畢業(yè)設(shè)計（論文）多功能電子萬年歷

1、泉 州 師 范 學 院畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目 多功能電子萬年歷 物理與信息工程 學 院 電子信息科學與技術(shù) 專 業(yè) 07 級 1班學生姓名 學 號 指導(dǎo)教師 職 稱 教授 完成日期 2011年3月 教務(wù)處 制多功能電子萬年歷物信學院 電子信息工程與技術(shù) 指導(dǎo)教師： 教授【摘 要】：該電子萬年歷，主要是對時間、溫度、濕度的顯示和語音播報，并能使用紅外遙控器對時間進行修改。電子萬年歷的硬件部分采用stc89c52單片機為主控制芯片，dht11、ds1302、isd1730、紅外一體化接頭、lcd12864等組成外圍電路。軟件部分主要是基于51單片機的c語言程序，編程環(huán)境是keil。【關(guān)鍵詞】：電子

2、萬年歷 單片機 lcd12864 dht11 isd1730multifunctional electronic calendarcollege of physics and information engineering electronic information science and technology 070303031，li jingjia instructor： hong qingquan, professor【abstract】：the electronic calendar is mainly to the time, temperature, humidity displ

3、ay and speech broadcast and can be applied to infrared time modified. electronic calendar hardware part adopts mainly stc89c52 single-chip microcomputer control chip, dht11, ds1302, isd1730, infrared integrated joint, lcd12864 etc buffer circuit. software part mainly based on 51 scm c programming la

4、nguage ,programming environment is keil .【keywords】：electronic calendar 、mcu、 lcd12864 、dht11、 isd1730一、緒論1.1課題的背景和意義隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，給人類生活帶來了根本性的改變，尤其是單片機技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)走進了千家萬戶。近年來，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)獲得長足發(fā)展，各種電子產(chǎn)品琳瑯滿目，隨處可見，隨著電子產(chǎn)品的更新速度的加快，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)字萬年歷順應(yīng)了人們對時間方

5、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)品以其方便，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。而且要求設(shè)計的數(shù)字萬年歷在操作上力求簡潔，功能上盡量齊全，顯示界面

6、也要出色。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顯示電路組成。當今，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、計時準確、性能穩(wěn)定、維護方便、走時準確、攜帶方便等優(yōu)點，此外，現(xiàn)

7、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?，F(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)展方向是朝著走時精度高、穩(wěn)定性好、使用方便、耗電量小、走時延續(xù)時間長、體積小、功能多、制造成本低等方向發(fā)展。最新的數(shù)字萬年歷，它除了具有常見萬年歷功能外，而且還具有倒計時、多點定時、語音報時、實時溫度測量等功能。在硬件方面它并沒有太大的變化，主要是通過增加軟件部分來實現(xiàn)倒計時、多點定時的功能。不難想像，隨著科學技術(shù)的飛

8、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、計時準確、性能穩(wěn)定、維護方便、直時準確、攜帶方便等方向發(fā)展而其成本卻越來越低。二、電子萬年歷的方案設(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lcd12864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，主控制模塊,時鐘

9、模塊，溫濕度檢測模塊，顯示模塊，紅外遙控模塊，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。stc89c521芯片介紹如下：主要性能l 與mcs-51單片機產(chǎn)品兼容；l 8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲器；l 1000次擦寫周期；l 全靜態(tài)操作：0hz33hz；l 三級加密程序存儲器；l 32個可編程i/o口線；l 三個16位定時器/計數(shù)

10、器；l 八個中斷源；l 全雙工uart串行通道；l 低功耗空閑和掉電模式；l 掉電后中斷可喚醒；l 看門狗定時器；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 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具有以下標準功能：8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，2 位i/o

11、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。 2.2.2 時鐘模塊時鐘模塊采用達拉斯公司生產(chǎn)的ds1302時鐘芯片，以下是對此芯片進行的介紹： ds13022,3是美國dallas 公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實時時鐘芯片，它可以對年、月、日、周日、時、分、

