單片機(jī)技術(shù)萬(wàn)年歷項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1、單片機(jī)技術(shù)萬(wàn)年歷項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案1 緒論1.1 背景及意義在當(dāng)代繁忙的工作生活中， 時(shí)間與我們每一個(gè)人都有非常密切的關(guān)系， 每個(gè) 人都受時(shí)間的影響。 隨著社會(huì)科技的發(fā)展， 人類(lèi)得知時(shí)間， 能夠了解其他與人類(lèi) 密切相關(guān)的信息，比如溫度，星期等。電子萬(wàn)年歷誕生了，它集時(shí)間、日期、星 期和溫度功能于一身， 具有讀取方便、 電路簡(jiǎn)潔等諸多優(yōu)點(diǎn)。 隨著大規(guī)模集成電 路的出現(xiàn)，給人類(lèi)生活帶來(lái)了許多改變。 尤其是單片機(jī)技術(shù)， 嵌入式產(chǎn)品的普及， 各類(lèi)應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)。 電子萬(wàn)年歷的出現(xiàn)給人們的生活帶來(lái)了諸多的 方便，現(xiàn)在內(nèi)嵌于各種電子產(chǎn)品中，具有廣闊的市場(chǎng)前景。目前的萬(wàn)年歷功能擴(kuò)展了諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、

2、鬧鐘、定時(shí)廣播、 自動(dòng)啟閉路 燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烤箱、開(kāi)斷各種家庭電氣等。但是所有的功能，都是以鐘表數(shù)字化 為基礎(chǔ)的。因此，萬(wàn)年歷的擴(kuò)展功能及其應(yīng)用十分豐富。中國(guó)電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展 出 現(xiàn)的問(wèn)題中， 許多情況不容樂(lè)觀， 如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理， 產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)密集型產(chǎn) 品。技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。 生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱， 產(chǎn)業(yè) 能源消耗大、產(chǎn)出率低、壞境污染等。隨著科技的快速發(fā)展，時(shí)間的流逝，從觀太陽(yáng)，擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類(lèi)不 斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。它可以對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏 年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。對(duì)于電子萬(wàn)年歷采用直觀的LCD液晶顯示，可同時(shí)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒和溫度等

3、信息，還具有時(shí)間校準(zhǔn)等功能。此萬(wàn)年歷具有讀取方便，顯示直觀，功能多樣，電路簡(jiǎn)潔，成本低廉等諸多 優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。1.2 設(shè)計(jì)主要工作萬(wàn)年歷系統(tǒng)基本方案選擇與論證， 硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)物制作， 各模塊軟件 編寫(xiě)與調(diào)試等是設(shè)計(jì)的幾個(gè)主要工作。分別要對(duì)核心控制芯片、顯示器、溫濕度傳感器、時(shí)鐘芯片、控制鍵盤(pán)等進(jìn) 行選擇論證，得出最終總體設(shè)計(jì)方案。硬件電路以AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)做基 礎(chǔ)，外加多個(gè)相應(yīng)擴(kuò)展電路模塊， 構(gòu)成萬(wàn)年歷系統(tǒng)。 外圍模塊分別是 ISP 下載模 塊、LCD12864液晶顯示器模塊、DS1302時(shí)鐘模塊、DHT11溫濕度傳感模塊、紅 外遙控模

4、塊(接收電路模塊 ,傳輸電路模塊 ,中央控制器 (8031), 信號(hào)調(diào)理電路模 塊,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和應(yīng)用程序)等。軟件采用C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，對(duì)各模塊用Keil軟件 在計(jì)算機(jī)上分別進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)試， 得出結(jié)果。 各模塊軟件設(shè)計(jì)成功之后， 再對(duì)其進(jìn) 行模塊化，最終將各模塊組合得到系統(tǒng)總的軟件設(shè)計(jì)程序。2 設(shè)計(jì)思想與方案2.1 設(shè)計(jì)思想 萬(wàn)年歷是單片機(jī)控制技術(shù)的一個(gè)具體應(yīng)用，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的大眾化，界面的 友好性出發(fā)。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1）根據(jù)選用的萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)外圍電路確定單片機(jī)接口電路。（2）在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)電路盡量簡(jiǎn) 單。（3）在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能減小硬件電路的復(fù)雜度，

5、 能用程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)就采用程 序設(shè)計(jì)進(jìn)行。（4）根據(jù)硬件電路，在萬(wàn)能板上完成器件的焊接。（5）根據(jù)單片機(jī)的接口電路，編寫(xiě)控制 AT89S52芯片的程序。（ 6） 通過(guò)編程、編譯、調(diào)試，把程序燒入單片機(jī)上運(yùn)行，并測(cè)試其功能。（7） 在軟件程序設(shè)計(jì)時(shí)，盡量考慮提高人機(jī)交互界面的友好，方便用戶(hù)操 作等因素。2.2 設(shè)計(jì)方案及原理按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求和功能， 將系統(tǒng)分為單片機(jī)模塊、 下載電路、 復(fù)位電路、晶振電路、LCD顯示模塊、電源電路幾個(gè)模塊，系統(tǒng)框圖如圖1所示。供電模塊/ LCD顯示模塊紅外模塊下載電路單片機(jī)模塊晶振電路復(fù)位電路圖1系統(tǒng)框架圖萬(wàn)年歷系統(tǒng)的工作原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路，顯示電路以及紅外遙控

