可调数码日历钟毕业论文

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1、1概述河南理工大学毕业设计论文可调数码日历钟毕业论文1、概述1.1 毕业设计的选题背景及制作意义1.1.1 毕业设计的选题背景单片机以其体积小、编程灵活、控制功能强大、价格低廉等特点被广泛地 应用在各种电子电器产品中。单片机技术的出现和发展带来了电子技术和控制 领域的一场革命。单片机课程作为职业院校电子信息类专业一门重要的基础课程，它既是一门 很有实用价值、实践性很强且很有趣味性的课程，同时它又是一门集硬件电路设 计与软件编程于一体的学科，既要求我们有较好的电工电子技术基础知识，又要 求有一定的逻辑思维和软件开发（编程）能力。通过近几年对单片机的学习，我 已掌握单片机的基本知识，并具备了单片机

2、应用系统的初步开发能力。即将毕业 之际，为了将自己所掌握的知识与实际应用结合起来， 进一步提高工程实践能力， 同时也对自己所学知识作以总结及高度概括向老师汇报，我决定将我的毕业设计 课题选作基于 51 单片机的可调数码日历钟的设计与制作，并以此向老师作毕业 汇报。1.1.2 毕业设计的制作意义数码日历钟是实际生活中应用较多的一个电子计时产品，广泛地应用在酒 店、宾馆、车站、家庭及办公室中，可供人们查询日期、星期，掌握当前时间 及环境温度。在上述背景下，需要我运用近几年在学校学到的单片机知识及开发技巧设计 和制作出一个功能完善的可调数码日历钟。通过这个设计的制作，必将进一步提 高我的工程实践能力

3、和单片机应用系统开发能力，将我所学到的理论知识与实际 应用结合起来，做到理论与实践相结合，同时也能对我高职阶段所学知识作以梳 理和总结。这是一个非常实用的设计与制作，成本低廉，若将它稍加改进安装在 镜框或其它工艺品中，则更加实用。如能进一步完善其功能，具有一定的实际推 广使用价值。1.2 数码日历钟的功能要求本设计制作出来的数码日历钟要求能在 12864 液晶显示屏上显示出年月日及 对应的星期几，当前时间及环境。而且要求日期和时间可通过按键调整，当日期 调整时，通过相应算法自动实现星期几的调整，无论是否闰年、任何月份，当日 期调整时都保证不会出现非法的日期。本设计制作出来的数码日历钟显示如图

4、1-1所示。2014年04月19日星期六药时30分00秒当前温度，16. 0C图i-i 毕业设计作品一一数码日历钟的显示效果图1.3本设计制作的主要内容本设计制作需要完成的主要内容有：(1) 对设计与制作任务进行分析、分解；(2) 对设计与制作方案进行可行性论证，选择一种较为现实可行的方案；(3) 根据所选方案列出所需硬件元器件、制作与调试工具(软硬件)清单；(4) 准备制作与调试工具(软硬件)，照单购买所需元器件并进行逐一测试， 保证完好；(5) 根据所选方案，画出硬件电路原理图；(6) 逐一完成每个软件模块的编写与调试，最终编译生成目标程序；(7) 整机联调。在Proteus中进行软件仿真

5、，直至实现所有预先设定的功能 要求。(8) 根据硬件电路原理图搭建电路，并进行电路焊接；(9) 对硬件电路进行测试与调试，保证无虚焊、短路等故障，将目标程序写 入单片机，再次整机联调(实物)；(10) 完成毕业设计论文的撰写，提交完整的毕业设计作品，由指导老师审阅, 完成毕业设计论文答辩。#河南理工大学毕业设计论文2数码日历钟的设计与制作任务分析2、数码日历钟的设计与制作任务分析2.1数码日历钟的设计与制作任务的分析与分解本设计任务比较复杂，要考虑的问题很多，故需对设计与制作任务进行分 析和分解，使分解后的每一个子任务都在能够容易解决的范围之内。为此，通 过对本设计任务的分析，将其按硬件和软件