12、秒進行計時，且具有閏年補償功能，工作電壓寬達2.55.5v。采用三線接口與cpu 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或ram數(shù)據(jù)。ds-1302內(nèi)部有一個31的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的ram寄存器。ds1302是ds1202的升級產(chǎn)品，與ds1202 兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。以下是其封裝及其引腳功能：圖2 ds1302外部引腳引腳號引腳名稱功能1vcc1主電源2、3x2、x3振蕩源，外接32768khz晶振4gnd地線5rst復(fù)位、片選線6i/o串行數(shù)據(jù)輸入輸出端7sclk串行數(shù)據(jù)時鐘8vcc2后備電源表1 ds1

13、302引腳功能此模塊的主要功能是提供實時時鐘。 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款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個ntc測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個dht11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(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中要調(diào)用這些校

14、準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。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。以下是其封裝： 圖3 dht11封裝引腳號引腳名稱功能1vcc電源端2data數(shù)據(jù)輸入輸出端3nc空4gnd地線表2 dht11引腳功能本模塊實現(xiàn)的功能是實現(xiàn)對周圍溫度和濕度的檢測。 2.2.4 顯示模塊顯示模塊采用lcd12864液晶，其主要實現(xiàn)的功能是顯示時間和溫度。以下是對此模塊的介紹：帶中文字庫的128x64 是一種具有4 位/8 位并行、2 線或3 線串行多種接口方式

15、，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192 個16*16 點漢字，和128 個16*8 點ascii 字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示84 行1616 點陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。以下是其封裝及其引腳功能：（只對串口模式下的幾個引腳做說明） 圖4 12864封裝引腳號引腳名稱電平功能1vss0v電

16、源地2vdd+5v電源正（3.0-5.5v)3vo-對比度（亮度）調(diào)整4csh/l片選端，高電平有效5sidh/l串行數(shù)據(jù)輸入端6clkh/l串行同步時鐘15psbll：串口方式17/reseth/l復(fù)位端，低電平有效19avdd背光源電壓+5v20kvss背光源負端0v表3 12864引腳功能（串行）本模塊實現(xiàn)的功能是實現(xiàn)對時間和周圍溫濕度的顯示。 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：圖5 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

17、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一種集紅外線接收和放大于一體，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與ttl電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。 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 提供多項新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示

18、（ valert ） , 雙運作模式（獨立 & 嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部 包含有自動增益控制、麥克風前置擴大器、揚聲器驅(qū)動線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。 特點： 可錄、放音十萬次，存儲內(nèi)容可以斷電保留一百年 ； 兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式； 可處理多達 255 段信息； 有豐富多樣的工作狀態(tài)提示； 多種采樣頻率對應(yīng)多種錄放時間； 音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng)用靈活，價廉物美；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

19、定芯片的錄放時間和錄放音質(zhì)。下表為 isd1730 的參數(shù)表：時間（秒）2030374560采樣率（ khz ）1286.45.34rosc 阻值（ k ）6080100120160表4 isd1730的參數(shù)表3、 硬件電路設(shè)計3.1 硬件電路 3.1.1主控制器電路主控制器電路如下圖： 圖6 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

20、為排阻的公共端,接電源。 3.1.2 時鐘電路圖7 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vcc1vcc2+0.2v時，由vcc1向ds1302供電，當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lcd12864來顯示時間。 3.1.3 溫濕度采集電路圖8 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(j1000)，并接一個上拉

21、電阻r9增加可靠性，當單片機發(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lcd12864顯示出數(shù)據(jù)。 3.1.4 紅外接收電路圖9 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。 3.1.5 語音電路 圖10語音電路 語音電路如下圖所示，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。isd1

22、730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-為麥克風的輸入端，sp+、sp-喇叭的輸出端。/reset引腳接一個按鍵，當按鍵按下即/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。3.2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。或者可以用編寫一簡單程

23、序，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p15,p16,p17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

24、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。可以使其全速運行，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。（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

25、鍵，當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。四、電子萬年歷的軟件設(shè)計4.1軟件調(diào)試工具系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國keil software公司出品的keil c51，是51系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢。 ke

26、il c51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。另外重要的一點，keil c51生成的目標代碼效率非常之 高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能 體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 c51工具包的整體結(jié)構(gòu)中，vision與ishell分別是c51 for windows和for dos的集成開發(fā)環(huán)境(ide)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用ide本身或其它編輯器編輯c或匯編源文件。然后分別由c51及a51編譯器編譯生成目標文件(.obj)。目標文件可由lib51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)c51連接定位生

