【正文】 圖19 公歷轉(zhuǎn)農(nóng)歷程序流程圖結(jié)束語(yǔ)本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心，利用軟件編程，通過(guò)鍵盤控制、溫度傳感器、日歷時(shí)鐘芯片和LCD液晶顯示基本達(dá)到預(yù)想效果。如公歷日不到春節(jié)日期，農(nóng)歷年要比公歷年小一年，農(nóng)歷大小月取前一年的信息，農(nóng)歷月從12月向前推算[2]。這里采用了三個(gè)字節(jié)來(lái)表示一年的農(nóng)歷信息。程序和程序說(shuō)明見附錄一。 音樂(lè)播放 對(duì)于單片機(jī)產(chǎn)生音樂(lè)，關(guān)鍵是控制頻率的輸出。 圖16 時(shí)間處理程序框圖 環(huán)境溫度采集 溫度采集子程序流程圖如圖17所示，程序見附錄一。圖14讀出DS1302數(shù)據(jù)圖15寫DS1302控制字（3）日歷、時(shí)鐘寄存器及其控制字DS1302共有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式，其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表4所示，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。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。最低有效位（D0）定義了寫操作（為0時(shí)）或讀操作（為1時(shí)），命令字節(jié)的傳輸時(shí)鐘從最低有效位開始。D6是RAM（為1）或時(shí)鐘（為0）的標(biāo)識(shí)位。所有的數(shù)據(jù)應(yīng)在時(shí)鐘的下降沿變化，而在時(shí)鐘的上升沿，在芯片或與之相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行輸入。本系統(tǒng)主要程序模塊包括AT89S52主控程序、DS1302時(shí)間處理、環(huán)境溫度采集、LCD1602顯示、鍵盤掃描、音樂(lè)播放、公歷轉(zhuǎn)農(nóng)歷等幾部分。K4的功能：對(duì)相應(yīng)的內(nèi)容進(jìn)行減一操作。K3的功能：對(duì)相應(yīng)的內(nèi)容進(jìn)行加一操作。K2的功能：對(duì)時(shí)間、日歷、鬧鈴時(shí)間、鬧鈴開關(guān)、溫度報(bào)警等內(nèi)容進(jìn)行選擇。在鬧鈴響的時(shí)候，按一下可停止鬧鈴。 鬧鐘電路如圖11所示。采用直流+5V穩(wěn)壓電源時(shí)，須接上跳帽，這時(shí)三端穩(wěn)壓管7805不工作。電源模塊如圖10所示。（2） 指令說(shuō)明 初始化設(shè)置1） 顯示模式設(shè)置表1 顯示模式指令表 2)顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置表2 顯示開關(guān)及光標(biāo)指令表（3） LCD1602的應(yīng)用電路圖9 LCD1602顯示模塊 電源電路 為了方便使用，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了雙電源，既可選擇交流9V供電，也可選用直流12V或5V供電。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，液晶執(zhí)行指令。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平是進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。工作電流：（）它的引腳圖如圖8所示：圖8 1602引腳圖第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”。顯示容量：162個(gè)字符本設(shè)計(jì)采用16列2行的字符型LCD1602帶背光的液晶顯示器。溫度采集模塊如圖6所示。DS1302時(shí)鐘電路如圖5所示。；數(shù)據(jù)輸入/輸出信號(hào)I/；復(fù)位/，RST=1允許通信，RST=0禁止通信。X1，X2為振蕩源引腳。 圖3 單片機(jī)最小系統(tǒng) 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)（1） DS1302芯片介紹日歷時(shí)鐘芯片DS1302是一種串行接口的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，芯片內(nèi)部具有可編程日歷時(shí)鐘和31個(gè)字節(jié)的靜態(tài)RAM，日歷時(shí)鐘可自動(dòng)進(jìn)行閏年補(bǔ)償，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，接口簡(jiǎn)單，使用方便，工作電壓范圍寬（～），功耗低，芯片自身還有對(duì)備份電池進(jìn)行涓流充電的功能。當(dāng)需要手動(dòng)復(fù)位時(shí)，按下輕觸按鍵，RST為高電平，單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，松開按鍵后，進(jìn)入工作狀態(tài)。（2）AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖3所示，電路中輕觸按鍵、C3和R9組成單片機(jī)的復(fù)位電路，連接到單片機(jī)的第9腳，它是施密特觸發(fā)輸入，當(dāng)振蕩器起振后，單片機(jī)上電瞬間，RC電路充電，RST引腳端出現(xiàn)正脈沖， RST高電平單片機(jī)保持復(fù)位狀態(tài)。XTAL1(19腳)是反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入端。/EA/VPP是程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)端。P3口可作為AT89S52的一些特殊功能口。當(dāng)各自管腳寫入1后，內(nèi)部上拉為高，都可用作輸入。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高，即是要接上拉電阻。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。（1）AT89S52的引腳及功能 AT89S52單片機(jī)的引腳說(shuō)明如圖2所示。充分利用硬件電路的可靠性、穩(wěn)定性和芯片的方便性，使整體電路簡(jiǎn)單可行。