6、電路。由 單片機(jī)控制的萬(wàn)年歷以及時(shí)間顯示，當(dāng)時(shí)間及秒計(jì)數(shù)計(jì)滿(mǎn)60時(shí)就向分進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿(mǎn)60分后向時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按“ 24翻1”規(guī)律計(jì)數(shù)。時(shí)、 分、秒的計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理可直接送顯示器顯示。當(dāng)計(jì)時(shí)發(fā)生誤差的時(shí)候可以用校時(shí)電路進(jìn)行校正。時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)滿(mǎn) 24小時(shí)后自動(dòng)向日計(jì)數(shù)器進(jìn)一，日計(jì)數(shù) 器由平年、閏年的28/30/31對(duì)大、小月和二月的判斷應(yīng)與當(dāng)月相應(yīng)的日期相一 致，當(dāng)日計(jì)數(shù)器計(jì)滿(mǎn)時(shí)，向月計(jì)數(shù)器進(jìn)位，月計(jì)數(shù)器計(jì)滿(mǎn)12月向年計(jì)數(shù)器進(jìn)位， 當(dāng)年計(jì)數(shù)器計(jì)滿(mǎn)100時(shí)所以計(jì)數(shù)器清零。設(shè)計(jì)采用的是年、月、日和時(shí)、分、秒、 星期顯示，所以在單片機(jī)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行同時(shí)在液晶上顯示。3 系統(tǒng)硬件的

7、設(shè)計(jì)3.1 主要器件介紹3.1.1 AT89S52 單片機(jī)AT89S52單片機(jī)是Atmel公司制造的，其片內(nèi)ROM全部采用Flash存儲(chǔ)器, 具有8KBROM存儲(chǔ)空間，可以工作在3V的超低電壓環(huán)境中，并且與 MCS-51系列 單片機(jī)完全兼容， 它具備 ISP 在線編程技術(shù)， 可以實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)中對(duì)修改后程序擦 除與燒入。設(shè)計(jì)采用的是雙列直插式 AT89S52單片機(jī)，并運(yùn)用活扣鎖緊座，方便 對(duì)芯片進(jìn)行拔插，以防止對(duì)芯片的機(jī)械損壞，方便設(shè)計(jì)使用。AT89S52單片機(jī)共40個(gè)引腳，4個(gè)I/O 口線，每個(gè)口線都有8位，同時(shí)具有 3 個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，串行通信線路形式是全雙工形式。除此之

8、外，單片機(jī)還有兩種節(jié)電模式。在空閑模式情況下，CPL是停止工作的，但是其內(nèi)部模塊仍然可以繼續(xù)工作，如RAM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口以及中斷等都可以工作。在使用掉電保護(hù)情況下，單片機(jī)會(huì)把RAM的內(nèi)容保存好，振蕩 器將會(huì)停止工作， 這就意味著單片機(jī)會(huì)停止所有工作， 要想重新開(kāi)始工作就要等 到下一個(gè)中斷或者硬件復(fù)位信號(hào)到來(lái)。如圖 2為AT89S52單片機(jī)的引腳圖。fl.：.1PLl RHRM£UPl.CfT7GXD MCU 2D3%PJ JKL1P3 7P1 0?0 2PL1PO.JPl_2Pti.4PI3Pll.5P1APD.fiP：.5T0.7Pl .6Pl.7P2.0P2.LP'

9、-P2.2P23 P2AP3.4(T0P2_5P3.5CTI)P2.fiP2.7X2XLPJOiKXD) 蘆：iTXD)RESCETvccF-.7( KU JALEPRCXiPSEXAT89Si：圖2 AT89S52單片機(jī)的引腳圖0 41 ? P9 PSENPJ-?Q PO.C5 Pi-I -/ PU.2P2.0ED尹-10 PO 匕P£L IJ 1 .L3.1.2 LCD12864液晶顯示屏LCD12864顯示屏是FYD12864-0402B型一種，它本身不能發(fā)光顯示，顯示原 理是反射自然光而形成字符顯示。液晶顯示模塊有多種接口方式，如：2線或3線串行以及4位或8位并行等接口方式，

10、它的PSB引腳可控制并行和串行通信方 式，PSB引腳接高電平進(jìn)行并行通信，接低電平進(jìn)行串口通信，通過(guò)對(duì)其靈活的 接線和指令操作就能完成。內(nèi)部配置了 16 * 16點(diǎn)的漢字共8192個(gè)，此外,還配 置了 8個(gè)6 * 8分ASCII字符集、內(nèi)部存在的簡(jiǎn)化漢字點(diǎn)陣圖形都是屬于國(guó)家一 級(jí)和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的,顯示分辨率為128*64。液晶顯示屏顯示字符方便人們清晰地觀 察，并可對(duì)其軟硬件進(jìn)行方便的調(diào)試工作。 通過(guò)各方面比較，其硬件電路的搭建 也比其他相同類(lèi)型的顯示器電路要簡(jiǎn)單，價(jià)格也較便宜，并且它還具有低電壓、 低功耗、高清顯示等顯著優(yōu)點(diǎn)。實(shí)物圖外觀如圖3所示。圖3 LCD12864液晶顯示屏3.1.3 DS

