多功能萬年歷設(shè)計

1、 編號: 畢業(yè)論文(設(shè)計)題 目 多功能數(shù)碼萬年歷的設(shè)計 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 教學(xué)單位 德州學(xué)院機電工程系 二o 一二年五月三日德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告書院(系)：機電工程系 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 2012年11月19日院（系）機電工程系專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化姓 名學(xué) 號論文（設(shè)計）題目多功能數(shù)碼萬年歷的設(shè)計一、選題目的和意義萬年歷順應(yīng)了人們對時間方面的要求。它的出現(xiàn)給人們的生活帶來諸多方便，在時間極顯寶貴的現(xiàn)代生活中，其作用更是不言而喻。它在學(xué)校、車站、碼頭、劇院、醫(yī)院、辦公室等公共場所的應(yīng)用非常廣泛。它可以對年、月、日、周日、

2、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償?shù)榷喾N功能，而且ds1302的使用壽命長，誤差小。而且數(shù)字電子萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時顯示年、月、日、周日、時、分、秒和溫度等信息，還具有時間校準(zhǔn)等功能。通過此次設(shè)計能夠更加牢固的掌握單片機的應(yīng)用技術(shù)，增強動手能力、硬件設(shè)計能力以及軟件設(shè)計能力。二、本選題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢當(dāng)前，數(shù)字萬年歷技術(shù)已經(jīng)進入了優(yōu)化人-家庭-環(huán)境的整體關(guān)系的階段，它向著超微型、超高效以及集成電路的微型化方向發(fā)展。目前，市場上出售的數(shù)字萬年歷品種很多，其中大部分是基于單片機技術(shù)設(shè)計的電子系統(tǒng)。它們一般由輸入脈沖電路、單片機、晶振和復(fù)位電路、外路存儲器電路和led顯示電

3、路組成。當(dāng)今，數(shù)字萬年歷主要還是用于計時、自動報時，定時，日期查詢以及自動控制等方面。由于單片機技術(shù)以及數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展，如今的數(shù)字萬年歷系統(tǒng)具有體積小、耗電省、計時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、維護方便、走時準(zhǔn)確、攜帶方便等優(yōu)點，此外，現(xiàn)在市場上已有現(xiàn)成的數(shù)字萬年歷集成電路芯片出售，而且價格便宜、使用也很方便。三、課題設(shè)計方案 主要說明：研究（設(shè)計）的基本內(nèi)容、觀點及擬采取的研究途徑和方法。 研究設(shè)計的基本內(nèi)容和觀點：本設(shè)計就是應(yīng)用單片機強大的控制功能制作而成的電子萬年歷，該電子萬年歷包括功能：時鐘功能，溫濕度檢測功能，紅外遙控功能，語音播報功能。本設(shè)計采用的是at89s52單片機，該單片機采用的s

4、tc89c52芯片，因此具有很好的兼容性，內(nèi)部帶有8kb的rom，能夠存儲大量的程序，最突出特點是具有isp在系統(tǒng)燒寫功能，使得燒寫程序更加方便。本系統(tǒng)通過與ds1302和ds18b20通信獲取實時時間和實時環(huán)境溫度，并將得到的數(shù)據(jù)通過lcd1284液晶顯示出來，同時通過相應(yīng)的按鍵調(diào)整相應(yīng)的值。研究途徑和方法：通過查閱圖書和網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)資料，并根據(jù)大學(xué)中學(xué)習(xí)到的相關(guān)知識，系統(tǒng)組織材料，一方面是結(jié)合實際可能安排并設(shè)計系統(tǒng)的硬件設(shè)備，主要是系統(tǒng)的外部鏈接和采用的主要元件設(shè)備的選用和搭配，并著重介紹個采用器件的原始性能和選用該器件的目的，并將這些器件的性能綜合考慮加以聯(lián)系，從設(shè)計要求入手加以配合，最

5、終達(dá)到設(shè)計的外部要求；另一方面是結(jié)合采用的單片機或集成電路的性能和特點設(shè)計出理想的工作模式，并根據(jù)模式寫出主要參考程序并投入實踐。經(jīng)過硬件設(shè)計和軟件設(shè)計后，將這兩方面統(tǒng)一于一個外部整體，即將其在系統(tǒng)中加以調(diào)試，最終編出相應(yīng)的程序，實現(xiàn)此萬年歷的設(shè)計要求。四、計劃進度安排 主要說明：起止時間及分階段的進度要求。畢業(yè)論文（設(shè)計）的進度計劃： 2011.11.1-2011.11.3 收集資料和文獻(xiàn)，在教師指導(dǎo)下選題和構(gòu)思論文。2011.11.3-2011.12.20 進一步收集、分析資料，清理思路，完成開題報告。2011.12.21-2012.3.30 整理資料，確定論文內(nèi)容，完成論文初稿。2012