27、成絕對目標文件(.abs)。abs文件由oh51轉(zhuǎn)換成標準的hex文件，以供調(diào)試器dscope51或tscope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對 目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如eprom中。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)。4.2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、紅外的解碼、語音播放。4.2.1主程序設(shè)計及流程圖 圖11主程序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

28、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。 4.2.2 時鐘部分 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、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前的時間存放在其內(nèi)部ram中的81h, 83h, 85h, 87h, 89h, 8bh, 8

29、dh, 8fh中，當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的系統(tǒng)中提供低電源并提供低功率的電池備份。 vcc2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式下vcc2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)。ds1302 由vcc1或vcc2兩者中的較大者供電。當vcc1大于vcc2+0.2v 時，vcc1 給ds1302 供電。當vcc1小于vcc2時，ds1302 由

30、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。 4.2.3 溫濕度部分data4 用于微處理器與dht11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明,當前小數(shù)部分用于以后擴展,現(xiàn)讀出為零操作流程如下:一次完整的數(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)

31、據(jù)+8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗和用戶mcu發(fā)送一次開始信號后,dht11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結(jié)束后,dht11發(fā)送響應(yīng)信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分數(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,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,dht11不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)為高電平,主機把總線拉低等待dht11響應(yīng),主機把總線拉低必須大于18毫秒,保證dht11能檢測到起始信號。dht11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)

32、信號.主機發(fā)送開始信號結(jié)束后,延時等待20-40us后, 讀取dht11的響應(yīng)信號,主機發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。圖13 通訊過程 2、總線為低電平,說明dht11發(fā)送響應(yīng)信號,dht11發(fā)送響應(yīng)信號后,再把總線拉高80us,準備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始,高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應(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 4.2.4液晶顯示部分 圖1

33、5 讀寫操作時序圖16 數(shù)據(jù)與命令時序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）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：d0d7=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；顯示光標移動設(shè)置（6）寫指令0ch；顯示開及光標設(shè)置4.2.5紅外遙控部分 單片機解

34、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”、“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17 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結(jié)合，溫濕度傳感器與液晶的結(jié)合，時鐘芯片、溫濕度傳感器與液晶的結(jié)合，紅外線、時鐘芯片、溫度傳感器與液晶的結(jié)合，最后再加入語音部分實現(xiàn)整機的調(diào)試。五、實驗結(jié)果及分析5.1實驗結(jié)果本系統(tǒng)能

35、正常顯示時間、溫濕度；但是時間比標準的北京時間少1s，溫度誤差為2，濕度誤差為5%rh。在上述誤差的允許情況下，語音芯片能正常播報。紅外遙控也相對穩(wěn)定。5.2實驗誤差分析在測量儀器的實際使用中，造成誤差的來源很多，通常是多種誤差源綜合作用的結(jié)果。誤差主要來自以下四個方面： 1.時鐘誤差 本系統(tǒng)選用ds1302時鐘芯片，32768hz的晶振是引起芯片不穩(wěn)定的主要原因；還有就是編程賦的初值無法做到與實際時間的完全相同，因為下載過程是需要時間的。2.電源造成的誤差 雖然系統(tǒng)采用直流電源供電，但電源不可避免地殘留一定的交流成分而形成噪聲信號。這些噪聲信號將會影響單片機的正常工作，即指令的正常執(zhí)行；在測

36、量通道中產(chǎn)生的干擾，就會使測量產(chǎn)生誤差。為了盡量減小噪聲，每個芯片的電源就近接退耦電容。 3. 環(huán)境、外部噪聲引起的誤差 單片機工作在一定的自然環(huán)境中，必存在著各種各樣的電磁能量的干擾，產(chǎn)生了系統(tǒng)正常工作不需要的信號，影響了單片機中指令的正常執(zhí)行，則可能使溫濕度傳感器對溫濕度的采集和紅外接收頭的解碼。4、 在電路板布線時，電路板的布局不合理、考慮得不夠周到、排列與線的粗細可能不合理使電路板自身產(chǎn)生相互影響。六、總結(jié)6.1 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：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?shù)墓δ軘U展，使本萬年歷的功能更加完善，安全性更高