11、1302 時(shí)鐘芯片DS1302芯片來(lái)產(chǎn)自DALLAS公司,設(shè)計(jì)中使用3.6 V鋰電池對(duì)其涓流充電提 供電源。它共有八個(gè)引腳，各引腳分別是供電、連接外部時(shí)鐘信號(hào)、接收復(fù)位信 號(hào)、與單片機(jī)進(jìn)行串口通信等功能，與單片機(jī)相連的引腳有三個(gè)，分別是CE復(fù)位引腳，I/O數(shù)據(jù)線引腳和CLK串行時(shí)鐘引腳。它內(nèi)部具有完整的時(shí)鐘和日歷以 及31字節(jié)靜態(tài)RAM等信息，通過(guò)單片機(jī)與其通信，采集時(shí)間數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理，就能得到各種時(shí)間信息。時(shí)鐘有12/24小時(shí)格式，通過(guò)對(duì)AM/PM!行 指示，就能選擇想要設(shè)定的格式，一般選用 24小時(shí)制。DS1302時(shí)鐘芯片的最大 特點(diǎn)之一，是它除了能對(duì)每個(gè)月的天數(shù)進(jìn)行調(diào)整，還能

12、對(duì)閏年天數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整， 這樣就減少了軟硬件上的復(fù)雜度。硬件設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，只需給DS1302芯片提供工作的正常電壓和正常時(shí)鐘信號(hào)即可。并且它還具有高精度、低功耗等特點(diǎn)，在 進(jìn)行工作時(shí)功耗小于1mW/它的引腳圖排列如圖4所示。22343.1.4 HS0038紅外接收頭Vccldo" I SCID 1 2 N zv > J y- y (DS1302CLKI/OCE圖4 DS1302引腳圖紅外接收頭HS0038采用一體化設(shè)計(jì)，具有對(duì)信號(hào)放大、檢波、整形等一系 列功能，從而產(chǎn)生需要的TTL電平的編碼信號(hào)。它采用黑色環(huán)氧樹(shù)脂封裝，日光、紫外光、電燈熒光等自然光源對(duì)其一般產(chǎn)生不了干擾。 同

13、時(shí)它還具有磁屏蔽功能， 其周?chē)拇艌?chǎng)對(duì)其也沒(méi)有影響。 以上設(shè)計(jì)使它具有非常高的靈敏度， 還能接收較 遠(yuǎn)距離的信號(hào)，一般接收距離可達(dá)35m左右。它有三個(gè)引腳，分別是接5V電源、 接地以及解調(diào)信號(hào)輸出引腳。它的管腳排列如圖 5所示。圖5 HS0038 管腳圖圖 5 蜂鳴器3.2 硬件單元電路的設(shè)計(jì)3.2.1 直流穩(wěn)壓電源電路萬(wàn)年歷系統(tǒng)的各個(gè)模塊的功能實(shí)現(xiàn)首先必須要有一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源， 能夠 讓各個(gè)模塊穩(wěn)定的工作。為了能方便獲取所需電壓 +5V,采用變壓器將市電電壓 降壓至12V交流電，然后通過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓、濾波給系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源。 電路原理圖詳見(jiàn)附錄。電源電路先選用電源變壓器變比 K=22

14、0V/12V將電網(wǎng)電壓降到12V,降壓后 的交流電壓通過(guò)整流電路變換為單向脈動(dòng)電壓。 其整流元件如： 晶體二極管、 電 子二極管或晶閘管等構(gòu)成整流橋（選取全橋正向電流為2A,耐壓值為25V即可）。 整流后的電壓再經(jīng)過(guò)濾波器減小其脈動(dòng)程度以符合負(fù)載的需要。 濾波電路一般由 電容（取2200pF即可）組成，利用電容充放電的原理把脈動(dòng)電壓中大部分紋波 加以濾除得到較平滑的直流電壓。 將濾波后的直流電壓通過(guò)穩(wěn)壓電路， 一般采用 穩(wěn)壓芯片（LM7805等）的方式以得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。最后在經(jīng)過(guò)一道濾 波電路（一般取0.1 yF電容）使得電壓的紋波更加穩(wěn)定。3.2.2 AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng)

15、一塊單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括：一個(gè)可靠的電源（直流穩(wěn)壓電源） 、一個(gè)穩(wěn)定的晶體震蕩電路、 復(fù)位電路、 下載電路。 通過(guò)以上組合的單片機(jī)系統(tǒng)才能正常的 按照所寫(xiě)的程序來(lái)執(zhí)行操作。（ 1 ）下載電路萬(wàn)年歷系統(tǒng)選擇的單片機(jī)是AT89S52所以下載方式為ISP下載，即在線編 程，可直接將單片機(jī)電路制作好， 通過(guò)計(jì)算機(jī)完成燒寫(xiě)程序。 同時(shí)也可以采用下 載電路對(duì)系統(tǒng)供電。ISP下載是基于串行傳輸方式，并且符合 SPI協(xié)議。下載電 路如圖 6 所示。vcc<iND圖6 ISP下載電路（2）晶振電路單片機(jī)只有滿(mǎn)足相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)才能進(jìn)行工作，晶振電路結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一

