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1、 桂 林 理 工 大 学 信 息 科 学 与 工 程 学 院 “ 电 子 系 统 设 计 创 新 与 实 践 ” 课程设计（实习）报告 题 目： 具有温湿度测量功能的万年历设计 专业（方向）： 电子信息工程 班 级： 电信二班 指导老师 ： 蒋存波 2016年3月27日 目 次1. 绪论- 12. 总体设计方案- 2 2.1 技术方案比较- 2 2.2总体技术方案- 33. 硬件系统设计- 4 3.1 硬件总体原理框图- 4 3.2关键元件介绍- 4 3.2.1 LCD602显示屏- 4 3.2.3 DS1302时钟芯片- 7 3.2.2 SHT10温湿度感应器- 9 3.3 硬件设计- 10
2、 3.3.1 复位电路设计- 10 3.3.2 晶振电路设计- 10 3.3.3 时钟芯片电路设计- 10 3.3.4 温湿度感应器模块电路设计- 11 3.3.5 按键模块电路设计- 11 3.3.6 LCD1602显示模块电路设计- 11 3.3.7 电量检测报警电路设计- 12 3.3.8 蜂鸣器报警电路设计- 12 3.3.6 总体电路原理图- 124. 软件系统设计- 13 4.1 软件功能设计- 13 4.2 程序设计总体方案- 13 4.2.1 总体设计思路- 13 4.2.2 程序流程框图- 13 4.3 程序的实现- 145. 装置样机的制作与调试- 226. 实验测试- 2
3、37. 总结- 24参考文献- 25 1. 绪论 二十一世纪的今天，最具代表性的计时产品就是电子万年历，它是近代世界钟表业界的第三次革命。第一次是摆和摆轮游丝的发明，相对稳定的机械振荡频率源使钟表的走时差从分级缩小到秒级，代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械钟或表。第二次革命是石英晶体振荡器的应用，发明了走时精度更高的石英电子钟表，使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。第三次革命就是单片机数码计时技术的应用（电子万年历），使计时产品的走时 日差从分级缩小到1/600万秒，从原有传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式，直观明了，并增加了全自动日期、星期、温度以及其 他日常附属信
4、息的显示功能，它更符合消费者的生活需求！因此，电子万年历的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步。 如今电子万年历飞 入了寻常百姓家，而且以不断智能的方式增加着，大多数都添加了温度和湿度检测显示功能，通过利用单片机的控制还可以设计出各种各样的显示或报警功能等。挂式、台式以及带装饰画面等丰富的电子万年历数不胜数，不但满足了精准的计时需求，还将计时带上了科技时尚的味道。单片机技术所应用的功 能控制芯片可进行多种功能的设置，如闹钟、报时、日历查询、语音等；并改善了很多原有石英钟不能解决的问题，例如：数字夜光显示、数据存储以及全自动温度 检测等功能；这给传统计时消费带来了新的动力，越来越多的消费者选择了电
5、子万年历。1.1 题目 具有温湿度测量功能的万年历设计1.2 研究目标与意义（1）总体目标 1）实现万年历功能； 2) 具有闹钟功能，能设定三个闹钟时间，每个时间都可以设定一周的那一 天报警； 3）具有温度和湿度测量功能； 4）利用LCD显示：年、月、日、星期、时间、温度、湿度； 5）具有年、月、日、星期、时间、闹钟等设定功能，尽量方便且使用最少 的按键完成功能； 6）具有电池电量检测、低电量报警功能； 7）电池供电；（2）研究意义 设计电子万年历不仅能在生活中得到实用，而且还可以增加自己的动手能力和实践能力，往里面增加不少功能还可以学到很多东西，不断地提高自己的知识面，不断地将实际理论知识应
6、用到生活中，真正地做到理论与实践相结合，更具有实习设计研究意义。1.3 相关技术的现状万年历是采用独立芯片控制内部数据运行，以LED夜光数码或LCD显示日期、时间、星期、节气倒计，以及温度等日常信息，糅合了多项先进电子技术及现代经典工艺打造的现代 数码计时产品。其内部电子板硬件与软件，硬件与硬件之间的兼容性，表现为LED数码的驱动是静态或动态，显示为是否出现闪动，断笔等情况；具有防震，防 火，防暴等情况；产品有多种系列，多种规格，产品的材料也分有玻璃，塑料，铝合金等。电子万年历技术已经进入了优化人-家庭-环境的整体关系的阶段，它向 着超微型、超高效以及集成电路的微型化方向发展。目前，市场上出售
7、的数字万年历品种很多， 其中大部分是基于单片机技术设计的电子系统。它们一般由输入脉冲电路、单片机、晶振和复位电路、外路存储器电路和LED显示电路组成。当今，数字万年历主要用于计时、自动报时，定时，日期查询以及自动控制等方面。由于单片机技术以及数字集成电路技术的发展，如今的数字万年历系统具有体积小、计时准确、耗电省、维护方便、性能稳定、走时准确、携带方便等优点。另外，现在市场上已有现成的数字万年历集成电路芯片出售而且价格便宜，使用也很方便。2. 总体技术方案2.1 技术方案比较2.1.1 单片机芯片方案一MSP430系列单片机是是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具
8、有精简指令集（RISC）的混合信号处理器，是一个16位的单片机，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。适用于一些低功耗、集成度高的设计适用。方案二89C52系列单片机是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用ATMEL公司可靠的CMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了CMOS的高速和高密度技术及CMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构
9、和指令系统，属于89C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。89C52内置8位中央处理单元、512字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。89C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形
10、式。对于一些基本日常生活实用功能比较方便。所以这里我选择了方案二89C51系列单片机。2.1.2 时钟芯片方案一直接采用单片机内部定时计数器提供秒信号，利用软件程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。方案二DS1302是由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能，精确度比较高。所以采用方案二DS1302S时钟芯片2.1.3 显示模块方案一LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关 ，灯球刚开始全是蓝光
11、的，后面再加上荧光粉，根据用户的不同需要，调节出不同的光色，广泛使用的有红、绿、蓝、黄四种。由于LED工作电压低（仅 1.24.0V），能主动发光且有一定亮度 ，亮度又能用电压（或电流）调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长（10 万小时），所以在大型的显示设备中，尚无其他的显示方式与LED显示方式匹敌。方案二液晶显示屏（LCD）用于数字型钟表和许多便携式计算机的一种显示器类型。LCD显示使用了两片极化材料，在它们之间是液体水晶溶液。电流通过该液体时会 使水晶重新排列，以使光线无法透过它们。因此，每个水晶就像百叶窗，既能允许光线穿过又能挡住光线。液晶显示器（LCD）目前科技信息产品都朝着轻、薄、 短、小的目标发展，在计算机周边中拥有悠久历史的显示器产品当然也不例外。在便于携带与搬运为前题之下，传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示 板等等，皆受制于体积过大或耗电量甚巨等因素，无法达成使用者的实际需求。而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流，无论是直角显示、低耗电量、 体积小、还是零
