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1、泉 州 师 范 学 院 毕业论文（设计）题 目 家用电子万年历设计与制作 物信 学 院 电子信息科学与技术 专 业 07 级 1 班学生姓名 学 号 7 指导教师 职 称 助教 完成日期 2011年4月2日 教务处 制家用电子万年历设计与制作物信学院 电子信息科学与技术 070303027指导教师【摘 要】通过软硬件的结合，用单片机来控制整个系统的运行，单片机的程序用C语言来编写。实现显示年、月、日、星期、时、分、秒、闹铃、整点报时、显示温度等功能。此外本文介绍了系统的总体设计和各个功能模块以及系统原理。对家用电子万年历的未来提出自己的看法。【关键词】 STC89C52RC；DS1302;LC
2、D1602;DS18B20;家用电子万年历；单片机目录摘要3引言41.总体设计方案1.1 系统设计的基本要求41.2 系统设计方案41.2.1 单片机芯片的选择方案及论证41.2.2 时钟芯片的选择及论证41.2.3 显示模块的选择方案及论证51.2.4 按键的选择方案及论证51.2.5 温度传感器的选择方案及论证51.2.6 电压选择方案及论证51.2.7 电路设计最终方案决定52.系统硬件电路的设计2.1 电路设计结构方框图62.2 系统硬件概述62.3 主要单元电路的设计及元器件功能介绍62.31 主控制模块的设计62.32 DS1302时钟电路82.3 .3 DS18B20测温采集电路
3、102.3.4 LCD1602显示模块112.3.5 MC34063集成电路芯片器件112.4系统设计电路图123. 系统软件设计134.结果分析和误差检测135.设计总结14参考文献15附录一、电路PCB图16附录二、程序30 引言年历的发展见证了时代的变迁和科技的进步，它的存在给人们的生活带来了诸多的便利，逐渐成为了人们生活中不可少缺的家居用品。在日新月异的今天，家用电子产品迅速发展，家用电子万年历属于小型智能家用电子产品，是最具代表性的计时产品。它不再是书本形式的万年历。随着科技的发展，它逐渐受到人们的欢迎，单一的功能（显示时间）已不能满足市场和人们日常生活的需求，个性化、智能化、多功能
4、化是它们发展的趋势。本设计采用单片机控制来实现时钟日历的显示，具有实用、操作简单的特点。其应用广泛具有相当重要的现实意义，具有广阔的市场前景和实用价值。1.总体设计方案1.1系统设计的基本要求（1）具有显示年、月、日、星期、时、分、秒等功能（2）可用按键设置改变当前时间（3）具有整点报时功能（4）用LCD液晶显示时间（5）具有显示温度的功能（6）具有闹铃功能1.2系统设计方案1.2.1 单片机芯片的选择方案及论证 方案一：采用，它是拥有8位CMOS的微处理芯片，同时其功耗低、性能高。其主要特点有：可擦除1000次以上，数据保存10年等。 方案二：采用AT89C51单片机，其可用软件编程实现各种
5、算法和逻辑控制，能在3V的超低压工作，其主要特点有：体积小、功耗低，成本低等。但它不具备ISP在线编程技术。方案三：采用的是STC89C52芯片。与MCS-51单片机产品兼容，拥有8位CPU和在线系统可编程Flash，其主要特点有：功耗低、成本低、体积小、高速等。综上比较本次设计采用的是STC89C52芯片。STC89C52可以代替AT89C51，速度更快，功能更强，寿命更长。与FTC10F04单片机相比价格更低。其外型：拥有40个引脚，双列直插DIP-40。STC89C52还可以完成ISP在线编程功能，用伟福软件配带的STC-ISP V39软件可直接将编好的程序下载到STC89C52中，MC
6、U则可执行相应的功能，同时STC89C52芯片还可以反复的进行擦写，即使断电也不丢失。1.2.2时钟芯片的选择方案及论证：方案一：采用单片机来实现时钟，直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现秒、分、时、日、周、月、年计数。采用此种方案虽然可以节约成本，减少芯片的使用次数，但是，系统晶振误差、温漂、定时器重新装载时间 常数所带来的误差及中断响应时间的不确定，所以实现的时间误差较大。不采用此方案了。方案二：采用门电路搭建来实现时钟发生器,但其电路结构有些复杂,故障系数较大,不容易调试。方案三：采用DS1302时钟芯片来实现时钟，DS1302芯片是一种综合性能较好且价格相对便宜的串行接口时
