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電子臺歷的電路系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計-在線瀏覽

2024-07-28 14:20本頁面
  

【正文】 求基本要求(1)具有年、月、日、星期、時、分、秒等功能;(2)時間與陰、陽歷能夠自動關(guān)聯(lián);(3)有溫度計功能; (4)具備年、月、日、星期、時、分、秒校準(zhǔn)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(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)計中時由于不具備 ISP 在線編程技術(shù),當(dāng)在對電路進(jìn)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。② 顯示模塊選擇方案和論證:方案一:采用 LED 液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣,清晰可見,但是價格昂貴,需要的接口線多,所以在此設(shè)計中不采用 LED 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),且價格也相對較高,所以也不用此種作為顯示.方案三:采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描,LED 數(shù)碼管價格適中,對于顯示數(shù)字最合適,而且采用動態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時,占用的單片機(jī)口線少。③ 時鐘芯片的選擇方案和論證:方案一:直接采用單片機(jī)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)。所以不采用此方案。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(yán)格線性的,會產(chǎn)生較大的測量誤差。另外,數(shù)字式溫度傳感器還具有測量精度高、測量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。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。時鐘芯片使用美國 DALLAs 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘 DSl302。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(jìn)行慢速充電,可以保證后備電源基本不耗電。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,簡化系統(tǒng)電路。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(jī)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(jìn)行計時,具有閏年補(bǔ)償功能,工作電壓為 ~。DS1302 內(nèi)部有一個31*8 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。使用動態(tài)掃描顯示方式對數(shù)字的顯示。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如下圖所示,18 引腳和 19 引腳接時鐘電路,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。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。DS1302 用于數(shù)據(jù)記錄,特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上,能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。 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。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時采樣或定時采樣,沒有具體的時間記錄,因此只能記錄數(shù)據(jù)而無法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時間;若采用單片機(jī)計時,一方面需要采用計數(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,而且某些測控系統(tǒng)可能不允許。DS1302 工作電壓寬達(dá) ~。DS1302 內(nèi)部有一個XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計6318 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。(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。DS1302 由 Vcc1 或Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時,DS1302 由 Vcc1 供電。RST 是復(fù)位/片選線,通過把 RST 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng) RST 為高電平時,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,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),后面有詳細(xì)說明。 圖 3 DS1302 管腳圖及內(nèi)部結(jié)(2)DS1302 的控制字,如圖 4 所示:XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計7圖 4 控制字節(jié)的含義XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計8DS1302 的控制字節(jié)說明如下:控制字節(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)寫入到 DS1302 中;(位 6)如果為 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(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。 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。如果在傳送過程中置 為低電平,則會終止此次數(shù)據(jù)傳送,并且 I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。只有在 SCLK 為低電平時,才能將 RST 置為高電平。同樣,在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù),讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位至高位 7,數(shù)據(jù)讀寫時序見圖 5: 圖 5 數(shù)據(jù)讀寫時序(5)DS1302 的寄存器XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計9 DS1302 共有 12 個寄存器,其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān),存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。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。(6)DS1302 在測量系統(tǒng)中的硬件電路 DS1302 與 CPU 的連接僅需要三條線,即 SCLK(7) 、I/O(6) 、RST。 在雙電源系統(tǒng)中提供主電源,在這種運(yùn)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)。當(dāng) 大于 Vcc1+ 時,Vcc2 給 DS1302 供電。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)。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),為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。使你可以充分發(fā)揮”一線總線”的優(yōu)點(diǎn)。特性:(1)適應(yīng)電壓范圍更寬,電壓范圍:~,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。(3)DS18B20 支持多點(diǎn)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(diǎn)測溫。?。?)溫范圍-55℃~+125℃,在10~+85℃時精度為177。(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。(8)測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號,以”一線總線”串行傳送給 CPU,同時可傳送 CRC 校驗碼,具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力。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。DS18B20 工作原理:DS18B20 的讀寫時序和測溫原理與 DS1820 相同,只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同,且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由 2s 減為 750ms。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。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在XXXXX 大
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