基于ARM的數(shù)字式萬年歷嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、. . . 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目: 基于ARM的數(shù)字式萬年歷信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 號學(xué)生專業(yè)（班級）設(shè)計(jì)題目基于ARM的數(shù)字式萬年歷設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)1. 能測量溫度并且實(shí)時(shí)顯示；2. 具有時(shí)間顯示功能，能夠顯示年月日，時(shí)分秒，并且可以手動調(diào)節(jié)時(shí)間。3. 具有12小時(shí)制和24小時(shí)制切換功能。設(shè)計(jì)要求對年、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。溫度采集選用DS18B20芯片，萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，數(shù)據(jù)顯示采用1602液晶顯示模塊，可以在LCD1602上同時(shí)顯示年、月、日、周日、時(shí)、分、秒，還具有時(shí)間校準(zhǔn)整點(diǎn)燈光提醒等功能。制作仿真和實(shí)物。 參考資料1 平.單片機(jī)的原理與接口技

2、術(shù)M.:電子工業(yè)，2006,1-113.2 王忠民.微型計(jì)算機(jī)原理M.:科技大學(xué)，2003,15-55.3 左金生.電子與模擬電子技術(shù)M.:電子工業(yè)，2004,105-131.4 新編單片機(jī)原理與應(yīng)用（第二版）.電子科技大學(xué)，2007.25 萌.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)綜合實(shí)例M. ：清華大學(xué)，2007.76 朱思榮51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)公歷與農(nóng)歷、星期的轉(zhuǎn)換Z.當(dāng)當(dāng)電子網(wǎng)7 廣弟. 單片機(jī)原理與應(yīng)用M 航空航天大學(xué),2004年8 王越明.電子萬年歷的設(shè)計(jì)J.科技信息，2004年2017年6月20日 摘 要本文介紹了基于STC89C52單片機(jī)的多功能電子萬年歷的硬件結(jié)構(gòu)和軟硬件設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)由數(shù)據(jù)顯示模塊

3、、溫度采集模塊、時(shí)間處理模塊和調(diào)整設(shè)置模塊四個(gè)模塊組成。系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為控制器，以串行時(shí)鐘日歷芯片DS1302記錄日歷和時(shí)間，它可以對年、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。溫度采集選用DS18B20芯片，萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，數(shù)據(jù)顯示采用1602液晶顯示模塊，可以在LCD1602上同時(shí)顯示年、月、日、周日、時(shí)、分、秒，還具有時(shí)間校準(zhǔn)整點(diǎn)燈光提醒等功能。此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的市場前景。關(guān)鍵詞：單片機(jī),時(shí)鐘芯片, 溫度傳感器, 1602液晶顯示器16 / 19目 錄1 任務(wù)提出與方案論證21.1單片機(jī)

4、芯片設(shè)計(jì)與論證2方案1：采用51系列單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器2方案2：采用fpga單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器21.2按鍵控制模塊設(shè)計(jì)與論證21.3時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)與論證2方案二：采用DS1302為計(jì)時(shí)時(shí)鐘芯片3方案三：采用DS12C887為計(jì)時(shí)時(shí)鐘芯片31.4溫度采集模塊設(shè)計(jì)與論證31.5顯示模塊模塊設(shè)計(jì)與論證32 總體設(shè)計(jì)33.1 STC89C52單片機(jī)33.1.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.1.2 時(shí)鐘電路53.1.3 復(fù)位電路63.2時(shí)鐘芯片DS1302接口設(shè)計(jì)與性能分析63.2.1 DS1302性能簡介63.2.2 DS1302接口電路設(shè)計(jì)73.3溫度芯片DS18B20接口設(shè)計(jì)與性能分析83.3.1 DS

5、18B20性能簡介81.DS18B20的主要特性83.3.2 DS18B20接口電路設(shè)計(jì)93.4 LCD顯示模塊103.4.1 LCD1602的特性與使用說明103.4.2 LCD1602與MCU的接口電路113.5按鍵模塊設(shè)計(jì)113 詳細(xì)設(shè)計(jì)與仿真123.1 proteus仿真123.2主程序流程圖的設(shè)計(jì)134 總結(jié)15參考文獻(xiàn)161 任務(wù)提出與方案論證單片機(jī)電子萬年歷的制作有多種方法，可供選擇的器件和運(yùn)用的技術(shù)也有很多種。所以，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案應(yīng)在滿足系統(tǒng)功能的前提下，充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境，所選的結(jié)構(gòu)要簡單使用、易于實(shí)現(xiàn)，器件的選用著眼于合適的參數(shù)、穩(wěn)定的性能、較低的功耗以與低廉的成本

