【正文】 ..... 25 讀寫 DS18B20 子程序的編寫 ................................... 27 紅外接收子程序的編寫 ........................................ 29 作品總結(jié) ................................................................................................................... 31 致 謝 .......................................................................................................................... 31 參考文獻(xiàn) ............................................... 32 附錄一：系統(tǒng)電路 圖 ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。針對電子萬年歷的這些缺點(diǎn)，我設(shè)計(jì)了一套電子萬年歷，來改善這些缺點(diǎn)。對于數(shù)字電子萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時(shí)顯示年、月、日、周、時(shí)、分、秒和溫度等信息，還具有時(shí)間校準(zhǔn)等功能。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 海都學(xué)院 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目： 基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子萬年歷 2 基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子萬年歷 摘 要 電子萬年歷是一種非常廣泛日常計(jì)時(shí)工具， 在 現(xiàn)代社會(huì)越來越流行。它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且 DS1302的使用壽命長，誤差小。 但由于這種萬年歷是掛在墻上的，使用手動(dòng)按鍵很不方便，特別是按鍵的那 一邊放在了臨近墻角的位置，對按鍵的調(diào)整帶來了很大的困難。通過利用紅外調(diào)節(jié)的辦法使電子萬年歷達(dá)到操作簡單，方便輕松地目的。 5 附錄二： PCB 連接圖 ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 6 第一章 設(shè)計(jì)要求與方案論證 設(shè)計(jì)要求 （ 1）基本要求 ① 具有年、月、 日、星期、時(shí)、分、秒等功能； ② 萬年歷具有閏 年 識別顯示功能； ③ 具有測量室內(nèi)溫度功能 。 系統(tǒng)基本方案選擇和論證 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證 方案一 ： 采用 89C51來作為控制芯片， 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命 ， 1000 寫 /擦循環(huán) ， 128*8 位內(nèi)部 RAM， 32個(gè) 可編程 I/O 線 ， 兩個(gè) 16位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ， 5個(gè)中斷源，可編程通信， 低功耗的閑置和掉電模式 ， 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 。它結(jié)合了 CMOS 的高速和高密度技術(shù)及 CMOS的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于 89C51增強(qiáng)型單片機(jī)版本，集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等 更多的功能，適合于類似馬達(dá)控制等應(yīng)用場合。此外， 89C52 還可工作于低功耗模式，可通過兩種 軟件 選擇空閑和掉電模式。掉電模式下，保存 RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。 顯示模塊的選擇方案和論證 方案一 ： 采用 1602 LED 液晶顯示屏 ,， 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有也有間隔起到了字符間距和行間距的作用， 但是價(jià)格昂貴 ,需要的接口線多 ,還有其使用的溫度范圍很窄，通用型液晶正常工作溫度范圍為 0℃ ~+55℃，存儲(chǔ)溫度范圍為 20℃~+60℃， 所以在此設(shè)計(jì)中不采用 LED 液晶顯示屏。 所以采用了 LED 數(shù)碼管顯示。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 ；且使用單片機(jī)計(jì)時(shí)， 一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源 ， 所以不采用此方案 。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的 時(shí)鐘信號 或 RAM 數(shù)據(jù)。 所以選用 DS1302 作為時(shí)鐘計(jì)時(shí)工具。直流電機(jī)調(diào)速范圍廣，且易于平滑調(diào)節(jié)，過載、起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；易于控制，可靠性高；調(diào)速時(shí)的能量損耗較小。 8 方案二 ： 使用步進(jìn)電機(jī)來調(diào)節(jié)，步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件， 它具有快速啟、停的能力，在電機(jī)的負(fù)荷不超過它能提供的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩時(shí)，可以通過控制脈沖來控制它在一瞬間的起動(dòng)或停止。 