电子台历的设计与实现Word下载.docx
《电子台历的设计与实现Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子台历的设计与实现Word下载.docx（36页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
而今，随着时期进展，挂历大有美人迟暮之感。
据调查发觉90%的家庭表示今年将可不能去买挂历；
其中50%的市民家庭的挂历是单位发或他人送；
但这50%的市民表示，若是单位不发、他人不送，自己可不能主动去买。
那么是什么让本设计的传统如此疲软呢？
众所周知，传统挂历最大的功能是查看日期，装饰第二，作为礼物那么是最后。
近些年随着生活水平的提高，人们获知日期的途径已愈来愈多。
据中国社会调查事务所（SSIC）在北京、上海等地对265位居民进行的运算机辅助调查显示（此项调查为多项选择题）：
有68%的被访者看日历，有62%的被访者看台历（其中有21%的被访者利用的是电子台历）；
有58%的被访者看呼机；
有27%的被访者看电话；
有20%的被访者看腕表；
有14%的被访者看街上的显示牌；
有33%的被访者看电视；
有60%的被访者看报纸；
有16%的被访者听广播；
有42%的被访者上网；
有12%的被访者向他人探问。
由此说明，挂历有效功能的弱化直接致使了挂历市场的”疲软”。
那么，曾经被认同的装饰功能呢？
回答也是不是定的。
很多人已经明确表示，明年不挂挂历。
因为消费者以为花专门大力气装修的屋子，有谁情愿在墙上打个眼儿挂挂历呢？
阻碍美观不说，还很俗气。
至于礼物功能，大多数消费者都以为此刻用挂历当礼物有点不够档次。
随着电子科技的不断进展，传统的挂历已被一些高级的电子台历所取代，与传统的挂历相较，电子台历融合了挂历和时钟的优势，能日夜清楚显示，集年、月、日、时、分、秒、日期、农历、气温于一体，外观新颖，造型别具一格。
除此之外由于挂历制作本钱相对较高，挂历的销售价钱也大多在１5——30元之间，而一个电子台历的价钱也在这之间，可是挂历只能用一年，而电子台历那么不一样，由于它能够自动识别闰年、公历、农历、大小月份、农历，礼拜能自动对应公历不必调整。
对假设干年前后的日期都能够查询，但考虑到其寿命缘故，至少也可用5—8年。
在价钱相差不大的情形下，电子台历的性价比显然要高的多，就其阅读功能而言，电子台历阅读起来加倍方便，同时他还有闹铃和显示温度的功能，这比传统的挂历要壮大的多。
其实现的方式也很简单，用一个单片机和LCD液晶显示器就能够够实现，由此可见，电子台历的市场经济开发价值要比挂历要高的多，电子台历取代传统的挂历已成为不可招架的趋势。
因此开发一个电子台历就必需要了解单片机和LCD夜晶显示器的原理和功能等，下面一节本设计将简单介绍一下单片机和液晶显示器。
（二）本设计的目的和意义
一、在学习了《数字电子技术》和《单片机原理及接口技术》课程后，为了加深对理论知识的明白得，学习理论知识在实际中的运用，培育动手能力和解决实际问题的体会让学生接触专历时钟芯片DS1302，并会用DS1302芯片开发时钟模块，应用到其他系统中去。
熟悉WAVE软件调试程序和仿真.
二、通过实验提高对单片机的熟悉；
3、通过实验提高焊接、布局、电路检查能力；
4、通过实验提高软件调试能力；
五、进一步熟悉和把握单片机的结构及工作原理。
六、通过课程设计，把握以单片机核心的电路设计的大体方式和技术，了解表关电路参数的计算方式。
7、通过实际程序设计和调试，慢慢把握模块化程序设计方式和调试技术。
八、通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整进程，使学生了解开发一单片机应用系统的全进程，为尔后从事相应打下基础。
（三）本设计的要求
一、大体要求
（1）具有年、月、日、礼拜、时、分、秒等功能；
（2）时刻与阴、阳历能够自动关联；
（3）有温度计功能；
（4）具有年、月、日、礼拜、时、分、秒校准功能；
二、创新要求
（1）具有上、下课响铃功能；
（2）具有防御报警功能；
（四）方案选择与实验大体原理
一、方案选择
①单片机芯片的选择方案和论证：
方案一：
采纳89C51芯片作为硬件核心，采纳FlashROM，内部具有4KBROM存储空间，能于3V的超低压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，可是运用于电路设计中时由于不具有ISP在线编程技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成必然的损坏。
方案二：
采纳AT89S52，片内ROM全都采纳FlashROM；
能以3V的超底压工作；
同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KBROM存储空间，一样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，因此可不能对芯片造成损坏，因此选择采纳AT89S52作为主操纵系统。
②显示模块选择方案和论证：
采纳LED液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能壮大，可显示大量文字，图形，显示多样，清楚可见，可是价钱昂贵，需要的接口线多，因此在此设计中不采纳LED液晶显示屏.
采纳点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，关于显示文字比较适合，如采纳在显示数字显得太浪费，且价钱也相对较高，因此也不用此种作为显示.