6、两个方面各分解为几个模块。它们 分别是：(1)硬件 根据所选方案画出硬件电路原理图； 根据所选方案，列出所需硬件元器件、制作与调试工具清单(软硬件)； 准备制作与调试工具(软硬件)； 照单购买所需元器件并进行逐一测试，保证完好； 根据硬件电路原理图搭建电路，并进行电路焊接； 对硬件电路进行测试与调试，保证无虚焊、短路等故障；软件 12864液晶的显示，编写12864液晶的基础显示函数； 根据已知日期推算出相应的星期几； 利用实时时钟芯片DS1302提供日期和时间，从而实现电子钟功能； 编写按键扫描程序，能够识别按键，并通过相应的按键调整年份、月份、 日期、时、分； 数字温度传感器18B20的使

7、用； 所测温度结果数据的处理及显示。2.2设计方案的论证及选择(1)硬件方面： 主控模块：单片机芯片的选择：考虑到本程序较为复杂，目标程序可能占用存储空间 较大，故应选择程序存储器容量稍大一些的单片机芯片较好，但又要顾及尽量 降低成本，程序开发、调试、载入方便。综合考虑，决定选用目前占有较大市 场份额、技术成熟、资料丰富的 Atmel公司生产的AT89S52单片机。晶振的选择：由于本设计中读取时间和温度的时刻由定时/计数器控制，为便于计算定时/计数器的初值和定时时长，故采用稳定性较高的、固有振荡频率 为12MHz的石英晶体振荡器。显示模块：显示模块既可采用数码管显示，也可采用液晶显示。数码管的

8、优点是价格便 宜，显示亮度高，但它也有不少不足之处：当显示的信息量较大时，所用数码管 较多，接口电路复杂，编程麻烦；而且其体积较大，不宜用于便携式产品，显示 也不够美观；当其中某一段出现劣化而不能正常显示时，需整体更换。图形液晶 显示模块的优点是价格适中，与单片机的接口电路简单，便于编程控制其显示， 体积小、质量轻、功耗低（功率为 10mW, 5V电源供电、工作电流只有2mA）、 寿命长、可靠性高、显示操作简单，显示美观，且显示的信息量大，特别适合用 于便携式电子产品中作显示器件。故本设计中的显示模块决定采用12864点阵图形液晶显示器。实时时钟模块：我们固然可以利用单片机本身自带的定时 /计

9、数器提供秒信号实现电子日历 钟，但这过于消耗单片机资源，且由于中断响应影响到时钟的精度，而且一旦主 机掉电后重新启动时系统的时间日期必将再次初始化，每次上电后必须重新调整 日期和时间初始值。本设计决定采用美国Dallas半导体公司的DS1302实时时钟芯片实现日历钟功能。DS1302可以在主机掉电后由后备电源为其供电，从而保 证日期和时间在主机掉电后依旧保持运行，不需每次上电调整。而且DS1302还提供了为后备电源涓流充电的功能。DS1302自身还有31个字节的RAM空间，可以存储其他数据，从而为系统功能进一步拓展提供了空间。温度测量模块：温度测量模块当然可以采用较为简单的热敏电阻，其阻值会随

10、着周围环境温 度的变化而变化。热敏电阻的优点是电路及其工作原理都较为简单，但其测量结 果为模拟量，要让单片机去处理其测量结果，需通过 ADC （模数转换器）电路， 这样又增加了不少成本，且需熟悉 ADC与单片机的接口电路及其编程，这就增 加了开发的难度和时间，比较麻烦。当然也可采用模拟温度传感器，如LM35，它测得的结果同样是模拟量，也需通过 A/D转换，单片机才能处理，既提高了开 发成本，又增加了开发难度，故本设计放弃采用以上这两种方案，决定采用 DALLAS公司的“一线式”接口的数字化温度传感器DS18B20相比热敏电阻，该传感器的优点是可谓多多：首先，它与单片机的接口非常简单，只需一根线