6、.4.1-2012.4.15 完成中期檢查表，根據(jù)導(dǎo)師提出的定稿意見，做最后完善。2012.4.16-2012.4.30 指導(dǎo)教師審閱學(xué)生設(shè)計，提出修改意見。畢業(yè)生根據(jù)指導(dǎo)教師的修改意見進行設(shè)計修改，并最終定稿。2012.5.4-2012.5.10 畢業(yè)生根據(jù)評閱教師意見，進一步修改設(shè)計（論文），準(zhǔn)備答辯。2012.5.12-2012.5.28 論文答辯。五、主要參考文獻(xiàn)1孫育才.mcs-51系列單片微型計算機及其應(yīng)用m.南京:東南大學(xué)出版社，2004.6.2黃明強. ds1302在單片機系統(tǒng)中的應(yīng)用j. 保定師范?？茖W(xué)校學(xué)報 ,2004,(2).3廣州周立功單片機發(fā)展有限公司.ds1302

7、涓流充電時鐘保持芯片的原理與應(yīng)用.4廣州奧松電子有限公司.數(shù)字溫濕度傳感器dht11.5趙廣林編著.新型語音芯片應(yīng)用手冊.電子工業(yè)出版社，2008.8.1.6中青世紀(jì).isd1700_51單片機c語言示例程序.7文艷等. protel 99 se電子電路設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.8.8譚浩強. c程序設(shè)計m. (第三版). 北京：清華大學(xué)出版社.9柏軍，胡屏.一種用于單片機的紅外串行通信接口j.單片機及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2003.指導(dǎo)教師意見及建議： 簽名： 年 月 日教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見： 組長簽名： 年 月 日德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表院(系)：機電工程系 專業(yè)：

8、機械設(shè)計制造及其自動化 2012年4月5日 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：多功能數(shù)碼萬年歷的設(shè)計學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師職 稱計劃完成時間：2012年5月3日 畢業(yè)論文（設(shè)計）的進度計劃：2011.11.1-2011.11.3 收集資料和文獻(xiàn)，在教師指導(dǎo)下選題和構(gòu)思論文。2011.11.3-2011.12.20 進一步收集、分析資料，清理思路，完成開題報告。2011.12.21-2012.3.30 整理資料，確定論文內(nèi)容，完成論文初稿。2012.4.1-2012.4.15 完成中期檢查表，根據(jù)導(dǎo)師提出的定稿意見，做最后完善。2012.4.16-2012.4.30 指導(dǎo)教師審閱學(xué)生設(shè)計，提出修改意見。畢業(yè)

9、生根據(jù)指導(dǎo)教師的修改意見進行設(shè)計修改，并最終定稿。2012.5.4-2012.5.10 畢業(yè)生根據(jù)評閱教師意見，進一步修改設(shè)計（論文），準(zhǔn)備答辯。2012.5.12-2012.5.28 論文答辯。完成情況：到目前為止下文內(nèi)容的詳細(xì)資料已基本整理完成，且在老師的指導(dǎo)幫助下已經(jīng)撰寫完成論文初稿，現(xiàn)在正進一步的收集更多相關(guān)的資料，并根據(jù)指導(dǎo)教師的修改意見進行論文修改。指導(dǎo)教師評議（指出優(yōu)點和不足，如有其它建議，可另附頁） 簽 名： 年 月 日備 注：目 錄摘要及關(guān)鍵詞11緒論11.1課題的背景和意義11.2電子萬年歷的現(xiàn)狀和發(fā)展12電子萬年歷的方案設(shè)計22.1萬年歷的簡單模擬方案22.2硬件電路模塊

10、33電子萬年歷的軟件設(shè)計113.1軟件的調(diào)試113.2電子萬年歷軟件流程及設(shè)計124總結(jié)194.1 產(chǎn)品性能總結(jié)194.2心得體會19參考文獻(xiàn)21致 謝22附錄23數(shù)碼萬年歷的設(shè)計（德州學(xué)院機電系，山東德州 253023）摘 要：單片機大量應(yīng)用于工業(yè)控制、智能儀器儀表、計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。本設(shè)計是基于51系列的單片機進行的電子萬年歷設(shè)計，可以顯示年月日時分秒及周信息，具有可調(diào)整日期和時間功能。本設(shè)計采用的是at89s52單片機，該單片機采用的mcu51內(nèi)核，因此具有很好的兼容性，內(nèi)部帶有8kb的rom，能夠存儲大量的程序，最

11、突出特點是具有isp在系統(tǒng)燒寫功能，使得燒寫程序更加方便。關(guān)鍵詞：at89s52單片機；萬年歷；時鐘模塊；1緒論1.1課題的背景和意義由于電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，給人類生活帶來了質(zhì)的的改變，特別是單片機技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)走進了千家萬戶。近年來，隨著我國科技的不斷發(fā)展，我國經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)電子產(chǎn)業(yè)獲得突破性額發(fā)展，各種電子產(chǎn)品琳瑯滿目，隨處可見，隨著電子產(chǎn)品的更新速度加快，各種功能強大，款式新穎的電子產(chǎn)品不斷問世。數(shù)字萬年歷便是這一發(fā)展趨勢中的代表，數(shù)字萬年歷滿足了人們對時間方面的要求。它的出現(xiàn)給人們的生活帶來諸多方便，在時間極顯寶貴的現(xiàn)代生活中，其作用更是不言而喻。它在