16、切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè) 基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。 通過(guò)在 AT89S52的XI、X2引腳上接入12MHZ勺石英晶振外加兩個(gè)負(fù)載電容器（電容器根 據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取30pF）組成的電路為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)。采用12MHZ勺晶振能更 好的實(shí)現(xiàn)對(duì)萬(wàn)年歷的走時(shí)功能，所以使用12MHZ勺晶體晶振為系統(tǒng)單片機(jī)提供必 要的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘電路如圖7所示。CICapXI33pF_rHviT 12MHZ X2fMC2rIICapGND33pF圖7晶振電路（3）復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位有上電復(fù)位、按鍵復(fù)位，當(dāng)出現(xiàn)死機(jī)和運(yùn)行錯(cuò)誤的時(shí)候一般采用 按鍵方式對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位操作。萬(wàn)年歷的復(fù)位

17、信號(hào)產(chǎn)生使用上電加按鍵復(fù)位， 當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，按鍵并聯(lián)的電解電容（取 22卩F）開(kāi)始充電，單片機(jī)復(fù)位引腳為 高電平，電容充電完成后由于電容的特性，復(fù)位引腳被下拉電阻（取1KQ）拉為低電平。根據(jù)電容容值的選擇可確定電容充電時(shí)間，完成復(fù)位操作。往后系統(tǒng)正常運(yùn)行，可使用按下按鍵由電阻（200Q和1KQ）分壓得到約4.17V的電壓, 符合TTL （Transistor-Transistor Logic，晶體管-晶體管邏輯電平）邏輯高，使得復(fù)位引腳進(jìn)行復(fù)位操作。復(fù)位電路圖如圖 8所示圖8復(fù)位電路323 紅外模塊電路紅外模塊電路由紅外發(fā)射電路、紅外接收電路和紅外遙控器組成。紅外發(fā)射 電路部分由一個(gè)發(fā)射管、2

18、個(gè)9012三極管和4個(gè)4.7K的電阻組成，發(fā)射管在發(fā) 射數(shù)據(jù)的過(guò)程中，將會(huì)達(dá)到幾十mA的電流，也就是說(shuō)發(fā)射功率會(huì)達(dá)到mW級(jí)。但 是其自身并不能達(dá)到發(fā)射功率的要求，還需要借助9012三極管，放大電流驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管，才能達(dá)到基本發(fā)射要求。一般情況下，信號(hào)會(huì)被調(diào)制在38KHZ的載 波上，然后，由紅外發(fā)射管將已調(diào)制的信號(hào)發(fā)送出去。故載波由單片機(jī)定時(shí)器產(chǎn) 生提供。紅外接收電路部分由1個(gè)紅外接收器、1個(gè)100UF電解電容、1個(gè)200Q電 阻和1個(gè)100UF的瓷片電容組成。其采用的集成紅外接收器，即一體化紅外信號(hào) 接收頭HS0038它集紅外接收、放大信號(hào)、信號(hào)整形與處理功能于一身。通常 不需要外部其他設(shè)備，

19、就能實(shí)現(xiàn)紅外接收等工作。例如：輸出TTL電平。它只有3個(gè)引腳，分別是電源、公共地以及脈沖信號(hào)輸出。紅外接收器將接收到的紅外 信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，然后直接送至單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。INFIN引腳與單片機(jī)P3.2相連，通過(guò)單線傳輸接收到的紅外信號(hào)。紅外鍵盤(pán)即為紅外遙控器，它及多種模塊電路和程序存儲(chǔ)器于一體， 通過(guò)計(jì) 算機(jī)編程技術(shù)就能在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的鍵值功能，其具有遠(yuǎn)距離操作、操作簡(jiǎn)單、 傳輸信號(hào)快等特點(diǎn)。紅外模塊電路如圖 9所示。圖9紅外模塊電路324顯示電路12864 液晶是一種具有4位/8位并行，2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部 含有國(guó)標(biāo)一級(jí)，二級(jí)簡(jiǎn)體文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊：其顯示分辨率為12

20、8X 64,內(nèi)置128個(gè)16*16點(diǎn)文字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集，利用該模塊 靈活的接口方式和簡(jiǎn)單，方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。 可 以顯示8X 4行16X 16點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又一 其基本特性如下：低電源電壓(VDD +3.0+5.5V)顯示分辨率：128X 64點(diǎn)內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192個(gè)16X 16點(diǎn)陣漢字內(nèi)置128個(gè)16X 8點(diǎn)陣字符2MHZ寸鐘頻率顯示方式：STN，半透，正顯驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY 1/5BIAS視角方向：6點(diǎn)背光方式：側(cè)部高亮白色LED功耗僅為普通的LED的1/5 1/10通訊方向：串行，并行可選內(nèi)