6、。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，初步確定系統(tǒng)由電源模塊、時(shí)鐘模塊、顯示模塊、鍵盤接口模塊、溫度測量模塊和鬧鐘模塊共六個(gè)模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1所示。 圖1 硬件電路框圖1.1單片機(jī)芯片設(shè)計(jì)與論證方案一: 方案1：采用51系列單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制。由于其功耗低、體積較小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而且抗干擾性能好。方案2：采用fpga單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器因51單片機(jī)價(jià)格比fpga低得多，且本設(shè)計(jì)不需要很高的處理速度，從經(jīng)濟(jì)和方便使用角度考慮，本設(shè)計(jì)選擇了方案1。1.2按鍵控制模塊設(shè)計(jì)與論證方案一：采

7、用矩陣鍵盤，由于按鍵多可實(shí)現(xiàn)數(shù)值的直接鍵入，但在系統(tǒng)中需要CPU不間斷的對其端口掃描。方案二：采用獨(dú)立按鍵，查詢簡單，程序處理簡單,可節(jié)省CPU資源。因系統(tǒng)中所需按鍵不多，為了釋放更多的CPU占有時(shí)間，操作方便，故采用方案二。1.3時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)與論證方案一：直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大。方案二：采用DS1302為計(jì)時(shí)時(shí)鐘芯片該芯片是串行電路，與單片機(jī)接口簡單，但需另備電池和32.768kHz晶振，因焊接工藝和晶振質(zhì)量等原因會導(dǎo)致精度降低。方案三：采用DS12C887為計(jì)時(shí)時(shí)鐘

8、芯片該芯片與單片機(jī)采用8位并口通信，傳遞信息速度快。自帶有鋰電池和晶振，外部掉電后，其部時(shí)間信息還能夠保持10年之久，因電路被封裝在一起，可以保證很高的精度和抗干擾能力。而且芯片功能豐富，可以通過部寄存器設(shè)置鬧鐘，并產(chǎn)生鬧鐘中斷。由于DS1302時(shí)鐘芯片計(jì)數(shù)時(shí)間精度高，而且具有閏年補(bǔ)償功能且價(jià)格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)，故采用方案二。1.4溫度采集模塊設(shè)計(jì)與論證方案一：采用溫度傳感器（如熱敏電阻或AD590），再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，精度較準(zhǔn)，但價(jià)格昂貴，電路較復(fù)雜。方案二：采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，但準(zhǔn)確

9、度不高，誤差最大達(dá)2度。因?yàn)橛肈S18B20溫度芯片，采用單總線訪問，降低成本、降低制作難度且可節(jié)省單片機(jī)資源，故采用方案二。1.5顯示模塊模塊設(shè)計(jì)與論證方案一：采用靜態(tài)顯示方法，靜態(tài)顯示模塊的硬件制作較復(fù)雜與功耗大，要用到多個(gè)移位寄存器，但不占用端口，只需兩根串口線輸出。方案二：采用動態(tài)顯示方法，動態(tài)顯示模塊的硬件制作簡單，段掃描和位掃描各占用一個(gè)端口，總需占用單片機(jī)14個(gè)端口，采用間斷掃描法功耗小、硬件成本低與整個(gè)硬件系統(tǒng)體積相對減小。方案三:采用LCD的方法,具有硬件制作簡單可直接與單片機(jī)接口,顯示容多,功耗小,成本低等優(yōu)點(diǎn),LCM1602可顯示32個(gè)字符,采用LCD的缺點(diǎn)是亮度不夠。比

10、較以上三種方案：方案一硬件復(fù)雜體積大、功耗大；方案二硬件簡單、功耗??；方案三硬件簡單，顯示容多,功耗小,成本低等。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求達(dá)到功耗小、體積小、成本低，顯示信息多等要求，權(quán)衡三種方案，選擇方案三。2 總體設(shè)計(jì)根據(jù)上述所確定的系統(tǒng)方案構(gòu)想，下面進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路的具體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)在下面會詳細(xì)介紹。3.1 STC89C52單片機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)是隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展的。自從1975 年美國德克薩斯儀器公司的第一臺單片微型計(jì)算機(jī)（ 簡稱單片機(jī)）TMS-1000 問世以來，迄今為止，單片機(jī)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)獨(dú)特分支，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制中經(jīng)常遇到對