系統(tǒng)框圖如圖1所示，其軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，時(shí)間記錄準(zhǔn)確，可廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)顯示的系統(tǒng)中。溫度的采集通過(guò)DS18B20來(lái)實(shí)現(xiàn)。鍵盤輸入由四個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，用這四個(gè)按鍵可以對(duì)日期、時(shí)間、星期、溫度報(bào)警上限進(jìn)行調(diào)整，并可以對(duì)鬧鈴的開關(guān)和鬧鈴的時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。 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AT89S52作為主控制系統(tǒng)；DS1302實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘；數(shù)字式溫度傳感器；LCD1602字符液晶顯示屏作為顯示。方案二：采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，此類傳感器為數(shù)字式傳感器而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機(jī)連接，可以去除A/D模塊，降低硬件成本，簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路。 溫度傳感器的選擇方案與論證方案一：　　使用熱敏電阻作為傳感器，用熱敏電阻與一個(gè)相應(yīng)阻值電阻相串聯(lián)分壓，利用熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的特性，采集這兩個(gè)電阻變化的分壓值，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。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。所以在此設(shè)計(jì)中采用LCD1602液晶顯示屏。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，如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi)，且價(jià)格也相對(duì)較高，所以也不用此種作為顯示。 顯示模塊選擇方案和論證方案一：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價(jià)格適中，對(duì)于顯示數(shù)字最合適，而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí)，占用的單片機(jī)口線少。 單片機(jī)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(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)，在燒寫程序時(shí)需要專門的下載器?？蛇x用USB、直流12V或5V電源或交流9V電源對(duì)電路進(jìn)行供電 系統(tǒng)基本方案選擇和論證由于現(xiàn)在市面上的電子萬(wàn)年歷的種類比較多，因此到底選擇什么樣的方案在設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要的。公歷與農(nóng)歷自動(dòng)關(guān)聯(lián)鬧鈴播放音樂(lè)手動(dòng)調(diào)整年、月、日、時(shí)、分、星期、溫度上限、鬧鈴時(shí)間 1 系統(tǒng)功能與方案論證 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，在此基礎(chǔ)上完成的電子萬(wàn)年歷精度高，功能易于擴(kuò)展，可擴(kuò)展成為諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)啟閉路燈等電路。多功能萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄引言 11 系統(tǒng)功能與方案論證 2 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 顯示模塊選擇方案和論證 3 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 3 溫度傳感器的選擇方案與論證 3 電路設(shè)計(jì)最終方案決定 42 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4 電路設(shè)計(jì)框圖 4 系統(tǒng)硬件概述 4 各系統(tǒng)電路及工作原理 5 AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì) 6 溫度采集電路的設(shè)計(jì) 7 LCD1602液晶顯示模塊設(shè)計(jì) 8 電源電路 10 鬧鐘電路設(shè)計(jì) 10 鍵盤輸入電路 113 軟件設(shè)計(jì) 11 主程序框圖 12 DS1302時(shí)間處理 12 環(huán)境溫度采集 15 鍵盤掃描 15 音樂(lè)播放 15 公歷轉(zhuǎn)農(nóng)歷 15結(jié)束語(yǔ) 17參考文獻(xiàn) 18附錄 19附錄A 程序 19附錄B 原理圖 41致謝 41引言 電子萬(wàn)年歷是實(shí)現(xiàn)對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，廣泛用于個(gè)人、家庭、車站、碼頭、辦公室、銀行大廳等場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?。?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表。因此，研究電子萬(wàn)年歷及擴(kuò)大其應(yīng)用有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。LCD顯示年、月、日、時(shí)、分、秒、星期、溫度、農(nóng)歷等信息 溫度報(bào)警 日歷時(shí)間掉電保護(hù)鬧鈴可選擇關(guān)閉、每天循環(huán)或只響應(yīng)一次三種模式 正確地選擇方案就可以使產(chǎn)品更加人性化，并且可以減小開發(fā)的難度，縮短開發(fā)的周期，降低產(chǎn)品的成本等等，因此就會(huì)被人們普遍接受，并且能夠更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)其自身的價(jià)值。