21、置DC DC轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)工作溫度：零度到55度，存儲(chǔ)溫度：負(fù)20度到60度。而本設(shè)計(jì)將采用的是并行接口，及見(jiàn)圖10所示。圖10 128 X 64液晶電路我們用單片機(jī)來(lái)進(jìn)行控制。它可以很直觀的用來(lái)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒及 星期，單片機(jī)與LCD的接口電路如圖11所示。'XFAI1xrALJRS7P1.0IT2 pi irraEM P1J2P1JPI 4PI .5PI .is PI I罰 O JADD PaiJApI paan? 闔U嵐M 30 4JAM 刊土uaSO fl JADEPCI7JAP7P?DM6 P2IA9P2咖IP2 iW ? i=2

22、5fA13 P2咖斗 S=2TW15P3.MXDP3.MXD FJ.21NT0 對(duì)4llPS.t/ARR3H莎3Z亠35膽£32ttrrrrrrH圖11接口電路3.3 原理圖見(jiàn)附錄A3.4 元器件清單 見(jiàn)附錄C4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序設(shè)計(jì)軟件部分主要有以下模塊程序設(shè)計(jì)：LCD12864液晶顯示程序、日期及時(shí)間 顯示程序、時(shí)間調(diào)整程序、紅外接收程序等。設(shè)計(jì)主程序包括系統(tǒng)初始化、 判按鍵狀態(tài)、 日期及時(shí)間設(shè)置等。 主程序流程 圖如圖 12 所示圖12主程序流程圖4.2 子程序設(shè)計(jì)在進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)時(shí)，不可以隨意設(shè)計(jì)，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體分析，考慮系統(tǒng) 板上的硬件資源，得出多種方案，以最

23、優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，選 擇模塊化的設(shè)計(jì)方法，依次為每一個(gè)模塊進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，這樣不僅方便設(shè)計(jì)者對(duì) 程序設(shè)計(jì)和修改，還方便閱讀者讀懂程序。接下來(lái)將分別介紹各個(gè)模塊的程序設(shè) 計(jì)。4.2.1 液晶顯示程序設(shè)計(jì)液晶顯示LCD12864有兩種工作方式：并行通信方式和串行通信方式。設(shè)計(jì)采用串行通信工作方式。軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)初始化、液晶初始化、液晶讀/寫(xiě)時(shí)圖13液晶顯示流程圖422 日期及時(shí)間程序的設(shè)計(jì)單片機(jī)從DS1302時(shí)鐘芯片的寄存器中讀取數(shù)據(jù)，通過(guò)LCD12864將數(shù)據(jù)顯示 出來(lái)。在軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要編寫(xiě)DS1302的初始化程序，讀/寫(xiě)時(shí)序和液晶顯 示模塊程序。單片機(jī)與時(shí)鐘芯片通信過(guò)程

24、中，時(shí)鐘周期表現(xiàn)為上升沿時(shí)序 ，緊隨 其后的是一個(gè)下降沿。數(shù)據(jù)在上升沿期間輸入，在下降沿期間輸出。數(shù)據(jù)需保持 正確。復(fù)位端為低電平時(shí)，將終止所有數(shù)據(jù)的傳輸。I/O 口線呈高阻態(tài)。日期及 時(shí)間程序設(shè)計(jì)流程圖如圖14所示。4.2.3 紅外接收程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)要求就是把接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行解碼，采用軟件編程把接收到的信息解碼。解碼系統(tǒng)分別由單片機(jī)定時(shí)器、夕卜部中斷以及軟件的紅外遙控接 收等程序組成。測(cè)量?jī)蓚€(gè)脈沖串間的間隔由單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)完成，紅外脈沖信號(hào)接收由接收器完成，利用外部中斷觸發(fā)定時(shí)器，之后接收管接收到脈沖信號(hào)， 觸發(fā)外部中斷可用程序?qū)崿F(xiàn)。外部中斷啟動(dòng)定時(shí)器，在時(shí)間間隔的同時(shí)，進(jìn)行采

25、樣，采樣脈沖代碼存儲(chǔ)到RAM變量中。紅外接收器使用集成 HS0038接收頭。程 序設(shè)計(jì)部分分別是中斷初始化、接收數(shù)據(jù)及鍵碼處理等。紅外接收流程圖如圖15所示。開(kāi)始讀取DS130秒值Y ID丁2|時(shí)鐘芯片關(guān)閉.N寫(xiě)入允許寫(xiě)入初始化時(shí)間寫(xiě)入禁止r獲取時(shí)鐘芯片時(shí)間T時(shí)間、日期轉(zhuǎn)化為液晶顯示J圖14日期及時(shí)間程序設(shè)計(jì)流程圖圖15紅外接收流程圖4.2.4 時(shí)間調(diào)整程序的設(shè)計(jì)時(shí)間調(diào)整用紅外鍵盤(pán)控制， 就需要編寫(xiě)相應(yīng)的調(diào)整程序。 當(dāng)要對(duì)時(shí)間調(diào)整時(shí)， 首先進(jìn)入設(shè)置時(shí)間程序，按數(shù)字鍵“ 1”則就可以進(jìn)入，通過(guò)按鍵“ EQ就可以 對(duì)相應(yīng)的年、月、日、時(shí)、分、秒、星期等具體時(shí)間進(jìn)行選擇，按 10個(gè)數(shù)字鍵 0、1、2