11、某些物理量進(jìn)行定時(shí)采樣與控制的問題，在儀器儀表智能化中也扮演著極其重要的角色。單片機(jī)是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計(jì)算機(jī)，這些元件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器RAM、程序存儲器ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時(shí)鐘部件的集成和I/O接口電路。由于單片機(jī)具有體積小、價(jià)格低、可靠性高、開發(fā)應(yīng)用方便等特點(diǎn)，因此在現(xiàn)代電子技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在智能儀表中單片機(jī)是應(yīng)用最多、最活躍的領(lǐng)域之一。在控制領(lǐng)域中,現(xiàn)如今人們更注意計(jì)算機(jī)的底成本、小體積、運(yùn)行的可靠性和控制的靈活性。在各類儀器、儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，簡化儀器儀表的硬件

12、結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。單片機(jī)主要特點(diǎn)：（1）有優(yōu)異的性能價(jià)格比。（2）集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對于強(qiáng)磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。（3）控制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以與位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能與運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。（4）低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。（5）外部總線增加了I2C（Inter-Integrated Circuit）與SPI(Seri

13、al Peripheral Interface)等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。（6）單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。優(yōu)異的性能價(jià)格比。1）集成度高、體積小、有很高的可靠性。 單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強(qiáng)磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。此外，程序多采取固化形式也可以提高可靠性。2）控制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以與位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能與運(yùn)行速度均

14、高于同一檔次的微機(jī)。51單片機(jī)引腳圖如下：圖2 STC89C52單片機(jī)引腳圖3.1.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)與其所需的必要的電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。電源、時(shí)鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件，可以將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，通過對其進(jìn)行存儲器擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。STC89C52是片有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠。用STC89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，結(jié)構(gòu)如圖2所示，由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。時(shí)鐘電路復(fù)位電路

15、51系列單片機(jī)I/O接口圖3 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖3.1.2 時(shí)鐘電路STC89C52單片機(jī)的時(shí)鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一是部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。部時(shí)鐘方式如圖3所示。在STC89C52單片機(jī)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1(18)和XTAL2(19)引腳外接石英晶體(簡稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在530pF，典型值為30pF。晶振CYS的振蕩頻率圍在1.212MHz間選擇，典型值為12MHz和6MHz。圖4 STC89C52部時(shí)鐘電路3.1.3 復(fù)位電路當(dāng)在STC89C52單片機(jī)的RST引

16、腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)部就執(zhí)行復(fù)位操作(若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài))。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充放電來實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時(shí)間不超過1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST(9)端與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位電路見圖4。時(shí)鐘頻率用11.0592MHZ時(shí)C取10uF,R取10k。圖5 STC89C52 復(fù)位電路3.2時(shí)鐘芯片DS1302接

17、口設(shè)計(jì)與性能分析3.2.1 DS1302性能簡介DS1302是Dallas公司生產(chǎn)的一種實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。它通過串行方式與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，能夠向單片機(jī)提供包括秒、分、時(shí)、日、月、年等在的實(shí)時(shí)時(shí)間信息，并可對月末日期、閏年天數(shù)自動進(jìn)行調(diào)整；它還擁有用于主電源和備份電源的雙電源引腳，在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。另外，它還能提供31字節(jié)的用于高速數(shù)據(jù)暫存的RAM。DS1302時(shí)鐘芯片主要包括移位寄存器、控制邏輯電路、振蕩器。DS1302與單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送依靠RST，I/O，SCLK三根端線即可完成。其工作過程可概括為：首先系統(tǒng)RST引腳驅(qū)動至高電平，然后在SCLK時(shí)鐘脈沖的作用

18、下，通過I/O引腳向DS1302輸入地址/命令字節(jié)，隨后再在SCLK時(shí)鐘脈沖的配合下，從I/O引腳寫入或讀出相應(yīng)的數(shù)據(jù)字節(jié)。因此,其與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送是十分容易實(shí)現(xiàn)的，DS1302的引腳排列與部結(jié)構(gòu)圖如圖2：DS1302引腳說明： X1，X2 32.768kHz晶振引腳GND 地線RST 復(fù)位端I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出端口SCLK 串行時(shí)鐘端口VCC1 慢速充電引腳VCC2 電源引腳 圖6 DS1302管腳圖3.2.2 DS1302接口電路設(shè)計(jì)1時(shí)鐘芯片DS1302的接口電路與工作原理：圖7 DS1302與MCU接口電路圖6為DS1302的接口電路，其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。

