【正文】 ............................................................14７ 總結(jié) ...................................................................................................................................................................14參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................................14致 謝 .....................................................................................................................................................................14基于 51 單片機(jī)的電子萬年歷的設(shè)計(jì)摘 要電子萬年歷是單片機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用，由硬件和 軟件相配合使用。硬件由主控器、 時(shí)鐘電路、溫度檢測電路、顯示電路、鍵盤接口 5 個(gè)模塊組成。單片機(jī)通過時(shí)鐘芯片 DS1302 獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，DS18B20 采集溫度信號送該給單片機(jī)處理， 單片機(jī)再把 時(shí)間數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)送給 74LS154 譯碼，然后通過三極管 C9015 放大驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管顯示陽歷年、月、日、時(shí)、秒、鬧鐘、星期、溫度。 singlechip processor。 clock。電子萬年歷是一種應(yīng)用非常廣泛的日常計(jì)時(shí)工具，數(shù)字顯示的日歷鐘已經(jīng)越來越流行，特別是適合在家庭居室、辦公室、大廳、會(huì)議室、車站和廣場等使用。功能也越來越齊全，除了公歷年月日、時(shí)分秒、星期顯示及鬧鈴。為此設(shè)計(jì)了一種功能全面、計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、成本低廉的基于 51 單片機(jī)的萬年歷。2. 數(shù)字式溫度計(jì)要求測溫范圍50~100176。3 方案論證與設(shè)計(jì) 控制部分的方案選擇1. 用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)起來結(jié)構(gòu)清晰，各個(gè)模塊，從硬件上設(shè)計(jì)起來相對簡單，控制與顯示的模塊間的連接也會(huì)比較方便。從成本上來講，用可編程邏輯器件來設(shè)計(jì)也沒有什么優(yōu)勢。凌陽 16 位單片機(jī)有豐富的中斷源和時(shí)基，方便本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。I/O 口功能也比較強(qiáng)大，方便使用。這些都方便對設(shè)計(jì)進(jìn)行擴(kuò)展，使設(shè)計(jì)更加完善。但是，在控制與顯示的結(jié)合上有些復(fù)雜，顯示模組資源相對有限，而且單片機(jī)的穩(wěn)定性不是很高。采用 DS1302 作為主要計(jì)時(shí)芯片，可以做到計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。本系統(tǒng)采用了此方案。而熱電偶和熱電阻測一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。Ｃ，最大分辨率可達(dá) 176。DS18B20 可以直接讀出被測溫度值，而且采用 3 線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。液晶顯示效果出眾，可以運(yùn)用菜單項(xiàng)來方便操作，但是在顯示時(shí)，特別是使用秒表功能時(shí)掃描速度跟不上，屏幕會(huì)有明顯的閃爍。這些大大影響了電子萬年歷的性能。所以最后選擇 LED 數(shù)碼管顯示方案。圖 電子萬年歷系統(tǒng)構(gòu)成框圖4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)電子萬年歷電路原理圖見附件一，系統(tǒng)由主控制器 AT89C5時(shí)鐘芯片 DS130溫度傳感器DS18B20 傳感器、顯示電路及鍵盤掃描電路組成。它是一種高性能、低功耗的 8 位 CMOS 微處理芯片，市場應(yīng)用最多。 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM。 6 個(gè)中斷源。 4 個(gè) 8 位 I/O 口。 3 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，T0、T1（標(biāo)準(zhǔn) 80C51）和增加的 T2（捕獲和比較） 。DS1302 時(shí)鐘模塊AT89C52主控制器DS18B2 溫度探測鍵盤掃描電路數(shù)碼顯示電路 時(shí)鐘電路 DS1302. DS1302 的性能特性實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可對秒、分、時(shí)、日、周、月以及帶閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)；用于高速數(shù)據(jù)暫存的 318 位 RAM；最少引腳的串行 I/O；～ 電壓工作范圍； 時(shí)耗電小于 300nA；用于時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)讀/寫的單字節(jié)或多字節(jié)（脈沖方式）數(shù)據(jù)傳送方式；簡單的 3 線接口；可選的慢速充電（至 Vcc1）的能力。它經(jīng)過一個(gè)簡單的串行接口與微處理器通信。對于小于 31 天的月和月末的日期自動(dòng)調(diào)整，還包括閏年校正的功能。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)。DS1302 由 Vcc1或 Vcc2中較大者供電。 DS1302 數(shù)據(jù)操作原理DS1302 在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把 RST 腳置為高電平，然后把 8 位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿被輸入。在開始 8 個(gè)時(shí)鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后，另外的時(shí)鐘周期在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫操作是寫入時(shí)寫入數(shù)據(jù)。如果在傳送過程中置 RST 腳為低電平，則會(huì)終止本次數(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(shí)，才能將RST 置為高電平。DS1302 的控制字如圖 所示。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。為了提高對 32 個(gè)地址的尋址能力（地址/命令位 1～5=邏輯 1） ，可以把時(shí)鐘/日歷或 RAM 寄存器規(guī)定為多字節(jié)（burst）方式。在時(shí)鐘/日歷寄存器中的地址 9～31 或 RAM 寄存器中的地址 31 不能寄存數(shù)據(jù)。必須按數(shù)據(jù)傳送的次序?qū)懽钕鹊?8 個(gè)寄存器。不管是否寫了全部 31 字節(jié)，所寫的每一字節(jié)都將傳送至 RAM。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表 ，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。當(dāng)它為 1 時(shí)，DS1302 停止震蕩，進(jìn)入低功耗的備份方式。當(dāng)它為 0 時(shí)，時(shí)鐘將開始啟動(dòng)。它為高電平時(shí)，選擇 12[小]時(shí)方式。在 24[小]時(shí)方式下，位 5 為第二個(gè) 10[小]時(shí)位（20～23h） 。 測溫電路的設(shè)計(jì)測溫電路主要使用溫度傳感器 DS18B20，由于精度要求不高所以采用 2 位共陽 LED 數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示。 溫度傳感器工作原理DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要示通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9～12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20 采用 3 腳 PR—35 封裝或８腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。開始 8 位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個(gè)器件的唯一的序號，共有 48 位，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個(gè)調(diào)整暫存 RAM 和一個(gè)易失性的可電擦除的EERAM。頭 2 個(gè)字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3 和第 4 節(jié)是 TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。DS18B20 工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)64 位ROM 和單線接口圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖存儲器與控制邏輯高速緩存溫度傳感器高溫觸發(fā)器 TH低溫觸發(fā)器 TL配置寄存器8 位 CRC 發(fā)生器 I/OCVDD8 位檢驗(yàn) CRC 48 位序列號 8 位工廠代碼（10H） MSB LSB MSB LSB MSB LSB 圖 64 位 ROM 結(jié)構(gòu)圖溫度 LSB溫度 MSBTH 用戶字節(jié) 1TL 用戶字節(jié) 2 TH 用戶字節(jié) 1配置寄存器 TL 用戶字節(jié) 2保留保留保留CRC1 字節(jié)2 字節(jié)3 字節(jié)4 字節(jié)5 字節(jié)6 字節(jié)7 字節(jié)8 字節(jié)9 字節(jié)圖 高速暫存 RAM 結(jié)構(gòu)圖精度的數(shù)值。低 5 位一直 1，M 是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20 在工作模式還是在測試模式。由表 可見，DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長，而且設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間就越長。高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，EEROM讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 176。溫度值格式如圖 所示。C 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550