12、學(xué)校、車站、碼頭、劇院、醫(yī)院、辦公室等公共場所的應(yīng)用非常廣泛。但傳統(tǒng)的數(shù)字萬年歷除顯示時間之外，功能較為單一，逐漸失去了市場。順應(yīng)技術(shù)發(fā)展和人們生產(chǎn)、生活需求，各種功能的新式萬年歷不斷涌現(xiàn)，且功能不斷更新。數(shù)字萬年歷作為電子類的小產(chǎn)品由于方便，實用等優(yōu)勢成為市場上的寵兒，同時也成為單片機設(shè)計培訓(xùn)中一個很實用的課題。因為這個課題有很好的開發(fā)性和可發(fā)揮性，因此對設(shè)計者的要求比較高，不僅考察了對單片機的掌握能力更加強調(diào)了對單片機擴展的應(yīng)用。所以數(shù)字萬年歷無論從實用的角度和培養(yǎng)能力的角度都很有價值。1.2電子萬年歷的現(xiàn)狀和發(fā)展當(dāng)前，數(shù)字萬年歷技術(shù)已經(jīng)進入了優(yōu)化人-家庭-環(huán)境的整體關(guān)系的階段，它向著超微

13、型、超高效以及集成電路的微型化方向發(fā)展。目前，市場上出售的數(shù)字萬年歷品種很多，其中大部分是基于單片機技術(shù)設(shè)計的電子系統(tǒng)1。它們一般由輸入脈沖電路、單片機、晶振和復(fù)位電路、外路存儲器電路和led顯示電路組成。當(dāng)今，數(shù)字萬年歷主要用于計時、自動報時，定時，日期查詢以及自動控制等方面。由于單片機技術(shù)以及數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展，如今的數(shù)字萬年歷系統(tǒng)具有體積小、計時準(zhǔn)確、耗電省、維護方便、性能穩(wěn)定、走時準(zhǔn)確、攜帶方便等優(yōu)點，另外，現(xiàn)在市場上已有現(xiàn)成的數(shù)字萬年歷集成電路芯片出售，而且價格便宜、使用也很方便。日歷的發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)千年的歷史。現(xiàn)代日歷隨著使用范圍的不斷擴大，功能日益增加，種類也越來越多。從70年

14、代以來，隨著單片機和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，為數(shù)字萬年歷的飛速發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。近幾年來，數(shù)字萬年歷的發(fā)展方向是朝著穩(wěn)定性好、走時精度高、走時延續(xù)時間長、體積小、使用方便、功能多、制造成本低、耗電量小等方向發(fā)展。最新的數(shù)字萬年歷，除了具有常見萬年歷功能外，而且還具有多點定時、倒計時、語音報時、實時溫度測量等功能。在硬件方面它沒有太大的變化，主要是通過增加軟件部分來實現(xiàn)多點定時、倒計時功能。不難想像，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種高新技術(shù)的出現(xiàn)并被廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)、生活中，未來數(shù)字萬年歷產(chǎn)品也必將沿著體積小、耗電省、計時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、維護方便、直時準(zhǔn)確、攜帶方便等方向發(fā)展而其成本卻越來越低。2電

15、子萬年歷的方案設(shè)計2.1萬年歷的簡單模擬方案本設(shè)計實現(xiàn)的功能是在lcd1206液晶屏上顯示出日期、時間，溫度、濕度，以及通過溫濕度傳感器對周圍環(huán)境進行監(jiān)測，當(dāng)溫度或濕度超過某一個設(shè)定值時，通過lcd1284顯示報警信號。同時可通過遙控器對日期和時間進行更改，如果修改成功則在液晶屏上顯示“修改成功！”字樣。除了上述功能以外，本設(shè)計還可以對日期、時間和溫濕度進行語音播報。本電子萬年歷硬件包括電源模塊，時鐘模塊，溫濕度檢測模塊，紅外遙控模塊，主控制模塊,顯示模塊，語音播報模塊。下圖為這個硬件電路的概圖。圖1硬件方案2.2硬件電路模塊2.2.1 主控制模塊主控制模塊采用stc89c52芯片，芯片主要控

16、制其余各個模塊，通過對溫濕度模塊的控制采集溫度和濕度，對時鐘模塊的控制讀取時間，通過液晶來顯示報警信息，通過對遙控器傳來信號的識別來執(zhí)行對時間修改、語音播報等功能。stc89c522芯片介紹如下：（1）主要性能：8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作：0hz33hz與mcs-51單片機產(chǎn)品兼容三級加密程序存儲器32個可編程i/o口線八個中斷源三個16位定時器/計數(shù)器低功耗空閑和掉電模塊全雙工uart串行通道掉電后中斷可喚醒看門狗定時器（2）功能特性描述：stc89c52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。使用atmel

17、公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。stc89c52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，2 位i/o 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，at89s52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu停止工作，允許ram、定

18、時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。主控制器電路如下圖：圖2 單片機最小系統(tǒng)該電路是單片機最小系統(tǒng)，電容c7、c8、晶振y1 構(gòu)成振蕩電路為單片機時鐘信號。電容c6、電阻r15組成上電復(fù)位電路，而按鍵s18、電阻r14則構(gòu)成手動復(fù)位。復(fù)位后單片機各部件恢復(fù)為初始狀態(tài)。電容c9、c10有退耦、濾波的作用。單片機的po口內(nèi)部沒有上拉電阻，所以外接上拉j12，其中1腳為排阻的公共端,接電源。2.2.2 時鐘電路模塊的設(shè)計ds13023是美國dallas公司推出的高性能、低功耗的時鐘芯片，附加了31字節(jié)的靜