19、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(yùn)用方式中VCC1連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以與數(shù)據(jù)。DS1302由VCC1或VCC2 兩者中較大者供電。當(dāng)VCC2大于VCC1+0.2V時(shí)，VCC2給DS1302供電。當(dāng)VCC2小于VCC1時(shí)，DS1302由VCC1供電。DS1302在每次進(jìn)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；讀/寫時(shí)序如下圖5所示。表-1為DS1302的控制字，此控制字的位7必須置1，若為0則不能對DS1302進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。

20、對于位6，若對時(shí)間進(jìn)行讀/寫時(shí)，CK=0，對程序進(jìn)行讀/寫時(shí)RAM=1。位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進(jìn)行讀操作時(shí)，該位為1；進(jìn)行寫操作時(shí)，該位為0?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。表-2為DS1302的日歷、時(shí)間寄存器容：“CH”是時(shí)鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時(shí)，時(shí)鐘開始運(yùn)行?！癢P”是寫保護(hù)位，在任何的對時(shí)鐘和RAM的寫操作之前，“WP”必須為0。當(dāng)“WP”為1時(shí)，寫保護(hù)位防止對任一寄存器的寫操作。2、DS1302的控制字DS1302的控制字如表2所示?？刂谱止?jié)的高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能

21、把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果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)；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為1表示進(jìn)行讀操作，為0表示進(jìn)行寫操作。控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。表1 DS1302的控制字格式 1 RAM/CKA4A3A2A1A0RD/WR3.3溫度芯片DS18B20接口設(shè)計(jì)與性能分析3.3.1 DS18B20性能簡介1.DS18B20的主要特性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)的熱敏電阻等元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式?，F(xiàn)場溫

22、度直接以"一線總線"的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V5.5V的電壓圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。其性能特點(diǎn)可歸納如下：1.獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；2.測溫圍在-55到125，分辨率最大可達(dá)0.0625；3.采用了3線制與單片機(jī)相連，減少了外部硬件電路；4.零待機(jī)功耗；5.可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓圍在3.0V-5.5V；6.用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置；7.報(bào)警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件； 8.負(fù)電壓特性

23、，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會因發(fā)熱燒毀，只是不能正常工作。2.DS18B20工作原理   DS18B20的讀寫時(shí)序和測溫原理與DS1820一樣，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。 DS18B20測溫原理如圖5所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器

24、的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖5中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。LSB位置/清除增加計(jì)數(shù)器1斜率累加器計(jì)數(shù)比較器溫度寄存器減到0預(yù)置計(jì)數(shù)器2減到0停止預(yù)置低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振圖8 DS18B20測溫原3.3.2 DS18B20接口電路設(shè)計(jì)如6圖所示，該系統(tǒng)中采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，具有測量精度高，電路連接簡單特點(diǎn)，此類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，用P3.7與DS

25、18B20的DQ口連接，Vcc接電源，GND接地。DS18B20的工作電流約為1mA，VCC一般為5V，則電阻R=5V/1mA=5K，目前用的電阻一般不是可調(diào)電阻，只是固定阻值，市場上有的就那么幾個(gè)型號。其中DS18B20接有電源，則需要一個(gè)上拉即可穩(wěn)定的工作。這個(gè)電阻通常比較大，我們選擇10K電阻的來起到上拉作用，使之為高電平，使后續(xù)電路保護(hù)。圖9 溫度傳感器DS18B20接口3.4LCD顯示模塊3.4.1 LCD1602的特性與使用說明1 LCD1602的接口信號說明如表3表3 LCD1602的接口信號編號引腳符號功能說明編號引腳符號功能說明1VSS電源地9D2DATA I/O2VDD電源

26、正極10D3DATA I/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4DATA I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5DATA I/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6DATA I/O6E使能信號14D7DATA I/O7D0DATA I/O15BLA背光正極8D1DATA I/O16BLK背光負(fù)極2 基本操作時(shí)序如下：1）讀狀態(tài)：RS=L，RW=H，E=H2）寫指令：RS=L，RW=L，D0D7=指令碼，E=高脈沖3）讀數(shù)據(jù)：RS=H，RW=H，E=H4）寫數(shù)據(jù)：RS=H，RW=L，D0D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖3 初始化設(shè)置1）顯示模式設(shè)置如表5：表4 顯示模式設(shè)置指令碼功能00111000設(shè)