26、、3、4、5、6、7、8、9 就可對(duì)其具體調(diào)整，調(diào)整完成后可選擇按鍵“ CH” 確認(rèn)進(jìn)入顯示程序，或者按鍵“ -”返回設(shè)置和運(yùn)行程序。為了保證以上指令的 有效實(shí)現(xiàn)， 還需要在程序設(shè)計(jì)中屏蔽掉紅外鍵盤(pán)上其他沒(méi)有用到的按鍵， 否則會(huì) 對(duì)操作產(chǎn)生一定的影響。在時(shí)間調(diào)整的過(guò)程中， 為了與沒(méi)有調(diào)整的時(shí)間區(qū)別開(kāi)來(lái)， 還設(shè)置了調(diào)整閃爍 的功能， 直到調(diào)到下一位， 才取消閃爍。 閃爍功能的原理是根據(jù)每個(gè)調(diào)整位的需 要，對(duì)其送亮滅的指令信息。間隔時(shí)間為50ms禾I用定時(shí)器的溢出標(biāo)志位，當(dāng)發(fā)現(xiàn)定時(shí)器溢出時(shí)，送“熄滅”字符指令，等到下一次溢出時(shí)，再送“亮”的字 符指令，這樣，依次進(jìn)行不斷交替循環(huán)，直到調(diào)整位結(jié)束。時(shí)

27、間調(diào)整程序流程圖 如圖 16 所示。5系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1 系統(tǒng)調(diào)試隨后在計(jì)算把每個(gè)電路模塊與單片機(jī)最小系統(tǒng)連接起來(lái)，組成萬(wàn)年歷系統(tǒng)機(jī)上安裝ISP在線下載器驅(qū)動(dòng)，把萬(wàn)年歷系統(tǒng)板與計(jì)算機(jī)通過(guò)下載線相連， 給系 統(tǒng)上電，打開(kāi)程序下載軟件（progisp）,選擇單片機(jī)AT89S52并調(diào)入Flash文 件，點(diǎn)擊自動(dòng)，程序就被下載進(jìn)入單片機(jī)了。拔掉下載線，使用 USE電源線給系 統(tǒng)板供電。觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論。5.2 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果系統(tǒng)上電后，液晶顯示器上顯示主界面“”等字符，接著自動(dòng)跳入菜單欄界 面。顯示主界面如圖17所示。歷歷歷 iWF年示 萬(wàn)萬(wàn)萬(wàn)顯仃歷 養(yǎng)運(yùn)農(nóng) 12 3圖17顯示主界面圖通過(guò)紅外遙

28、控器選擇對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間校正，按數(shù)字鍵 1進(jìn)入萬(wàn)年歷設(shè)置界面，按數(shù)字鍵2可進(jìn)入萬(wàn)年歷運(yùn)行界面，按數(shù)字鍵3可進(jìn)入萬(wàn)年歷農(nóng)歷顯示界面按下數(shù)字鍵1，進(jìn)入設(shè)置萬(wàn)年歷，對(duì)現(xiàn)有的時(shí)間顯示進(jìn)行調(diào)整，完成后按確認(rèn)鍵“CH。返回菜單欄界面，按下數(shù)字鍵2,進(jìn)入運(yùn)行萬(wàn)年歷就能顯示所有的信息。 設(shè)置和運(yùn)行界面如圖22所示。200901 月 EIL 日 陽(yáng)時(shí)BO分師秒 星期J f 確認(rèn)CH EQ劈滋月ZS日15時(shí)32分2妙嚴(yán)護(hù)日?qǐng)D18 設(shè)置和運(yùn)行界面5.3 設(shè)計(jì)結(jié)論萬(wàn)年歷系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試，測(cè)試后，完成了年、月、日、時(shí)、分、秒的顯示和走時(shí)， 而且可以任意設(shè)置成想要的日期和時(shí)間。 并且還額外添加了溫度檢測(cè)，溫度上限 報(bào)警的功能。由

29、上述運(yùn)行結(jié)果分析來(lái)看各項(xiàng)要求足以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求。5.4 設(shè)計(jì)課題的誤差缺陷和改進(jìn)分析在萬(wàn)年歷系統(tǒng)中的走時(shí)模塊是使用的單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器，所以系統(tǒng)的時(shí)間在經(jīng)過(guò)校正后還是有一定誤差。所以在實(shí)際應(yīng)用中最好是使用一塊實(shí)時(shí)時(shí)鐘 芯片進(jìn)行走時(shí)。相對(duì)于定時(shí)器誤差較小。系統(tǒng)的時(shí)間一旦掉電后就會(huì)造成丟失， 也是可以通過(guò)一塊實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片解決。萬(wàn)年歷系統(tǒng)中歡迎界面的持續(xù)時(shí)間存在一定誤差， 系統(tǒng)中歡迎界面的維持是 通過(guò)純延時(shí)的方式實(shí)現(xiàn)，所以有一定誤差。在高級(jí)應(yīng)用中添加實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片進(jìn)行走時(shí)誤差還是存在，這是不允許的，這 時(shí)還可以添加自動(dòng)校正時(shí)間模塊。目前自動(dòng)校正的方法大致有：使用 WiFi 無(wú)線 網(wǎng)絡(luò)獲取網(wǎng)絡(luò)