19、態(tài)ram，采用spi三線接口和cpu進行通信，也可采用突發(fā)方式每次傳送多個字節(jié)時鐘信號及ram數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小于31天時可以自動調(diào)整，并有閏年補償功能。工作電壓可達(dá)2.55.5v。采用雙電源供電（主電源與備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供對后備電源進行涓細(xì)電流充電能力。利用單片機強大的控制功能就可實現(xiàn)實時計時的功能，而且消耗的系統(tǒng)資源少，程序簡單。圖2示出ds1302的引腳排列，其中vcc1是后備電源，vcc2是主電源。當(dāng)主電源關(guān)閉時，能保持時鐘的連續(xù)正常運行。ds1302由vcc1或vcc2兩者中較大者的供電。當(dāng)vcc2大于vcc1+0.2v時

20、，vcc2給ds1302供電。當(dāng)vcc2小于vcc1時，ds1302由vcc1供電。x1與x2是振蕩源，外接32.768 khz晶振。rst是復(fù)位/片選線，通過把rst輸入驅(qū)動置高電平啟動所有數(shù)據(jù)傳送。rst輸入有兩種功能：第一，rst接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；第二，rst提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)rst是高電平時，所有數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對ds1302進行操作。如果傳送過程中rst置為低電平，就會終止此次數(shù)據(jù)傳送，i/o引腳變成高阻態(tài)。上電動行時，在vcc大于等于2.5v之前，rst必須保持低電平。在sclk 為低電平時，才能將rst置為高電平，i/o為

21、串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。sclk總是是輸入端。i/ovcc2sclki/orstvcc1x1x2gnd12345678 圖3 ds1302引腳排列(1) 時鐘芯片ds1302的工作原理ds1302在每次進行讀、寫程序前都必須初始化，先把sclk端置 “0”，接著把rst端置“1”，最后才給予sclk脈沖。ds1302的控制字的位7必須置1，若為0則不能對ds1302進行讀寫數(shù)據(jù)。對于位6，若對程序進行讀/寫時ram=1，對時間進行讀/寫時，ck=0，位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進行讀操作時，該位為1；該位為0則表示進行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。ds1

22、302的日歷、時間寄存器內(nèi)容：“ch”是時鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時，時鐘振蕩器停止，ds1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時，時鐘開始運行。“wp”是寫保護位，在任何的對時鐘和ram的寫操作之前，wp必須為0。當(dāng)“wp”為1時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作。(2) ds1302的控制字節(jié)ds1302控制字節(jié)最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它是0，就不能把數(shù)據(jù)寫入ds1302中，位6如果是0，表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，是1表示存取ram數(shù)據(jù)；位5到位1指示操作單元地址；最低有效位（位0）如果是0表示需進行寫操作，是1就表示進行讀操作，控制字節(jié)始終是從最低位開始輸出。(3) 數(shù)據(jù)輸入輸出（i

23、/o）控制指令字輸入后下一個sclk時鐘上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入ds1302，數(shù)據(jù)輸入是從低位(即位0)開始。類似，在緊跟8位控制指令字后的下一個sclk脈沖的下降沿讀出ds1302數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位至高位7。(4) ds1302的寄存器ds1302共有12個寄存器，其中7個寄存器是與日歷、時鐘有關(guān)，存放數(shù)據(jù)位為bcd碼形式。另外，ds1302也有控制寄存器、年份寄存器、時鐘突發(fā)寄存器、充電寄存器和與ram相關(guān)的寄存器等等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外所有寄存器的內(nèi)容。 ds1302和ram相關(guān)的寄存器有兩類：一類為單個ram單元，共31個，每個單元組態(tài)是一個8位的字節(jié)，其

24、命令控制字是c0hfdh，其中奇數(shù)是讀操作，偶數(shù)是寫操作；還有一類是突發(fā)方式下的ram寄存器，這個方式下可一次性讀寫所有的ram的31個字節(jié)，命令控制字是ffh(讀) 、feh(寫)。時鐘電路：圖4 時鐘電路時鐘電路如上圖所示，x1、x2腳外接32768hz的晶振y2，為芯片提供計時脈沖。bt1為后備電池，vcc2為主電源；vcc1為備份電源。當(dāng)vcc1vcc2+0.2v時，由vcc1向ds1302供電，當(dāng)vcc1 vcc2時，由vcc2向ds1302供電。ds1302的clk、i/o、/rst三個管腳分別連接單片機的三個管腳，單片機通過控制這三個管腳來讀取ds1302里的時間，然后通過lcd

25、12864來顯示時間。2.2.3 溫濕度檢測模塊溫濕度檢測模塊采用的是dht11數(shù)字溫濕度傳感器，以下是對此芯片的介紹：dht114數(shù)字溫濕度傳感器是一部含有已經(jīng)校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)與溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品能有卓越的長期穩(wěn)定性和極高的可靠性。傳感器有一個電阻式感濕元件和一個ntc測溫元件，與一個高性能8位單片機連接。所以該產(chǎn)品具有超快響應(yīng)、品質(zhì)卓越、性價比極高、抗干擾能力強等優(yōu)點。每一個dht11傳感器都在十分精確的濕度校驗室中進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在otp內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程時要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，讓系統(tǒng)