27、置16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口2） 顯示開/關(guān)與光標(biāo)設(shè)置如表6：表7 顯示開/關(guān)與光標(biāo)設(shè)置指令碼功能00001DCBD=1開顯示；D=0關(guān)顯示C=1顯示光標(biāo)；C=0不顯示光標(biāo)B=1光標(biāo)閃爍；B=0光標(biāo)不顯示000001NSN=1當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加一，且光標(biāo)加一N=0當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減一，且光標(biāo)減一S=1當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏顯示左移（N=1）3.4.2 LCD1602與MCU的接口電路LCD的D0D7分別接單片機(jī)的的P0口，作為數(shù)據(jù)線，因?yàn)镻0口部沒有上拉電阻，所以外部另外加上4.7K的上拉電阻；P2.5P2.7分別接LCD的RS、RW、E三個(gè)控制管腳；RV1用來調(diào)節(jié)

28、LCD的顯示灰度；BLK、BLA為背光的陰極和陽極，接上相應(yīng)電平即點(diǎn)亮背光燈。如圖18圖10 顯示電路其中1602的第3腳接10K與1.5K的串聯(lián)電阻起到分壓作用，能夠調(diào)節(jié)第一行與第二行亮度對比。第16接個(gè)三極管的作用放大，是為了能夠讓液晶顯示器的背光燈亮起，從而在夜間也能觀看萬年歷。3.5按鍵模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)用到了4個(gè)按鍵，其中一個(gè)用作系統(tǒng)手動復(fù)位，另外4個(gè)采用獨(dú)立按鍵，該種接法查詢簡單，程序處理簡單,可節(jié)省CPU資源，按鍵電路如圖19所示，4個(gè)獨(dú)立按鍵分別與STC89C52的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3接口相連。圖11 按鍵電路對以上4個(gè)按鍵作簡要說明：K1SET 鍵，K2UP鍵，

29、K3DOWN鍵，K4OUT/STOP鍵。SET 鍵：按下SET鍵進(jìn)入時(shí)間校準(zhǔn)狀態(tài)，按一下進(jìn)入秒調(diào)整，兩下分調(diào)整，依此類推可進(jìn)行各年月日，時(shí)分秒以與星期的校準(zhǔn)；UP鍵：當(dāng)SET鍵按下時(shí)，UP進(jìn)行SET選定項(xiàng)（如：小時(shí)）的加操作;DOWN鍵：當(dāng)SET鍵按下時(shí)，DOWN進(jìn)行SET選定項(xiàng)（如：小時(shí)）的減操作；OUT鍵：當(dāng)OUT鍵按下時(shí)，此鍵功能為退出校準(zhǔn)功能，進(jìn)入下一模式，顯示溫度值和上下限的溫度值。3 詳細(xì)設(shè)計(jì)與仿真電子萬年歷的功能是在程序控制下實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法與硬件設(shè)計(jì)相對應(yīng)，按整體功能分成多個(gè)不同的程序模塊，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試，最后通過主程序?qū)⒏鞒绦蚰K連接起來。這樣有利于程序

30、修改和調(diào)試，增強(qiáng)了程序的可移植性。本系統(tǒng)的軟件部分主要要進(jìn)行公歷計(jì)算程序設(shè)計(jì)，溫度測量程序設(shè)計(jì)，按鍵的掃描輸入等。程序開始運(yùn)行后首先要進(jìn)行初始化，把單片機(jī)的各引腳的狀態(tài)按程序里面的初始化命令進(jìn)行初始化，初始化完成后運(yùn)行溫度測量程序，讀取出溫度傳感器測量出來的溫度，然后運(yùn)行公歷計(jì)算程序，得到公歷的時(shí)間、日期信息。3.1 proteus仿真運(yùn)用proteus軟件對系統(tǒng)進(jìn)行仿真，具體粘土如下圖所示：圖12系統(tǒng)仿真圖將代碼燒錄到51單片機(jī)中，可以觀察到時(shí)間以與溫度，還有溫馨小提示，具體如系統(tǒng)仿真運(yùn)行圖：圖12系統(tǒng)仿真運(yùn)行圖可以看到，系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)都正常，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，具有時(shí)間顯示以與溫度顯示的功能。3.2主程序流程圖的設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖13：系統(tǒng)啟動，進(jìn)行初