【正文】 計的邏輯關系更加簡潔明了。本設計以數字集成電路技術為基礎，單片機技術為核心。電子萬年歷的出現給人們的生活帶來的諸多方便?；?于AT89S51的 電 子 萬 年 歷目 錄摘 要 IAbstract II第1章 方案論證 1 電子萬年歷顯示電路 1 1 對溫度傳感器DS18B20的讀取及控制 2 2第2章 硬件電路設計 3 系統(tǒng)硬件電路的設計 3 芯片介紹 3 AT89S51性能介紹及其主要特性 3 DS12C887性能介紹 6 DS18B20單線數字溫度計 11 顯示電路的設計 16 鍵盤接口的設計 17 彩燈電路 17第3章 軟件系統(tǒng)設計 18 主程序設計 18 陽歷程序設計 18 讀出溫度子程序設計 19 顯示子程序設計 19 時間調整子程序 控制源程序設計 21結 論 27致 謝 29參考文獻 30附錄1 系統(tǒng)原理圖 31附錄2 布線圖 32附錄3 原器件清單 33摘 要 隨著電子技術的迅速發(fā)展，特別是隨大規(guī)模集成電路出現，給人類生活帶來了根本性的改變。由其是單片機技術的應用產品經走進了千家萬戶。本文首先描述系統(tǒng)硬件工作原理，并附以系統(tǒng)結構框圖加以說明，著重介紹了本系統(tǒng)所應用的各硬件接口技術和各個接口模塊的功能及工作過程,其次，詳細闡述了程序的各個模塊和實現過程。本文編寫的主導思想是軟硬件相結合，以硬件為基礎，來進行各功能模塊的編寫。系統(tǒng)通過7段LED數碼管為載體顯示數據，所以具有人性化的操作和美觀的頁面效果。關鍵詞： 單片機；萬年歷；數碼管 Abstract Along with the electronic technology rapid development, specially appears along with the large scale integrated circuit, lived for the humanity has brought the fundamental change. Was the monolithic integrated circuit technology application product after entered everyone by it. The electronic ten thousand years calendar appearance brings for people39。主控芯片使用51系列AT89S51單片機。顯示模塊采用普通的共陽LED數碼管。鍵輸入采用查詢法實現調整功能。電路系統(tǒng)構成框圖如圖11：AT89S51主控模塊鍵盤掃描電路DS12C887時鐘電路顯示電路溫度計電路彩燈電路 圖11 電路系統(tǒng)框圖設計中使用的時鐘芯片是美國DALLAS公司推出的與MC146818兼容，寄存器存取速度快，在主機掉電時可用來保存重要數據的實時時鐘芯片DS12C887，采用DS12C887作為主要計時芯片，可做到計時準確。DS12C887采用連續(xù)工作制，一般無需每次都初始化，即使系統(tǒng)復位也是如此。所以，應先將DS12C887狀態(tài)寄存器B中的SET位置1，然后初始化。在該周期內，微處理器不能讀時標寄存器中的內容，否則將得不到確定數據。第一種是利用更新周期結束發(fā)出的中斷。 對溫度傳感器DS18B20的讀取及控制DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司推出的一種改進型智能溫度傳感器，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，并且可根據要求通過簡單的編程實現9~~12位的數字值讀數方式。因此在應用時要將分辨率和時間權衡考慮。另外，由于DS18B20單線通訊功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。操作協議為：初始化DS18B20（發(fā)復位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數據。74LS164內部為八個D觸發(fā)器，用以實現數據的串行移位。74LS164作為TTL單向八位移位寄存器，可實現串行輸入，并行輸出。再來一個脈沖，第一個脈沖就會從最高位移出，進入下一個74LS164的第一位，十六片74LS164首尾相串，而時鐘端則接在一起。這樣當第十六個八個脈沖完成后首次送出的數據被送到了最下面的74LS164中，其它數據依次出現在第十五至第一片74LS164中，實現了數據在74LS164中的串行輸入、輸出。電子萬年歷電路設計原理圖見附錄一。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準8051指令系統(tǒng)和引腳。主要特性如下：4K字節(jié)在線系統(tǒng)編程（ISP）Flash閃速存儲器——三級程序加密鎖32可編程I/O線5個中斷源 低功耗的閑置和掉電模式看門狗（WDT）及雙數據指針靈活的在線系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或頁寫模式） 管腳說明AT89S51是40腳雙列直插芯片。其中：圖21 AT89S51引腳圖 當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。 并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。 注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在閑置模式下，CPU停止工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。由于DS12C887能夠自動產生世紀、年、月、日、時、分、秒等時間信息，其內部又增加了世紀寄存器，從而利用硬件電路解決子“千年”問題； DS12C887中自帶有鋰電池，外部掉電時，其內部時間信息還能夠保持10年之久；對于一天內的時間記錄，有12小時制和24小時制兩種模式。