26、集成變得簡易快速。極低的功耗、超小的體積，信號傳輸?shù)木嚯x高達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用佳選則。產(chǎn)品為4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。表1 dht11引腳功能引腳號引腳名稱 功能1 vcc電源端2data數(shù)據(jù)輸入輸出端3nc空4gnd地線模塊實現(xiàn)的功能是實現(xiàn)對周圍溫度和濕度的檢測。溫濕度采集電路：圖5 溫濕度采集電路如上圖所示，dht11的2腳連接到單片機的i/o口(p2.3)，并接一個上拉電阻r9增加可靠性，當(dāng)單片機發(fā)送開始信號，dht11從低功耗模式切換到高速模式，對周圍環(huán)境的溫濕度進行采集，當(dāng)開始信號結(jié)束后，dht11將采集到的數(shù)據(jù)送給單片機，同時通過lc

27、d12864顯示出數(shù)據(jù)。2.2.4顯示模塊的設(shè)計液晶顯示屏（lcd）具有低耗電量、輕薄短小、無輻射危險，平面直角顯示和影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)點，畫面效果好，可視面積大，抗干擾能力強，分辨率高等特點。但由于液晶是以點陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，控制器的資源占用較多，其成本也偏高。在使用時，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶的顯示芯片。如圖6為lcd顯示模塊，和最小系統(tǒng)上的連線一樣，無需修改。圖6 lcd液晶顯示屏顯示模塊2.2.5 紅外遙控模塊紅外遙控模塊分為發(fā)射部分和接收部分，發(fā)射部分采用電視遙控器，而接收部分采用的是紅外一體化接收頭。以下是紅外遙控的系統(tǒng)框圖：鍵盤

28、編碼調(diào)制led遙控發(fā)射器光/電放大解調(diào)解碼遙控接收器圖7 紅外遙控的系統(tǒng)框圖紅外線發(fā)射端就是紅外遙控器，主要包括鍵盤、編碼調(diào)制芯片、紅外線發(fā)射led。當(dāng)按下某一按鍵后，遙控器上的編碼調(diào)制芯片便進行編碼，并結(jié)合載波電路的載波信號而成為合成信號，再經(jīng)紅外線發(fā)射二極管，將紅外線信號發(fā)射出去。一體化紅外線接收器是集紅外線接收與放大于一體，不需要其他外接元件，就可以完成從紅外線接收到輸出與ttl電平信號兼容的所有數(shù)據(jù)傳輸工作，體積與普通的塑封三極管大小一樣，它適合于所有紅外線遙控與紅外線數(shù)據(jù)傳輸。紅外接收電路：圖8 紅外接收電路紅外接收電路如上圖所示，其中hw為紅外一體化接收頭，1腳連接到單片機的i/o

29、口并接一個上拉電阻r10增加可靠性，接收頭將接收的數(shù)字編碼通過1腳送給單片機，單片機對接收到的數(shù)字編碼進行解碼。2.2.6 語音播報模塊語音模塊采用isd1730語音芯片，其主要實現(xiàn)的功能是播報時間、溫濕度。以下是對此模塊的介紹：isd17305是華邦 isd 公司 2007 年新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路，該芯片提供了很多新功能，包括新信息提示（ valert ） , 內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)， 雙運作模式（獨立 & 嵌入式），及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部包括麥克風(fēng)前置擴大器、自動增益控制、振蕩器與內(nèi)存揚聲器、驅(qū)動線路等全方位整合系統(tǒng)功能。 特點：豐富多樣的工作狀態(tài)提示；兩種控制方式

30、，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式；可處理多達(dá) 255 段信息；有可錄、放音十萬次，存儲內(nèi)容可以斷電保留一百年 ；音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng)用靈活，價廉物美；多種采樣頻率對應(yīng)多種錄放時間；電氣特性：工作電壓： 2.4v-5.5v,最高不能超過 6v； 靜態(tài)電流： 0.5 - 1 a ； 工作電流： 20ma 。用戶可利用震蕩電阻來自定芯片的采樣頻率，從而決定芯片的錄放時間和錄放音質(zhì)。下表為 isd1730 的參數(shù)表：表2 isd1730的參數(shù)表時間（秒）采樣率（khz）rosc（k）201260 30 8 80 37 6.4 100 45 5.3 120語音電路： 圖9語音電路語音電路如上圖所示

31、，主控單片機主要通過四線（sclk，mosi，miso，/ss）spi協(xié)議對isd1730進行串行通信。isd1730作為從機，幾乎所有的操作都可以通過這個spi協(xié)議來完成。rosc引腳接100k電阻，即聲音的采樣頻率為6.4khz。led 管腳給出信號來提示芯片的工作狀態(tài)。mic+、mic-為麥克風(fēng)的輸入端，sp+、sp-喇叭的輸出端。/reset引腳接一個按鍵，當(dāng)按鍵按下即/reset被觸發(fā)，芯片將播放指針和錄音指針都放置在最后一段語音信息的位置。2.2.7 硬件電路的調(diào)試硬件調(diào)試主要是檢測硬件電路是否有短路、斷路、虛焊以及元器件是否可用等。（1）首先檢驗單片機芯片stc89c52是否有正

