【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 面波，變成只在一個(gè)平面上振動(dòng)的波，稱為偏振光。偏振光只能通過(guò)相應(yīng)方向的偏振玻璃，如果偏振玻璃的偏振方向和偏振光線的有一定的夾角，就會(huì)減弱偏振光強(qiáng)度，甚至偏振光無(wú)法通過(guò)。如果大家對(duì)這方面有興趣，可以參閱有關(guān)的大學(xué)物理書(shū)籍。夾住液晶的兩片偏振玻璃，假設(shè)為 a、 b，他們的偏振方向會(huì)設(shè)置為 90 度夾角。光線通過(guò) 第一片偏振玻璃 a 后，假設(shè)這 X 方向偏振，通過(guò)液晶后，液晶通電流之后，在電場(chǎng)極化作用下，呈規(guī)則排列， X 偏振光不會(huì)有任何改變，投射到 b 玻璃上。而 b 玻璃的偏振方向?yàn)?Y，就是 X+90 度， X 偏振的光線無(wú)法通過(guò)，在 b 玻璃外面看上去就是黑色了。而如果液晶沒(méi)有電場(chǎng)作用，就是沒(méi)有通電流，通過(guò)無(wú)規(guī)則排列的液晶， X 偏振光的偏振方向會(huì)發(fā)生改變，旋轉(zhuǎn) 90 度，旋轉(zhuǎn)后 X 偏振光的偏振方向剛好和 b 偏振玻璃的偏振方向一樣，就是 X+90=Y，光線就能通過(guò) b 玻璃了。 DS1302 時(shí)鐘芯片 簡(jiǎn)介 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電 時(shí)鐘芯片，內(nèi)含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，可以通過(guò)串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷電路提供秒、分、時(shí)、： 多功能計(jì)算器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4 日、星期、月、年的信息，每個(gè)月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò) AM/PM標(biāo)志位決定采用 24 或 12 小時(shí)時(shí)間格式。 DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需三根 I/O 線：復(fù)位（ RST）、 I/O 數(shù)據(jù)線、串行時(shí)鐘（ SCLK）。時(shí)鐘 /RAM的讀 /寫(xiě)數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá) 31 字節(jié)的字符組方式通信。 DS1302 工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)，功耗小于 1mW。 DS18B20 溫度傳感器簡(jiǎn)介 新的 “一線器件 ”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì) ， Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 “一線總線 ”接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 DS18BDS1822 “一線總線 ”數(shù)字化溫度傳感器同 DS1820 一樣， DS18B20 也支持 “一線總線 ”接口，測(cè)量溫度范圍為 55176。C~+125176。C，在 10~+85176。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。176。C。 DS1822 的精度較差為177。2176。C ?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以 “一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V~ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 DS18B DS1822 的特性 DS18B20 可以程序設(shè)定 9~12位的分辨率，精度為 177。176。C?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中，掉電后依然保存。 DS18B20 的性能是新一代產(chǎn)品中最 好的 !性能價(jià)格比也非常出色 ! DS1822 與 DS18B20 軟件兼容，是 DS18B20 的簡(jiǎn)化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的 EEPROM，精度降低為 177。2176。C，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。繼 “一線總線 ”的早期產(chǎn)品后，DS1820 開(kāi)辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。 DS18B20 和 DS1822 使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。 選題 選題的背景和意義 單片機(jī)的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)制造技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物，它是嵌入式控制系統(tǒng)的核心 ，如今，它已廣泛的應(yīng)用到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，電子、科技、通信、汽車、工業(yè)等。 計(jì)算器作為一種快速通用的計(jì)算工具方便了用戶的使用。計(jì)算器是人們普遍擁有電子產(chǎn)品之一。在計(jì)算器的原有計(jì)算功能的基礎(chǔ)上，又加了兩個(gè)生活中常用的兩個(gè)功能：電子時(shí)鐘，溫度。從電子時(shí)鐘的發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)將近半個(gè)世紀(jì)了，從最初的德克薩斯儀器推出的 4 位單片機(jī)電遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 子時(shí)鐘到當(dāng)今的 32 位，從當(dāng)時(shí)價(jià)錢昂貴且體積大到現(xiàn)在的精致小型，從以前的單一的時(shí)間顯示到現(xiàn)代的可以顯示溫度、濕度等更多功能的電子時(shí)鐘，都積累了眾多科學(xué)家的努力和心血。溫度關(guān)系著我們?nèi)粘Ｉ?，關(guān)系 著我們的身體健康，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易行、實(shí)用。