30、時(shí)間、使用有線網(wǎng)絡(luò)獲取網(wǎng)絡(luò)時(shí)間、使用GPS獲取當(dāng)?shù)貢r(shí)間、使用 FM調(diào)頻收音機(jī)獲取整點(diǎn)時(shí)間等等。通過(guò)以上方式獲取的時(shí)間與系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間 進(jìn)行校正。5.5 設(shè)計(jì)體會(huì)萬(wàn)年歷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是對(duì)課堂學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)， 同時(shí)也是對(duì)自身自學(xué)能力的檢 驗(yàn)。回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，可以學(xué)到 很多很多的的東西， 同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)， 而且學(xué)到了很多在 書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是 很重要的， 只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)， 從理論中得出結(jié)論， 才能 真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。結(jié)束語(yǔ)通過(guò)

31、對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究背景及意義的分析， 了解了研究的主要工作， 論證了 系統(tǒng)的基本方案并進(jìn)行了方案選擇， 還給出了硬軟件各模塊的設(shè)計(jì)方案， 得出了 總體設(shè)計(jì)方案。在研究的過(guò)程中通過(guò)對(duì)硬件設(shè)計(jì)仿真， 模塊調(diào)試，最終設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)硬件實(shí) 物。對(duì)各模塊編寫(xiě)了相應(yīng)的程序軟件并對(duì)其進(jìn)行調(diào)試， 分別得出各模塊結(jié)果。 把 各模塊軟件組合成了萬(wàn)年歷系統(tǒng)軟件， 下載到實(shí)物中， 得出了最終結(jié)果。 系統(tǒng)能 顯示基本時(shí)間信息， 并能較準(zhǔn)確的對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整， 還能顯示出實(shí)時(shí)環(huán)境的溫濕 度，基本滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)要求。 但是由于知識(shí)水平和時(shí)間等各方面的局限， 在系統(tǒng)設(shè) 計(jì)的過(guò)程中還存在一些不足， 如陰陽(yáng)歷的轉(zhuǎn)換及顯示， 溫濕度報(bào)警設(shè)定

32、等其他一 些模塊，都未能實(shí)現(xiàn)?？傮w來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)基本完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。參考文獻(xiàn)1 蔣敏.單片微機(jī)萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)J.職大學(xué)報(bào)，2000.81872 王銳.基于單片機(jī)的萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)J.信息技術(shù)，2014.2132163 查榮.基于單片機(jī)的多功能萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì) J. 信息技術(shù)， 2012.1371394 周杏鵬. 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù) M. 第二版. 北京：高等教育出版社， 189 張俊.匠人手記M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20084155170 宋雪松.手把手教你學(xué)51單片機(jī)M.北京：清華大學(xué)出版社，2014.1882387 李廣弟. 單片機(jī)基礎(chǔ) M. 第3版.北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2003.6.99

33、1568 李全利 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用（ C51 編程） M. 北京：高等教育出版社， 2012.12.115 2169 李鋼.1-Wire總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B2C原理及應(yīng)用J.現(xiàn)代電子技術(shù)， 2005.777910 馬忠梅.單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M.第4版.北京：北京航空航天大 學(xué)出版社， 2003.6.143 172致謝本設(shè)計(jì)是在賈雅瓊教授的悉心指導(dǎo)下完成的， 感謝老師表示忠心的感謝和崇 高的敬意。 感謝我的父母對(duì)我的培育。 同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)， 他們也給了我 很大的支持和幫助。 最后，感謝老師能在百忙之中對(duì)我的論文進(jìn)行審察， 由于本 人知識(shí)有限，不足之處在所難免，還請(qǐng)老

34、師指正。見(jiàn)下頁(yè)附錄原理圖附錄B:元器件清單表1萬(wàn)年歷元器件清單元件名稱(chēng)兀件參數(shù)數(shù)量時(shí)鐘電源3.6V1電解電容22uF2瓷片電容33pF2發(fā)光二極管1ISP下載口1排阻470 Q1溫濕度傳感器DHT111一體化紅外接收頭HS00381晶振12M1晶振32.678K1開(kāi)關(guān)6角1按鍵1單片機(jī)AT89S521液晶LCD128641時(shí)鐘芯片DS13021電阻1K4電阻200 Q1電阻4.7K4排阻10K3電位器50K1附錄C: 萬(wàn)年歷實(shí)物圖附錄D:程序清單/*課題名稱(chēng)：萬(wàn)年歷作 者：凌昇 完成時(shí)間： 2015年 7月功 能：完成萬(wàn)年歷的時(shí)間顯示、農(nóng)歷轉(zhuǎn)換、調(diào)整時(shí)間等功能。使用說(shuō)明：LCD12864陣SC

35、LK(E連至P37,點(diǎn)陣SID(RW連至P36,點(diǎn)陣CS(RS)連至P35,ds1302的SCk接單片機(jī)的P0A0,SDA接P0A1,RST接單片機(jī)的P0A2;型 號(hào) ：AT89S52 使用晶振為 12MHz main.c*/#include<reg52.h>#include<intrins.h>#include"lcd12864.h"#include"ds1302.h"#include"hongwai.h"#include"delay.h"#define uchar unsigned ch