方案三：
采纳LED数码管动态扫描，LED数码管价钱适中，关于显示数字最适合，而且采纳动态扫描法与单片机连接时，占用的单片机口线少。
因此采纳了LED数码管作为显示。
③时钟芯片的选择方案和论证：
直接采纳单片机按时计数器提供秒信号，利用程序实现年、月、日、礼拜、时、分、秒计数。
采纳此种方案尽管减少芯片的利用，节约本钱，可是，实现的时刻误差较大。
因此不采纳此方案。
采纳DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年和闰年补偿的年进行计数，而且精度高，位的RAM做为数据暂存区，工作电压～范围内，时耗电小于300mA.
④温度传感器的选择方案与论证：
利用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度转变而转变的特性，搜集这两个电阻转变的分压值，并进行A/D转换。
此设计方案需用A/D转换电路，增加硬件本钱而且热敏电阻的感温特性曲线并非是严格线性的，会产生较大的测量误差。
采纳数字式温度传感器DS18B20，此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，能够去除A/D模块，降低硬件本钱，简化系统电路。
另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优势。
⑤电路设计最终方案决定
综上各方案所述，对这次作品的方案选定：
采纳AT89S52作为主操纵系统；
DS1302提供时钟；
数字式温度传感器；
LED数码管动态扫描作为显示。
二、实验大体原理
依照系统设计功能的要求，初步确信设计系统由主控模块、时钟模块、显示模块、键盘接口模块、温度搜集模块共5个模块组成，电路系统组成框图如图1所示。
主芯片AT89S52，片内ROM全都采纳FlashROM；
同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KBROM存储空间，具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，因此可不能对芯片造成损坏。
时钟芯片利用美国DALLAs公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实不时钟DSl302。
采纳DSl302作为要紧计时芯片，能够做到计时准确。
更重要的是，DSl302能够在很小电流的后备电源（2．5—5．5v电源，在2．5v时耗电小于300nA）下继续计时，并可编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，能够保证后备电源大体不耗电。
显示模块采纳LED数码管动态扫描，键输入采纳查询法实现调整功能，与单片机连接时，占用的单片机口线少。
数字式温度传感器DS18B20，此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，能够去除A/D模块，降低硬件本钱，简化系统电路。
二、系统的硬件设计与实现
（一）电路设计框图
图1电子万年历电路系统组成框图
（二）系统硬件概述
本电路是由AT89S52单片机为操纵核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；
时钟电路由DS1302提供，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实不时钟电路，它能够对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为～。
采纳三线接口与CPU进行同步通信，并可采纳突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302内部有一个31*8的用于临时性寄存数据的RAM寄放器。
可产生年、月、日、周日、时、分、秒，具有利用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保留功能；
温度的搜集由DS18B20组成；
显示部份由21个数码管，741S138、741S47译码器组成。
利用动态扫描显示方式对数字的显示。
（三）要紧单元电路的设计
一、单片机主操纵模块的设计
AT89S52单片机为40引脚双列直插芯片，有四个I/O口P0，P1，P2，P3，MCS-51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P一、P二、P3），每一条I/O线都能独立地作输出或输入。
单片机的最小系统如以下图所示，18引脚和19引脚接时钟电路，XTAL1接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出。
第9引脚为复位输入端，接上电容，电阻及开关后够上电复位电路，20引脚为接地端，40引脚为电源端。
如图2所示：
图2主操纵系统
二、时钟电路DSl302
DS1302是美国DALLAS公司推出的低功耗时钟芯片。
它能够对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。
DS1302用于数据记录，专门是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与显现该数据的时刻同时记录。
这种记录对长时刻的持续测控系统结果的分析和对异样数据显现的缘故的查找有重要意义。
在测量操纵系统中，专门是长时刻无人职守的测控系统中，常常需要记录某些具有特殊意义的数据及其显现的时刻。
记录及分析这些特殊意义的数据，对测控系统的性能分析及正常运行具有重要的意义。
传统的数据记录方式是隔时采样或按时采样，没有具体的时刻记录，因此只能记录数据而无法准确记录其显现的时刻；
假设采纳单片机计时，一方面需要采纳计数器，占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，一样花费单片机的资源，而且某些测控系统可能不许诺。
而在系统中采纳DS1302那么能专门好地解决那个问题。
DS1302工作电压宽达～。
DS1302内部有一个31×
8的用于临时性寄存数据的RAM寄放器。
DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源／后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。
（1）DS1302的结构及工作原理
图示出DS1302的引脚排列及内部结构图，其中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。
在主电源关闭的情形下，也能维持时钟的持续运行。
DS1302由Vcc1或Vcc2二者中的较大者供电。
当Vcc2大于Vcc1＋时，Vcc2给DS1302供电。
当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。
X1和X2是振荡源，外接晶振。
RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
RST输入有两种功能：
第一，RST接通操纵逻辑，许诺地址/命令序列送入移位寄放器；
第二，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手腕。
当RST为高电平常，所有的数据传送被初始化，许诺对DS1302进行操作。
若是在传送进程中RST置为低电平，那么会终止这次数据传送，I/O引脚变成高阻态。
上电运行时，在Vcc≥之前，RST必需维持低电平。
只有在SCLK为低电平常，才能将RST置为高电平。
I/O为串行数据输入输出端（双向），后面有详细说明。
SCLK始终是输入端。
图3DS1302管脚图及内部结
（2）DS1302的操纵字，如图4所示：
图4操纵字节的含义
DS1302的操纵字节说明如下：
操纵字节的最高有效位（位7）必需是逻辑1，若是它为0，那么不能把数据写入到DS1302中；
（位6）若是为0，那么表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；
（位５）至（位1）指示操作单元的地址；
最低有效位（位0）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，操纵字节老是从最低位开始输出。
（3）复位
通过把
输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
输入有两种功能：
第一，
接通操纵逻辑，许诺地址／命令序列送入移位寄放器；
第二，