32、常工作。連接好電路，用示波器檢測其晶振頻率是否接近所買晶振的頻率值，如有接近表明晶振有工作?；蛘呖梢杂镁帉懸缓唵纬绦?，如將55h送給i/o用萬用表檢測其高低電平是否符合，這樣就可確定單片機的工作狀態(tài)。（2）顯示部分的檢測：先用萬用表檢測顯示電路連接是否正確，然后編寫一個簡單的顯示程序來測試它。經(jīng)測試顯示部分能正常工作，但是有時還是會出現(xiàn)花屏的現(xiàn)象。 經(jīng)檢測后發(fā)現(xiàn)原來是接觸不良，只要把部分線，特別是電源線重新插上去就可以了。（3）ds1302的硬件電路很簡單，只通過3根i/o線跟單片機的p1-5,p1-6,p1-7直接相連，很容易檢測，主要是檢查其引腳：如晶振和電源是否連接好等。另外可以通過軟件

33、來調(diào)試硬件，如為了測試ds1302是否能正常定時，可以將ds1302讀寫編好的小程序加上lcd顯示燒入單片機中，觀察顯示是否有改變，則可觀察出硬件電路是否存在問題，晶振是否有工作?？梢允蛊淙龠\行，用記時器檢測ds1302定時一分鐘與實際值是否存在誤差進行軟件的調(diào)試。（4）應(yīng)注意的是在電路中晶振的地應(yīng)與其他地獨立分開，同時步pcb板時，應(yīng)使晶振的電路盡量與所屬芯片接近，否則晶振工作可能會受影響。（5）紅外接收的硬件電路也非常簡單，檢測也非常容易。另外可編寫小程序，當(dāng)遙控器按下時，將鍵值通過8個led顯示出來。這樣一來可以得到按鍵的鍵值方便以后的操作；另一方面可以用來判斷紅外部分是否有正常工作。

34、（6）語音部分的檢測可以通過錄放音來檢測電路是否正常。在錄音前應(yīng)對isd1730芯片進行擦除，具體步驟是按下/erase鍵，當(dāng)led燈先長亮二下接著再短亮七下，則表明芯片已擦除干凈。按下/rec鍵，通過麥克風(fēng)進行錄音。錄完音后，給/play引腳低電平，聽是否能正常播放所有已錄的音段。如果能則表明語音電路是能正常工作的，否則應(yīng)檢測電路。（7）溫濕度傳感器電路的檢測也非常容易?？删帉懶〕绦?qū)χ車沫h(huán)境進行測量。當(dāng)對dht11哈一口氣時，看溫濕度是否會改變，如果能則表明電路能正常工作。3電子萬年歷的軟件設(shè)計3.1軟件的調(diào)試電子萬年歷是多功能的數(shù)字型，可以看當(dāng)前日期，時間。電子成年歷功能很多，所以對于

35、它的程序也較為復(fù)雜，所以在編寫程序和調(diào)試時出現(xiàn)了相對較多的問題。最后經(jīng)過多次的模塊子程序的修改，一步一步的完成，最終解決了軟件。在軟件的調(diào)試過程中遇到的主要問題是：燒入程序后，lcd液晶顯示屏顯示亮度不好。解決：一邊旋轉(zhuǎn)10k歐的滑動變阻器，一邊觀看lcd顯示屏，知道看到合適的亮度為止。燒片基本原理：rst置高電平，然后向單片機串行發(fā)送編程命令。p1.7(sck)輸入移位脈沖，p1.6(miso)串行讀入數(shù)據(jù)，p1.5(mosi)串行寫入命令或數(shù)據(jù)。查看燒寫的程序是否正確無誤，對程序進行認(rèn)真修改。3.2電子萬年歷軟件流程及設(shè)計本論文中，軟件解決的主要問題是對時間顯示、溫濕度測量及顯示、紅外的解

36、碼、語音播放。3.2.1主程序設(shè)計及流程圖首先對程序進行初始化，包括對單片機中斷的初始化、各個輸入輸出口初始化、dht11的初始化、紅外初始化、ds1302時間初始化。然后進行溫濕度檢測、讀取時鐘并在液晶屏上顯示出來；接著判斷是否有鍵按下，如果有則執(zhí)行按鍵對應(yīng)的處理程序，如果沒有則等待。 圖10主程序流程圖3.2.2 時鐘部分及流程圖時鐘部分要對年、月、日、時、分等進行調(diào)整，流程圖如下： 圖11 時間調(diào)整程序流程圖對ds1302的讀取時很重要的，首先要向其內(nèi)部的ram寫入正確的初值，其內(nèi)部的80h, 82h, 84h, 86h, 88h, 8ah, 8ch, 8eh分別是代表寫入的初始秒、分、

37、時、年、月、日、星期等，我們只要向這幾個地址輸入初始值，然后ds1302就會自動在這個初始時間上進行計算并且把當(dāng)前的時間存放在其內(nèi)部ram中的81h, 83h, 85h, 87h, 89h, 8bh, 8dh, 8fh中，當(dāng)我們想要得到正確的時間只需要單片機與其進行串行通訊讀取上述地址即可。ds1302的讀寫時序圖如下：圖12 ds1302的讀寫時序圖ds1302 與cpu 的連接僅需要三條線，即sclk（7）、i/o(6）、rst（5）。vcc1 在單電源與電池供電系統(tǒng)中提供低電源及提供低功率電池備份。 vcc2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，這種運用方式vcc2連接到備份電源，以便在沒有主電源情