7、钟芯片，它可以自动对时、分、秒、日、周、月、年进行计时，具有12个寄存器，而且它的功耗低、精度高、体积小、软件编程简单、成本低,其工作电压在2.5V5.5V范围内，位的RAM做为数据暂存区，最低工作电压2.5V时耗电小于300nA。综上比较此次设计采用了方案三用DS1302时钟芯片来实现时钟。1.2.3 显示模块的选择方案及论证 方案一：采用LED液晶显示屏，其功能强大、显示清晰多样、功耗低、低压、寿命长、精确度高、对外界环境要求低，对于显示数字还是合适的，但价格过于昂贵，接口线需要的也较多。 方案二：采用点阵式数码管，其由八行八列发光二极管组成，价格也相对叫高，用作显示数字上有些浪费，对显示
8、文字比较合适。 方案三：采用LCD1602液晶显示，其与LED液晶显示屏功能相差不多，同时其价格也相对便宜。具有功耗低、短小轻薄、无辐射、图像稳定等优点，分辨率高、图像效果好、抗干扰能力强等特点，而且其价格也还可以接受。 综上比较，本次设计采用LCD1602液晶显示。LCD1602能够同时显示32个字符（16列2行），1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：常用的符号、阿拉伯数字、英文字母的大小写、和日文假名等。1.2.4按键的选择方案及论证:方案一：采用矩阵式按键，矩阵式按键适用于按键数量较多的场合，其由列线和行线组成，按键位于行线
9、与列线的交叉点上。但本次设计需要的按键数量却不是很多，而且采用矩阵式扫描按键，在程序执行的过程中，需要一直调用按键扫描程序，这样将会浪费掉一些时间。方案二：采用独立式按键，独立式按键每个键单独占一个I/O口，通过检测输入线的电平状态可以较为容易判断出哪个按键有被按下，且其工作状态互不影响。独立式按键软件结构相对较为简单，电路配置灵活。此次电子万年历的制作，将空出较多的I/O口，且需要的按键不是很多，所以本次设计采用独立式按键。综上比较本次设计采用了方案二用独立式按键。1.2.5温度传感器的选择方案及论证:方案一：采用热敏电阻作为传感器，如LM35，同时利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的特
10、性，经小信号放大，采集分压值并进行A/D转换。此设计方案由此需用A/D转换电路，增加了硬件的成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性变化的，其会产生较大的测量误差。方案二：采用DS18B20数字式温度传感器，此类的传感器为数字式传感器而且仅仅只需要一条数据线进行数据传输，很容易于与单片机进行连接，可以除去A/D模块，使其硬件成本大幅降低，简化了系统的电路。另外，数字式温度传感器还具有测量范围广、测量精度高等等优点。综上比较本设计采用了方案二用数字式温度传感器DS18B20。1.2.6 电源选择方案及论证方案一：使用电池电源，电池携带方便，但其电压不稳且电量相对不足。方案二：自制稳压电源加与
11、电路板之上，但变压器体积大且重，加在电路板上后携带不方便。同时也加大了布板的难度。方案三：从手提电脑USB接口上取电，手提电脑便于携带，且电压稳定。 综上比较本次设计系统调试时采用方案三。1.2.7 电路设计最终方案决定综上各个模块的选择方案所述,此次设计的最终方案选定位: 采用STC89C52RC作为主控制系统; 数字式温度传感器DS18B20;DS1302提供时钟; 采用独立式按键；LCD1602液晶作为显示。2系统硬件电路的设计2.1电路设计结构方框图根据系统设计给出的功能基本要求，我们可以确认系统将由STC89C52主控制模块、DS1302时钟模块、DS18B20温度采集模块、LCD1
12、602显示模块、按键模块及蜂鸣器6部分组成，系统结构方框图如图2-1所示。STC89C52主控制模块LCD1602显示模块DS1302时钟模块 按键模块DS18B20温度采集模蜂鸣器 图2-1 系统结构方框图 2.2系统硬件概述本电路中使用STC89C52作为主控芯片;本身功耗低、性能高的DS1302作为时钟芯片，其内部拥有一个临时性存放数据的RAM寄存器，能够在掉电的情况下自动保存数据，可以产生时、分、秒、日、周、月、年。最重要的是，DS1302时钟芯片可以在很小电流的后备（2.5-5.5V）下继续工;DS18B20则用作温度的采集;LCD1602用作显示部分;采用独立式按键。2.3主要单元电路的设计及元器件功能介绍2.3.1主控制模块的设计本次使用的STC89C52RC是一个有40引脚双列直插芯片, 与MCS-51单片机产品兼容，拥有8位CPU和在线系统可编程Flash存储器，使得STC89C52RC为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。其有四组I/O口P0,P1,P2,P3,每组条I/O线都能够独立地作为输出或输入，有1000次的擦写周期，可全静态操
