成初始化后，由于本系統(tǒng)只有一個(gè)測(cè)溫元件，單片機(jī)會(huì)向其發(fā)出跳過(guò) RAM指令，接下來(lái)便可向其發(fā)送操作指令，啟動(dòng)測(cè)溫程序，測(cè)溫過(guò)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(jìn)行顯示讀??；同時(shí) DS1302將讀取時(shí)分秒星期以及年月日 寄存器然后通過(guò)液晶顯示實(shí)時(shí)時(shí)間、星期及日期；鍵盤電路中按鍵可對(duì)實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)整。只有當(dāng)總線上只存在一個(gè) DS18B20的時(shí)候才可以使用此指令。 ROM指令為 8位長(zhǎng)度，功能是對(duì)片內(nèi)的 64位光刻 ROM進(jìn)行操作。芯片允許在讀過(guò)程中用復(fù)位信號(hào)中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時(shí)間。由于芯片忙于復(fù)制處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出 ―0‖，當(dāng)