其主要性能如下：(1)具備完備的時鐘，鬧鐘及到2100年的日歷功能，可選擇的12小時制或24小時制計時，有AM和PM、星期、夏令時間操作及閏年自動補償的功能。(3)DS122887內部有14個時鐘控制寄存器，包括10個時標寄存器，4個狀態(tài)寄存器和114字節(jié)作掉電保護用的低功耗RAM。(5)時標可選擇二進制或BCD碼表示。(1) MOT：模式選擇腳，DA12C887有兩種工作模式，即Motorola模式和Intel模式，當MOT接VCC時，選用的工作模式是Motorola模式，當MOT接GND時，選用的是Intel模式。(2) SQWF：方波輸出腳，SQW腳可進行方波輸出，此時用戶可以通過對控制寄存器編程來得到13種方波信號的輸出。在總線周期的前半部分，出現在AD0～AD7上的是地址信息，可用以選通DS12C887內的RAM，總線周期的后半部分出現在AD0～AD7上的數據信息。 (5) DS/RD：數據選擇或讀輸入腳，低電平有效，該引腳有兩種工作模式，當MOT接VCC時，選用Motorola工作模式，在這種工作模式中，每個總線周期的后一部分的DS為高電平，被稱為數據選通。在寫操作中，DS的下降沿將使總線 AD0～AD7上的數據鎖存在DS12C887中；當MOT接GND時，選用Intel工作模式，在該模式中，該引腳是讀允許輸入腳，即Read Enable。此時，該引腳的作用是區(qū)分進行的是讀操作還是寫操作，當R/W為高電平時為讀操作，R/W為低電平時為寫操作；當MOT接GND時，該腳工作在Intle模式，此時該作為寫允許輸入，即Write Enable。CS：片選輸入，低電平有效。 圖22 DS12C887的引腳圖(8) ALE：地址鎖存信號端。 (10) NC：空腳。其中114字節(jié)的非易失性靜態(tài)RAM可供用戶使用，對于沒有RAM的單片機應用系統(tǒng)，可在主機掉電時來保存一些重要的數據。下面介紹各寄存器的功能和作用。其中，地址00H~03H的取值范圍是00H~3BH（十進制0~59）；04H~05H單元按12小時制的取值范圍是上午（AM）01H~0CH（1~12），午（PM）81H~8CH（81~92），按24小時制的取值范圍是00H~17H（1~23）；06H單元的取值范圍是00H~07H（0~7）；07H單元的取值范圍是01H~1FH（1~31）；08H單元的取值范圍是01H~0CH（1~12）；09H單元的取值范圍是00H~63H（0~99）。應指出，僅管DS12887的專用時標年寄存器只有一個，但通過軟件編程可利用其內部的不掉電RAM區(qū)的一個字節(jié)實現年度的高兩位顯示。地址單元00H01H02H03H04H05H06H07H08H09H0AH0BH0CH0DH用途秒秒鬧鐘分分鬧鐘時時鬧鐘星期日月年寄存器A寄存器B寄存器C寄存器D表21 DS12887內部RAM和各專用寄存器分配表UIP：更新周期標志位。 DV0，DV1，DV2：芯片內部振蕩器RTC控制位。因此，在程序初始化時可用這3位精確地使芯片在設定的時間開始工作。所以，DV0=0，DV1=1，DV2=0，即只有010的一種組合選擇即可啟動RTC。對這些位進行不同的組合可以產生不同的輸出，程序可以通過設置寄存器B的SQWF的PIE位控制是否允許周期中斷和方波輸出。(2)各寄存器的作用a. 寄存器A寄存器A各位不受復位的影響，各位的格式見表22。寄存器的控制字的格式見表23。如表23：PLE，ALE，UIE：分別為周期中斷，報警中斷，更新周期結束中斷允許位各位為1時，允許芯片發(fā)相應中斷。SQWF=1，按寄存器A輸出速率選擇位所確定的頻率方波；SQWF=0，腳SQWF保持低電平。DM=0時，為十進制BCD碼；DM=1時，為二進制碼。24/12=1時，為24小時工作模式；24/12=0時，為12小時工作模式。DSE=1時，夏令時制設置有效，夏令時制結束可自動刷新恢復時間；DSE=0，無效。從而使IRQF標志位變?yōu)楦唠娖?，否則芯片將無法向CPU申請下一次中斷。IRQF：中斷申請標志位。當IRQF位變?yōu)?時，引腳變?yōu)榈碗娖揭鹬袛嗌暾?。只要滿足各中斷的條件，相應的中斷標志位將置1。d. 寄存器D寄存器D為只讀寄存器。讀寫寄存器后，該位將自動置1。（3）DS12887的中斷和更新周期DS12887處于正常工作狀態(tài)時，每秒產生一個更新周期。在更新周期內芯片內部時標寄存器中的數據處于更新階段。更新周期的基本功能主要是刷新各個時標寄存器中的內容，同時秒時標寄存器內容加1，并檢查其它時標寄存器內容是否溢出，如有溢出則相應進位日，月，年。如果報警時標寄存器的內容為C0H~FFH之間的數據，則為不關心狀態(tài)。第一種是利用更新周期結束發(fā)出的中斷。因為芯片內部的靜態(tài)RAM和狀態(tài)寄存器是可隨時讀寫的，在離開中斷服務子程序前應消除寄存器C中的IRQF位。在UIP由低變高244us后芯片將開始更新周期。MCS51與DS12887的接口設計（1）DS12887的初始化DS12887采用連續(xù)工作制，一般無需每次都初始化，即使是系統(tǒng)復位時也如此。所以應先將DS12887狀態(tài)寄存器B中的SET位置1，然后初始化00H~09H時標參數和狀態(tài)寄存器A，此后再通過讀狀態(tài)寄存器C清除寄存器C中的周期中斷標志位PF，報警中斷標志位AF更新周期結束中斷標志位UF，通過讀寄存器D中的VRT位后將自動置1，最后，將狀態(tài)寄存器B中的SET位置0，芯片開始計時工作。在其中寫入鬧鐘時間值并且在時鐘中斷允許的情況下，每天到該時該就會產生中斷申請信號。另一種方式是在鬧鐘單元中寫入“不關心碼”：在時鬧鐘單元寫入C0H~FFH之間的數據，可每小時產生一次中斷；在時，分鬧鐘單元寫入C0H~FFH之間的數據，可每分鐘產生一次中斷；而時，分，秒鬧鐘單元全部寫入FFH，則每秒產生一次中斷。若控制系統(tǒng)要求的定時間隔不是整數時，應該