36、ar#define uint unsigned intuchar IR_buf4;bit timer_flag;uchar timer_data7=13,6,4,17,23,58,46;/ 年周月日時(shí)分秒ucharfind_year3,find_month3,find_day3,find_hour3,find_minute3,fi nd_second3;uchar weektable14=" 一二三四五六日 "uchar week_scan3;ucharfind_hongwai10=0x16,0x0c,0x18,0x5e,0x08,0x1c,0x5a,0x42,0x52,0

37、x4a;uchar find_data3;/* 函數(shù)名 ： void timer_chuli(void)*功能 ：處理讀取的BCD碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制* 輸入?yún)?shù)：無(wú)* 輸出參數(shù)：無(wú)*/void timer_chuli(void)find_year0=timer_data0/16+'0'find_year1=timer_data0%16+'0'find_year2='0'/ 年 分離出十位/ 年 分離出個(gè)位find_month0=timer_data2/16+'0' find_month1=timer_data2%16+'0&#

38、39; find_month2='0'/ 月 分離出個(gè)位/ 月 分離出十位find_day0=timer_data3/16+'0' find_day1=timer_data3%16+'0' find_day2='0'/ 日 分離出十位 / 日 分離出個(gè)位find_hour0=timer_data4/16+'0' /find_hour1=timer_data4%16+'0' /時(shí) 分離出個(gè)位 時(shí) 分離出十位find_hour2='0'find_minute0=timer_data5/1

39、6+'0'/ 分 分離出十位/ 分 分離出個(gè)位/ 秒 分離出個(gè)位/ 秒 分離出十位find_minute1=timer_data5%16+'0'find_minute2='0'find_second0=timer_data6/16+'0' find_second1=timer_data6%16+'0' find_second2='0'void find_zhuanhuan(void)timer_data0=(timer_data0/16)*10+timer_data0%16;timer_data1=

40、(timer_data1/16)*10+timer_data1%16;timer_data2=(timer_data2/16)*10+timer_data2%16;timer_data3=(timer_data3/16)*10+timer_data3%16;timer_data4=(timer_data4/16)*10+timer_data4%16;timer_data5=(timer_data5/16)*10+timer_data5%16;timer_data6=(timer_data6/16)*10+timer_data6%16;* 函數(shù)名* 功能 ：* 輸入?yún)?shù)： void InitTi

41、mer0(void) 初始化定時(shí)器 1無(wú)* 輸出參數(shù)：無(wú)*'void InitTimer0(void)EA = 1;ET1 = 1;TMOD |= 0x10;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;void data_chuli(uchar src)find_data0=src/16+'0'find_data1=src%16+'0'find_data2='0'year_panduan(void)uchar year;year=20*100+timer_data0;if( (0 = year%

42、4)&&(0 != year%100) |(0 = year %400) ) return 1;/ 滿(mǎn)足該條件的 yeat 就是閏年。return 0;uchar month_panduan(void)uchar M;M=timer_data2;switch(M)case 1: return 1;case 2:return 2;case 3:return 3;case 4:return 4;case 5:return 5;case 6:return 6;case 7:return 7;case 8:return 8;case 9:return 9;case 10:return

43、10;case 11:return 11;case 12:return 12;return 0;void week_huansuan(void)uchar c,y,m,d,w;c=20;y=timer_data0;m=timer_data2;d=timer_data3;w=(c/4)-2*c+y+(y/4)+(26*(m+1)/10)+d-1)%7;timer_data1=w;week_scan0=weektable2*(timer_data1-1);week_scan1=weektable2*(timer_data1-1)+1;week_scan2='0'lcd12864_d

44、isplay(3,3,week_scan);*劉main()uchar k,cent,i,h,h1,Y,m; lcd12864_init(); init_INT0();InitTimer0(); Delay_ms(1800); send_command(0x01);TR1=1;while(1)k=IR_buf2;IR_buf2=0;switch(k)case 0x00:lcd12864_display(1,3,"lcd12864_display(2,2,"1.基本萬(wàn)年歷 "); 設(shè)置萬(wàn)年歷");lcd12864_display(3,2,"2.運(yùn)

45、行萬(wàn)年歷");break;case 0x0c:send_command(0x01);read_rtc();lcd12864_display(1,1,"20lcd12864_display(2,3,"日"); 時(shí) 分 秒 ");年月lcd12864_display(3,1,"lcd12864_display(4,1,"星期"); 返回-");lcd12864_display(4,4,"確認(rèn) CH");lcd12864_display(4,8,"EQ");timer_c

46、huli();lcd12864_display(1,2,find_year);lcd12864_display(1,4,find_month);lcd12864_display(1,6,find_day);lcd12864_display(2,3,find_hour);lcd12864_display(2,5,find_minute);lcd12864_display(2,7,find_second);week_scan0=weektable2*(timer_data1-1);week_scan1=weektable2*(timer_data1-1)+1;week_scan2='0&#

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