方案二：　　采用AT89S52，片內(nèi)ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底壓工作；同時(shí)也與MCS51系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為8KB ROM 存儲(chǔ)空間，同樣具有89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(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绦虻男略龉δ軙r(shí)，燒寫程序方面，再加上本系統(tǒng)程序較大，需要較大的存儲(chǔ)空間，因此選擇采用AT89S52作為主控制系統(tǒng)。但所需數(shù)碼管太多，布線和焊接困難極易出錯(cuò)，因此不采用LED數(shù)碼管作為顯示。方案三：采用LCD液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大，可顯示大量字符，顯示多樣，清晰可見，但是價(jià)格貴，需要的接口線多，本設(shè)計(jì)所需顯示的內(nèi)容較多。 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證方案一：　　直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。方案二：　　采用DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS1302芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高，318位的RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，～。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(cè)量誤差。另外，數(shù)字式溫度傳感器還具有測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 電路設(shè)計(jì)框圖 鍵盤輸入DS1302時(shí)鐘電路電源電路 DS18B20 溫 度采集電路 單片機(jī)控制電路 鬧鐘電路 1602顯示電路 圖1 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)硬件概述本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心，構(gòu)成單片機(jī)控制電路，結(jié)合DS1302時(shí)鐘芯片顯示公歷的年、月、日、星期、時(shí)、分、秒和農(nóng)歷的月、日，同時(shí)完成對(duì)它們的自動(dòng)調(diào)整和掉電保護(hù)，全部信息用液晶顯示器顯示出來(lái)。鬧鈴功能通過(guò)蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)。電源電路可選用直流12V或5V電源9V交流電源輸入，再經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓集成塊輸出+5V電壓，可穩(wěn)定工作。 各系統(tǒng)電路及工作原理本設(shè)計(jì)分為單片機(jī)控制電路、DS1302時(shí)鐘電路、DS18B20溫度采集電路、1602顯示電路、鍵盤輸入電路、鬧鈴電路、電源電路幾個(gè)模塊。 AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) AT89S52是一種低功耗,高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元。圖2 AT89S52的引腳 P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。PPP3口都是內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收；P2口接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。RST是復(fù)位信號(hào)引腳。當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始。XTAL2(18腳)是來(lái)自反向振蕩器的輸出端[1]。此時(shí)，ALE、/PSEN、P0、PPP3口都輸出高電平，RST變成低電平后，進(jìn)入工作狀態(tài)。119腳之間接一個(gè)石英晶體及兩個(gè)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，振蕩信號(hào)是單片機(jī)工作的基本節(jié)拍。 DS1302采用8腳DIP封裝，其引腳排列如圖4所示圖4 DS1302引腳圖VCC1和VCC2分別是主電源和后備電源引腳，DS1302由VCC1或VCC2中較大者供電。（2）DS1302 的應(yīng)用DS1302與單片機(jī)之間采用3線串行通信方式。單片機(jī)AT89S52作為主機(jī)通過(guò)控制SCLK、I/O和RST信號(hào)實(shí)現(xiàn)兩芯片間的數(shù)據(jù)傳送。圖5 DS1302時(shí)鐘電路 溫度采集電路的設(shè)計(jì) 溫度傳感器DS18B20，是一種數(shù)字式的溫度傳感器，具有測(cè)量精度高，電路連接簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，此類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。圖6溫度采集模塊 LCD1602液晶顯示模塊設(shè)計(jì)（1）1602字符型LCD簡(jiǎn)介L(zhǎng)CD液晶顯示器是一種被動(dòng)式的顯示器，本身并不發(fā)光，而是利用液晶在電壓作用下，能改變光線通過(guò)方向的特性而達(dá)到顯示白底黑字或黑字白底的目的。LCD1602主要技術(shù)參數(shù)：工作電壓：～第4腳：RS為寄存器選擇，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。當(dāng)RS和RW同為低電平時(shí)可以寫入指令或顯示地址，當(dāng)RS為低電平且RW為高電平是可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第116兩腳為背光電源。本系統(tǒng)還設(shè)置了USB接口，可方便使用MP3或手機(jī)充電器對(duì)電路進(jìn)行供電。 采用直流或交流電源供電時(shí)，電路經(jīng)過(guò)二極管IN4007半波整流和電容C3濾波后送入三端穩(wěn)壓管7805產(chǎn)生+5V的電壓再經(jīng)濾波后為電路進(jìn)