這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)，使得步進(jìn)電機(jī)在速度、位移等控制領(lǐng)域的控 制操作非常簡單。 溫度測試 的選擇方案和論證 方案一 ： 使用熱敏電阻，熱敏電阻是由于溫度的變化，其阻值發(fā)生變化。 方案二 ： 使用溫度傳感器 DS18B20， DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877， LTM8874 等等。封裝后的 DS18B20 可用于電 纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。測溫范圍 － 55℃ ～ +125℃ ，采用 12位存貯溫度值，最高位為符號位。 所以選擇溫度傳感器 DS18B20 作為溫度測量工具。 主要單元電路的設(shè)計(jì) 電源模塊的設(shè)計(jì) 電子萬年歷是通過 220V 的市電來供 電，但單片機(jī)的工作電壓是 5V，所以需要把 220V 的市電轉(zhuǎn)換為 5V的直流電來給單片機(jī)供電。 ① 電源變壓器采用 220V 到 9V 的電壓轉(zhuǎn)換變壓器，以 方便 實(shí)現(xiàn)電壓到 5V 的轉(zhuǎn)換。我這里利用的單向橋式整流 。 下圖是橋式連接 橋式整流電路 ③ 濾波電路的作用是濾除整流電壓中的紋波。這里使用的是電容濾波。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。其正常工作時(shí)，輸入、輸出電壓差為 2~3V。 C3 為輸出穩(wěn)定電容，其作用是改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，它一般為 1uF。 但設(shè)計(jì)時(shí)最好都加上散熱器，本電路的設(shè)計(jì)要加上散熱器。 STC89C52 單片機(jī)為40引腳雙列直插芯片 ,有四個(gè) I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS51 單片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)如下圖所示 ,18 引腳和 19引腳接時(shí)鐘電路 ,XTAL1 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 ,XTAL2 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 .第 9 引腳為復(fù)位輸入端 ,接上電容 ,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路 ,20 引腳為接地端 ,40 引腳為電源端 。當(dāng)擴(kuò)展有外部 ROM 時(shí)，讀取完內(nèi)部 ROM 后自動(dòng)讀取外部 ROM，當(dāng)接低電平時(shí)，單片機(jī)直接讀取外部 ROM，在此設(shè)計(jì)中此引腳始終接高電平。 單片機(jī)是一種數(shù)字集成芯片，數(shù)字電路中只有兩種電平：高電平和低電平。 但計(jì)算機(jī)的串口為 RS232C 電平， RS232C 電平為負(fù)邏輯電平， 因此當(dāng)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間要通信時(shí)，需要加電平轉(zhuǎn)換芯片，我們這里使用的電平轉(zhuǎn)換芯片是 MAX232。所以此芯片接口的串口通信系統(tǒng)只需要單一的 +5V 電源就可以了。 MAX232 芯片引腳結(jié)構(gòu)圖 13 外圍電路連接圖 上半部電容 C1， C2， C3， C4及 V+， V是電源 變換電路部分。 電容 C1， C2， C3， C4 應(yīng)取 ，在具體設(shè)計(jì)電路時(shí)，這四個(gè)電容要盡量靠近 MAX232 芯片，以提高抗干擾能力。 現(xiàn)從 MAX232 芯片中兩路發(fā)送、接收中任選一路作為接口。如使 T1IN 連接單片機(jī)的發(fā)送端 TXD，則 PC 機(jī)的 RS232 接收端 RXD 一定要對應(yīng)接 T1OUT 引腳。 下圖是 MAX232 和單片機(jī) IO口的連接圖 14 C1+1VS+2C13C2+4C25VS6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U7MAX2321uFC81uFC91uFC111uFC101uFC7GNDVCCVCCGNDGNDP30P31COM2COM3 MAX232 的連接圖 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì) 圖示出 DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)， DS1302 由 Vcc1 供電。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。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進(jìn)行操作。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥ 之前， RST 必須保持低電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )， SCLK 始終是輸入端?？刂谱止?jié)的最高有效位 (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 如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù) 。最低有效位(位 0)如為 0 表示要進(jìn)行寫操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。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。 DS1302 有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器 下圖是 DS1302 與單片機(jī)的連接圖 X12X23VCC21GND4RST5I/O6SCLK7VCC18U6DS130212Y2XTALVCCGNDVCC+3P10P11P12 DS1302 連接圖 溫度測量