提供了终止字节或多字节数据的传送手腕。
当
为高电平常，所有的数据传送被初始化，许诺对DS1302进行操作。
若是在传送进程中置
为低电平，那么会终止这次数据传送，而且I/O引脚变成高阻态。
上电运行时，在Vcc≥之前，
必需维持低电平。
（4）数据输入输出
在操纵指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。
一样，在紧跟8位的操纵指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位至高位7，数据读写时序见图5：
图5数据读写时序
（5）DS1302的寄放器
DS1302共有12个寄放器，其中有7个寄放器与日历、时钟相关，寄存的数据位为BCD码形式。
其日历、时刻寄放器及其操纵字见表1
表1：
另外，DS1302还有年份寄放器、操纵寄放器、充电寄放器、时钟突发寄放器及与RAM相关的寄放器等。
时钟突发寄放器可一次性顺序读写除充电寄放器外的所有寄放器内容。
DS1302与RAM相关的寄放器分为两类，一类是单个RAM单元，共31个，每一个单元组态为一个8位的字节，其命令操纵字为COH~FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；
再一类为突发方式下的RAM寄放器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令操纵字为FEH（写）、FFH（读）。
（6）DS1302在测量系统中的硬件电路
DS1302与CPU的连接仅需要三条线，即SCLK（7）、I/O（6）、RST。
在单电源与电池供电的系统中提供低电源并提供低功率的电池备份。
在双电源系统中提供主电源，在这种运用方式下
连接到备份电源，以便在没有主电源的情形下能保留时刻信息和数据。
DS1302由
或
二者中的较大者供电。
当
大于Vcc1+时，Vcc2给DS1302供电。
小于
时，DS1302由
供电。
3、温度搜集模块
美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，在其内部利用了在板（ON-B0ARD）专利技术。
全数传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。
一线总线独特而且经济的特点，利用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
此刻，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。
使你能够充分发挥”一线总线”的优势。
目前DS18B20批量采购价钱仅10元左右。
特性：
（1）适应电压范围更宽，电压范围：
～，在寄生电源方式下可由数据线供电。
（2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处置器连接时仅需要一条口线即可实现微处置器与DS18B20的双向通信。
（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20能够并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。
（4）DS18B20在利用中不需要任何外围元件，全数传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内 。
（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±
℃。
（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度别离为℃、℃、℃和℃，可实现高精度测温。
（7）在9位分辨率时最多在内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。
（8）测量结果直接输出数字温度信号，以”一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。
（9）负压特性：
电源极性接反时，芯片可不能因发烧而烧毁，但不能正常工作。
DS18B20的外形和内部结构：
DS18B20内部结构要紧由四部份组成：
64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温
报警触发器TH和TL、配置寄放器。
DS18B20的外形及管脚排列如图6：
图6DS18B20的外形及管脚排列
DS18B20引脚概念：
（1）DQ为数字信号输入/输出端：
（2）GND为电源地
（3）VDD为外接供电电源，输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
DS18B20工作原理：
DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是取得的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延不时刻由2s减为750ms。
DS18B20测温原理如图3所示。
图中低温度系数晶振的振荡频率受温度阻碍很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。
高温度系数晶振随温度转变其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。
计数器1和温度寄放器被预置在－55℃所对应的一个基数值。
计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄放器的值将加1，计数器1的预置将从头被装入，计数器1从头开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄放器值的累加，现在温度寄放器中的数值即为所测温度。
图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温进程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值四个要紧的数据部件：
（1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它能够看做是该DS18B20的地址序列码。
64位光刻ROM的排列是：
开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。
光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，如此就能够够实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
（2）DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：
用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以℃/LSB形式表达，其中S为符号位。
这是12位转化后取得的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，若是测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于即可取得实际温度；
若是温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于即可取得实际温度。
例如+125℃的数字输出为07D0H，+℃的数字输出为0191H，℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H。
（3）DS18B20温度传感器的存储器
DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM，后者寄存高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄
（4）配置寄放器
该字节列位的意义如下：
表2：
配置寄放器结构
低五位一直都是”1”，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式仍是在测试模式。
在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。
R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：
（DS18B20出厂时被设置为1
升级会员 