所以設(shè)計(jì)這樣的一個(gè)多功能計(jì)算器是很有意義的。 系統(tǒng)概述 系統(tǒng)的工作過(guò)程 本文基于課題并對(duì)當(dāng)前電子時(shí)鐘、溫度及計(jì)算器的開(kāi)發(fā)手段進(jìn)行了比較和分析，最終確定了采用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多功能計(jì)算器的總體方案。本文設(shè)計(jì)應(yīng)用 STC89C52 芯片作為核心， LCD1602 顯示，計(jì)算器通過(guò)按鍵直接可以顯示在 LCD 上，不需要加任何其它芯片，而電子時(shí)鐘需使用時(shí)鐘芯片 DS1302 完成時(shí)鐘日期的功能，同時(shí)利用溫度傳感器 DS18B20測(cè)量周圍環(huán)境溫度，并且可以依靠按鍵隨時(shí)對(duì)日期、 時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。 具體工作過(guò)程如下： 1）上電或按復(fù)位按鈕系統(tǒng)復(fù)位后，液晶屏上顯示時(shí)間，日期和溫度，時(shí)間和日期可以進(jìn)行調(diào)整，溫度是 當(dāng)前壞境 的 溫度 。 當(dāng)用手觸摸 DS18B20 溫度傳感器時(shí)，溫度就會(huì)變化。 2）當(dāng)按下功能切換鍵 M 時(shí)，就進(jìn)入計(jì)算的狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)的加減乘除運(yùn)算，而且參與運(yùn)算的數(shù)和運(yùn)算結(jié)果必須控制在 21474836482147483647 之間，否則就會(huì)產(chǎn)生溢出，屏幕出現(xiàn)亂碼。： 多功能計(jì)算器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 2 需求分析 用戶需求 在做畢設(shè)之前，我對(duì)計(jì)算器做了調(diào)查，走訪了商場(chǎng)，飯店等地方。據(jù)他們說(shuō)，他們想要的是一個(gè)簡(jiǎn) 單的計(jì)算器，可以實(shí)現(xiàn)加減乘除就可以了，而且告訴我有幾個(gè)附加的功能就更好了比如時(shí)間和溫度等，因?yàn)檫@些都是生活中天天關(guān)注的，人們的生活離不開(kāi)這兩個(gè)因素。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不斷推動(dòng)著科技的發(fā)展，而科技的發(fā)展又帶動(dòng)了電子行業(yè)，各種各樣的電子產(chǎn)品紛紛涌出。計(jì)算器作為日常生活中常使用的電子產(chǎn)品之一，它的 多 功能化、小型化、輕便化已成為未來(lái)智能化計(jì)算器的發(fā)展方向。 計(jì)算器隨著供應(yīng)量的增多、用戶使用方便度日益更新，從又大又重到又小又輕，從復(fù)雜的模擬電路到一塊幾厘米的單片機(jī)，從簡(jiǎn)單的加減乘除運(yùn)算到乘方、開(kāi)方運(yùn)算，指數(shù)、對(duì)數(shù)、三角函 數(shù)、反三角函數(shù)的計(jì)算不斷的變化著。 其實(shí)大部分人只需要簡(jiǎn)單計(jì)算就可以了，不需要那么繁雜的計(jì)算，因?yàn)榇蟛糠秩硕加貌簧线@些計(jì)算 。 所以 我決定設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算器，附加上時(shí)間，日期和溫度 ，這些都是人們生活中不可缺少的要素 。同時(shí) 減少硬件與軟件的成本，吸引消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的興趣變得尤其重要。 市場(chǎng)需求 經(jīng)過(guò)走訪 許多電子產(chǎn)品商場(chǎng)，從銷售員那里得知 ，現(xiàn)在人們考慮的是 計(jì)算器的 功能，價(jià)格 ，體積， 當(dāng)然是買他們需求的功能，價(jià)格便宜，體積小的計(jì)算器。 根據(jù)實(shí)際調(diào)研，我了解到大部分的電子產(chǎn)品都是以單片機(jī)為控制核心，主要是因?yàn)樗鼈凅w積小 ，功能全，而且價(jià)格便宜， 所以單片機(jī)深受開(kāi)發(fā)商的信賴。 隨著科技的不斷更新，單片機(jī)的種類也層出不窮，而且功能更加完善，這也給開(kāi)發(fā)商帶來(lái)了很多的機(jī)會(huì)。 投產(chǎn)條件簡(jiǎn)單，成本較低，一般生產(chǎn)電子產(chǎn)品的廠家 均可生產(chǎn) 。 市場(chǎng)前景十分看好。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 3 總體設(shè)計(jì) 總體結(jié)構(gòu)概述 硬件結(jié)構(gòu) 在本次的設(shè)計(jì)中，根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，硬件部分大致分為以下幾個(gè)主要部分組成： 1）中央處理系統(tǒng)：以 STC89C52 為核心的單片機(jī)最小系統(tǒng)， STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 2） 時(shí)鐘電路 ： 本設(shè)計(jì)選用 DS1302 來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘電路 ，與單片機(jī) 口相連 。 這 款強(qiáng)大的時(shí)鐘芯片，不但占用的硬件資源少，而且其精確性、實(shí)時(shí)性也是相當(dāng)?shù)目捎^ 。 3） 環(huán)境溫度采集電路 ： 考慮到 硬件電路復(fù)雜 度 ，軟件調(diào)試 復(fù)雜 度及 制作成本 ，本設(shè)計(jì)選用 DS18B20 作為 溫度傳感器 ， 單片機(jī)到 DS18B20 僅需要一條線 ，即與單片機(jī) 口相連，讀寫(xiě)和完成溫度變換所需要的電源可由數(shù)據(jù)線本身提供，而無(wú)需外部電源。 4）顯示電路： 首選當(dāng)然是數(shù)碼管，它具有顯示亮度高，編程易的特點(diǎn)，但是它的單獨(dú)顯示使得每 一位都要有自己的為選端 ，這樣會(huì)浪費(fèi)很多 P 口， 因此 我們選用更節(jié)省資源的液晶 LCD1602，它的控制引腳與 P0 口 相連。 軟件結(jié)構(gòu) 對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)，匯編， C 都可實(shí)現(xiàn)編程，編譯器會(huì)根據(jù)寫(xiě)的程序翻譯成單片機(jī)的機(jī)器碼，不存在哪個(gè)芯片專用 C 或匯編； 只是匯編和 C 有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)匯編的程序更接近于機(jī)器碼，小程序執(zhí)行效率高，但是單片機(jī)種類不同，匯編語(yǔ)言也相差很大，比如 51， pic， AVR， ARM； C 語(yǔ)言編屬于高級(jí)語(yǔ)言，具有可移植性，能夠結(jié)構(gòu)化編程。