38、況下能保存時間信息和數(shù)據(jù)。ds1302 由vcc1或vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)vcc1大于vcc2+0.2v 時，vcc1 給ds1302 供電。當(dāng)vcc1小于vcc2時，ds1302 由vcc2供電。數(shù)據(jù)輸入輸出在控制指令字輸入后的下一個sclk 時鐘的上升沿時數(shù)據(jù)被寫入ds1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0 開始。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。通過對ds1302的輸入輸出可以對其進行操作。3.2.3 溫濕度部分及流程圖溫度根據(jù)環(huán)境變化而不斷改變，其變化的流程圖如下：圖13 溫度顯示流程圖data用于微

39、處理器和dht11之間的通訊和同步,應(yīng)用單總線數(shù)據(jù)格式,每次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分為小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴展,現(xiàn)讀出為零操作流程如下:每次完整數(shù)據(jù)傳輸40bit,高位先出。數(shù)據(jù)式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗及用戶mcu發(fā)送一次開始信號后,dht11從低功耗模式變?yōu)楦咚倌Ｊ?等到主機開始信號結(jié)束后,dht11發(fā)送響應(yīng)信號,送出40bit數(shù)據(jù),觸發(fā)一次信號采集,用戶選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。從模式下,dht11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,若沒有接收到主機發(fā)送開始信號,dht11就不

40、會主動進行溫濕度采集。采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。1、總線空閑狀態(tài)的是高電平，主機把總線拉低等待dht11響應(yīng)，主機把總線拉低應(yīng)該大于18毫秒，確保dht11檢測到起始信號。dht11接收到主機開始信號后，等待主機開始信號結(jié)束，接著發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號。然后主機發(fā)送開始信號結(jié)束后，延時等待20-40us后, 讀取dht11響應(yīng)信號，主機發(fā)送開始信號后，可以切換到輸入模式，或輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。2、總線為低電平時,說明dht11發(fā)送響應(yīng)信號，dht11發(fā)送響應(yīng)信號后，就把總線拉高80us，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始，高電平長短決定數(shù)據(jù)位是0還是1

41、。格式見下面圖示。若讀取響應(yīng)信號為高電平，則dht11沒有響應(yīng)，請檢查線路是否連接正常。當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，dht11拉低總線50us，隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。圖14 數(shù)據(jù)傳送時序3.2.4 液晶顯示部分及流程圖液晶顯示是萬年歷設(shè)計中十分重要的一個部分，只有液晶顯示正常的情況下才能正確顯示時間，溫濕度。液晶顯示部分的流程圖如下：開 始設(shè)置命令口地址讀狀態(tài)忙嗎？y寫命令寄存器初始化完畢嗎？nny設(shè)置數(shù)據(jù)口地址讀狀態(tài)字忙嗎？寫顯示數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫完嗎？結(jié) 束ynny圖15 液晶顯示流程圖3、基本操作時序 （1）讀狀態(tài)：輸入：rs=l,rw=h,e=h 輸出：d0d7=狀態(tài)字 （2）

42、寫指令：輸入：rs=l,rw=l, d0d7=指令碼，e=高脈沖 輸出：無 （3）讀數(shù)據(jù)：輸入：rs=h,rw=h,e=h 輸出：d0d 7=數(shù)據(jù) （4）寫數(shù)據(jù)：輸入：rs=h,rw=l, d0d7=數(shù)據(jù)，e=高脈沖 輸出：無圖16 讀寫操作時序4、初始化過程（復(fù)位過程）指令：（1）延時15毫秒（2）寫指令38h；顯示模式設(shè)置（3）寫指令08h；顯示關(guān)閉（4）寫指令01h；顯示清屏（5）寫指令06h；顯示光標(biāo)移動設(shè)置（6）寫指令0ch；顯示開及光標(biāo)設(shè)置圖17 數(shù)據(jù)與命令時序3.2.5 紅外遙控部分 單片機解碼的關(guān)鍵是如何識別“0”和“1”，從上面遙控碼“0”和“1”的波形圖中可以發(fā)現(xiàn)“0”、“

43、1”均以0.56ms 的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.56ms，“1”為1.68ms，即“1”的高電平寬度是“0”的高電平寬度的3 倍。如果延時0.56ms，若讀到的電平為低，說明該位為“0”，反之則為“1”。紅外按鍵處理流程圖：圖18 紅外按鍵處理流程圖軟件部分主要是通過模塊化調(diào)試，依次是時鐘芯片與液晶的組合，溫濕度傳感器與液晶的組合，時鐘芯片、溫濕度傳感器與液晶的組合，紅外線、時鐘芯片、溫度傳感器與液晶的組合，最后再加入語音部分實現(xiàn)整機的調(diào)試。4總結(jié)4.1 產(chǎn)品性能總結(jié)本系統(tǒng)采用了高性能stc89c52單片機作為核心芯片，充分利用了其高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)，實