11、即 可实现和单片机之间的数据传输。测温范围为55 C+ 125 C,固有测温分辨率0.5 C。具有耐磨耐碰，体积小，工作电源：35V/DC。非常适合要求。按键调整控制模块：为了便于用户识记各按键的功能，本设计中只用 3个按键来实现对日期和时 间的调整。由于所用按键数目较少，为便于编程，按键采用独立式按键的接法，独 立式按键接口电路简单，编程方便。硬件系统的组成框图如图2-1所示:图2-1数码日历钟硬件系统组成框图(2)软件方面：编程语言选择：考虑到本设计任务较为复杂，C语言的模块化程序设计思想能够较好地解决这个问题，且用C语言编写程序，开发效率高，生成的目标代码质量也较高，执行效率高，综上所述

12、，故本设计任务采用C语言编程。编译环境软件选择：本设计选用目前单片机应用系统开发使用最泛的集成开发编译软件一一Keil公司的Keil C ,它既可用于汇编程言源程序的编辑、编译，生成目标程序，也可 用于C语言源程序的编辑、编译、连接并生成目标代码。仿真软件选择：在焊接硬件电路之前，为避免不必要的麻烦，要对本设计系统进行软件仿真， 直到仿真运行无误后，再焊接元器件，搭建本设计硬件电路。本设计选用目前单 片机应用系统仿真中最受欢迎的一款软件英国Labce nter Electro nics公司开发的电子电路设计与仿真软件一一 Proteus。它包括ISISARES等软件模块，ARES 模块主要用来

13、完成PCB的设计，而ISIS模块用来完成电路原理图的制图与仿真。 Proteus的软件仿真基于VSM技术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就 在于它能仿真大量的单片机芯片以及单片机外围电路，例如键盘、LED LCD等等。 通过Proteus软件的使用，我们能够轻易地获得一个功能齐全、实用方便的单片 机实验室。Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了具有和其它EDA工具一样的原理图制图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能 在于其电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚 拟原型上编程，并实现软件源码级别的实时调试，如果显示及输出，还能看

14、到运 行后输入输出的效果，此外系统还配置有丰富的虚拟仪器，如示波器、逻辑分析 仪等。-#-河南理工大学毕业设计论文3相关知识链接3、相关知识链接3.1 51单片机简介3.1.1 51单片机简介单片机就是将中央处理器（CPU）、存储器（包括程序存储器ROM和数据存 储器RAM ）、I/O接口电路、定时/计数器、中断系统和时钟电路等计算机基本部 件集成在一块芯片上，具有独特功能的单片微型计算机（Single Chip Microcomputer，简写为SCM）。由于其体积小，主要应用在控制领域，所以又被 称为微控制器（Micro Controller Unit，简写为MCU ）。单片机出现的历史并

15、不长，其前身起源于上世纪70年代研制成功的微处理器（利用大规模集成电路制造技术将计算机的运算器和控制器集成为一体）。作为一门非常有前途的计算机技术，单片机一经出现就迅速发展起来。一路走来，单 片机的性能在不断提高，存储容量也在不断增大，而体积、价格、功耗却在不断 降低。由于其体积小、控制功能强大、编程灵活、价格低廉，所以在控制领域得 到了广泛的应用。可以说，凡是与控制或简单计算有关的场合，都可以用单片机 来实现。目前，单片机已得到了大力推广和广泛应用，从工业控制系统到日常工 作和生活的方方面面，单片机的应用几乎无处不在。从形形色色的家用电器、电 子玩具、数码产品，到各种医疗器械、智能仪器仪表、通信设备，大到航空航天、 雷达、导弹等现代化武器装备，单片机的身影无处不在。复杂的工业控制系统中 甚至有上百台单片机在同时工作。单片机的应用从根本上改变了传统的控制系统的设计思想和设计方法，可以 说，单片机技术的出现和发展给现代电子技术和控制领域带来了一场新的革命。 以往由硬件电路实现的大部分控制功能现在都能够使用单片机通过软件方式来 实现，这种以软件取代硬件并能够提高系统性能的微控制技术，随着单片机应用 的推广普及，不断发展，日益完善。因此，学习单片机，掌握其应用和开发技术， 也成为当今职业院校电子信息专业的学生必须具备的