使用標(biāo)準(zhǔn) C 語(yǔ)言的程序，幾乎都可以不作改變移植到不同的微機(jī) 平臺(tái)上，對(duì)于嵌入式等的微控制芯片，屬于標(biāo)準(zhǔn) C 語(yǔ)言的部分也很少需要修改，而且程序很容易讀懂。 C 語(yǔ)言編寫(xiě)程序結(jié)構(gòu)清晰，移植性好，容易維護(hù)和修改。 所以本設(shè)計(jì)采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編程。 總體結(jié)構(gòu)框圖 硬件結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)主要是由以 STC89C52 為核心的單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵電路、 時(shí)鐘電路、 環(huán)境溫度采集電路 、顯示電路組成，其硬件結(jié)構(gòu)如圖 31 所示： ： 多功能計(jì)算器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8 STC89C52L C D 1 6 0 2 顯 示時(shí) 鐘 / 日 歷 電 路環(huán) 境 溫 度 采集 電 路按 鍵 電 路 圖 31 多功能計(jì)算器 硬件結(jié)構(gòu)框圖 Figure 31 multifunction calculator hardware structure diagram 軟件結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，使得編程思路明確，且功能比較強(qiáng)大。模塊化程序不僅易移植，易修改，易維護(hù)，而且其結(jié)構(gòu)清晰明了，讓人容易理解。系統(tǒng)的程序主要由主程序模塊、初始化模塊、 時(shí)鐘 模塊、 顯示模塊、溫度采集模塊 ， 計(jì)算 器 模塊， 按鍵模塊，其軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖 32 所示： 主 函 數(shù)L C D 初 始 化時(shí) 鐘 / 日 歷模 塊溫 度 采 集模 塊顯 示 模 塊計(jì) 算 器模 塊按 鍵 模 塊 顯 示 模 塊 顯 示 模 塊 按 鍵 模 塊 圖 32 多功能計(jì)算器軟件結(jié)構(gòu)框圖 Figure 32 multifunction calculator software structure diagram遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 4 硬件詳細(xì)設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng) STC89C52 單片機(jī)的特性 目前在單片機(jī)系統(tǒng)中，應(yīng)用比較廣泛的微處理器芯片主要為 8XC5X 系列的單片機(jī)，該系列單片機(jī)均采用標(biāo)準(zhǔn) MCS51 內(nèi)核，硬件資源相互兼容，品類齊全、性能穩(wěn)定、體積小、價(jià)格底、貨源充足、調(diào)試和編程方便，所以應(yīng)用較為廣泛。 STC89C52 單片機(jī)是一款低功耗、低電壓、高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8KB（可經(jīng)受 1000 次擦寫(xiě)周期）的 FLASH 可編程可反復(fù)擦 寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（ EPROM），器件采用 CMOS 工藝和 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)器（ NURAM）技術(shù)制造，其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容，片內(nèi)的 FLASH 存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)編程器來(lái)編程。因此， STC89C52 是一種功能強(qiáng)，靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便的應(yīng)用在各個(gè)控制領(lǐng)域 [1]。 主要特性如下： 1） 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 2） 工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V單片機(jī)） 。 3） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz。 4） 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 。 5） 片上集成 512 字節(jié) RAM。 6） 通用 I/O 口（ 32 個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0 口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 7） ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器，可通過(guò)串口（ RxD/,TxD/）直接下載 用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 。 8） 具有 EEPROM 功能 。 9） 具有看門狗功能 。 10） 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、 T T2。 11） 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 。 ： 多功能計(jì)算器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 10 12） 通用異步串行口（ UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART。 13） 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級(jí)） /0～ 75℃ （商業(yè)級(jí)） 。 14） PDIP 封裝 。 STC89C52 單片機(jī)的引腳及功能 引腳說(shuō)明如圖 22。 圖 41 STC89C52 引腳說(shuō)明 Figure 41 STC89C52 pi