44、現(xiàn)了儀器的小型化和智能化。使儀器具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、體積小、成本低等優(yōu)點。除此之外系統(tǒng)還增加了溫濕度采集及報警、語音播報時間、紅外遙控等功能，使萬年歷多功能化。應(yīng)用程序以c語言編寫，充分利用芯片資源，提高了測量精度和代碼執(zhí)行效率，減小了代碼容量，方便實現(xiàn)各種功能。但是本系統(tǒng)還有不足之外：1、 語音的音質(zhì)不夠好：應(yīng)采用音箱或其他音質(zhì)較好的設(shè)備。2、 溫濕度不夠精準(zhǔn)：應(yīng)選用較好的sht11。在本系統(tǒng)實現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上，可以再做適當(dāng)?shù)墓δ軘U展，使本萬年歷的功能更加完善，安全性更高，使用更加方便等。4.2心得體會畢業(yè)設(shè)計是每個大學(xué)生必須面臨的一項綜合素質(zhì)的考驗，如果說在過去四年里，我們的學(xué)習(xí)是一個知

45、識的累積過程，那么現(xiàn)在的畢業(yè)設(shè)計就是我們綜合運用這四年所學(xué)的知識來獨立解決問題的實踐活動。在這近一個多月的畢業(yè)設(shè)計中，我們有艱辛的付出，但是更多的是豐收的喜悅。知識固然得到了鞏固和提高，但我相信在實踐過程中的切身體會將會使我在以后的工作和學(xué)習(xí)中終身受用。首先，學(xué)習(xí)能力得到了提高。在畢業(yè)設(shè)計過程中，自始至終獨立完成硬件電路的設(shè)計、pcb設(shè)計、單片機軟件編寫等。在軟硬件調(diào)試的過程中，雖然遇到許多的困難，但是通過查閱書籍或網(wǎng)絡(luò)很多相關(guān)文章和向賣方請教，困難也終于解決了。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我不僅對理論有了更深一步的認(rèn)識，增強了和外界技術(shù)的溝通，還培養(yǎng)了自學(xué)能力和分析解決問題的能力，更重要的是，培養(yǎng)了克

46、服困難的勇氣和信心。其次，培養(yǎng)了自己的市場觀念。一個商品是否能夠搶占市場，除了必須的功能和質(zhì)量要求外，其價格是最大的競爭優(yōu)勢。如何在保證質(zhì)量和完成同等功能的情況下，把產(chǎn)品的成本降到最低。是每個設(shè)計人員在作出方案時首要考慮的因素。再次，人際交流能力得到鍛煉。人非生而知之者！人的學(xué)識總是不能面面俱到的，這就要求我們必須善于借鑒別人的成功經(jīng)驗或失敗教訓(xùn)，使自己少走彎路。我在軟件編程中，就借鑒了別人的編程風(fēng)格，采用幾個.c文件再加一個.h文件的方式，收效甚佳。總之，畢業(yè)設(shè)計完成了，我學(xué)到了很多東西，最重要的是我們學(xué)會了一種精神堅持。在以后的時間里面我將會用這種精神去工作，不斷努力，不斷進取，使自己更上

47、一層樓！同時，身邊的同學(xué)也給了我許多的幫助。在此，我向身邊關(guān)心我的同學(xué)致以誠摯的謝意！最后感謝學(xué)院對我這幾年的培養(yǎng)。參考文獻(xiàn)1黃明強.ds1302在單片機系統(tǒng)中的應(yīng)用j.保定師范?？茖W(xué)校學(xué)報,2004,(2):224.2孫育才.mcs-51系列單片微型計算機及其應(yīng)用m.南京:東南大學(xué)出版社,2004.4264. 3趙海梅.ds1302實時顯示時間的原理與應(yīng)用j.2004:1221.4陳龍等.自動化技術(shù)與應(yīng)用j.2011:410.5趙廣林編著.新型語音芯片應(yīng)用手冊m.電子工業(yè)出版社,2008.4244.6中青世紀(jì).isd1700_51單片機c語言示例程序.7文艷等. protel 99 se電子

48、電路設(shè)計m.北京:機械工業(yè)出版社,2009.6276.8譚浩強.c程序設(shè)計(第三版)m.北京:清華大學(xué)出版社,2009.3444.9柏軍,胡屏.一種用于單片機的紅外串行通信接口j.單片機及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2003:1422.design of digital calendarsunyuanyuan(mechanical and electronic engineering department of dezhou university，dezhou shandong，253015)abstract:scm is widely used in smart instrumentation, ind

49、ustrial control, computer networking and communications, household appliances, medical equipment, aerospace, specialized equipment for the intelligent management and process control and other fields.the design is based on the 51 series of microcontrollers designed electronic calendar, you can displa

50、y year, month, day, hour and weekly information, date and time with adjustable features.this design uses the at89s52 microcontroller, the microcontroller used mcu51 kernel, so it has good compatibility, with 8kb of internal rom, can store a large number of procedures, the most prominent feature is a function of isp programming in the system, making the burnwriting process more convenient. key words: at89s52 microcontroller;calendar;time setting致 謝在本次畢業(yè)設(shè)計中，我得到了王老師的熱心指導(dǎo)。自始至終關(guān)心督促畢業(yè)設(shè)計進程和進度。幫助解決畢業(yè)設(shè)計中遇到的許多問題。還不斷向我們傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我們在畢設(shè)過程中少走很多彎路。在這里