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1、 科技学院新科学院2012届本科毕业论文（设 计）基于单片机智能万年历的设计学生： 何钧锋 所在系别： 机电系 所学专业： 电气工程与其自动化 导师： 仝祥云 邵锋完成时间：_2012年5月15日摘 要随着科技的快速发展，自从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。本文主要介绍了基于单片机的智能电子万年历的研制，该万年历能够实时显示公历年、月、日、时、分、秒，以与对应的农历日期，同时还能够实时测取环境温度、使用遥控器对其进行遥控操作以与语音播报功能。本系统的硬件部分主要由AT89C52单片机、AT89C2051单片机、时钟芯片、温度传感器等部件组成，文中给出了详细的硬件设计实现与
2、相关电路图；软件部分主要包含公历转农历的算法设计模块、显示模块、时间的读取、温度的检测模块、红外线的发射与接收模块等，文中给出了系统的软件程序流程图与各功能模块的软件程序清单，最后介绍了整体系统的设计实现、仿真与调试过程，给出了下一步的改进方案等。关键词：单片机，红外遥控，语音播报，万年历，温度AbstractWith the rapid development of science and technology, since the concept of the sun, the pendulum clock to the electronic clock, humans continue
3、to study, and innovative record.This paper describes the development of microcontroller-based intelligent electronic calendar, the calendar to real-time display of the calendar year, month, day, minutes, seconds, and the corresponding lunar date, also be measured in real time to take the ambient tem
4、perature, use the remote control its remote operation.The hardware part of this system on AT89C52, AT89C2051 microcontroller, clock chip, temperature sensors and other components, the paper gives a detailed hardware design and related circuit;The software part consists mainly of the Gregorian calend
5、ar-lunar calendar algorithm design module, display module, the time to read, the temperature detection module, infrared transmit and receive modules, etc., are given in the software program of a software program flowchart and functional modules list, and finally the overall system design and impleme
6、ntation, simulation and debugging process, given the next step in the improvement program.Keywords：Microcontroller, Infrared Remote Control, Calendar, Temperature目录1 绪论52 设计要求53 整体硬件设计54 模块电路设计64.1 温度传感器64.1.1 方案论证64.1.2 DS18B20的部结构64.1.3 DS18B20与单片机的接口电路74.2 日历模块74.2.1 设计方案74.2.2 DS1302芯片特性84.2.3 D
7、S1302数据操作原理84.2.4 DS1302芯片引脚与引脚功能表94.2.5 部寄存器地址和容94.2.6 阳历程序94.2.7 时间调整程序94.2.8 阴历程序94.3 红外遥控模块114.3.1 设计方案114.3.2 遥控发射器的设计124.3.3 遥控码的编码格式124.3.4 遥控接收系统的设计134.4 显示模块144.4.1 设计方案144.4.2 显示电路的设计174.5 语音模块174.5.1 设计方案174.5.2 语音模块电路194.6 电源模块194.6.1 设计方案194.6.2 稳压电源电路214.7组合调试与性能分析214.7.1 调试214.7.2 性能指
8、标225 结束语22致23参考文献24附录1 总体电路图25附录2 源程序261 绪论数字万年历作为电子类的小产品以其方便、实用等优势成为市场上的宠儿，同时也成为单片机设计培训中一个很实用的课题。然而，纵观市场，数字万年历千篇一律，多年来并没有多少创新，在当今时代，智能家居理念已深入人心，所以我们设计的产品更应该加智能化，功能更加多样化，在未来的让我们的生活更加和谐。本设计采用了单片机进行控制，单片机芯片的微小体积和极低的成本科广泛地嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端与通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能
9、化工具。单片机丰富的部资源可以供我们进行各种扩展，因此对设计者的要求比较高，不仅考察了对单片机的掌握能力更加强调了对单片机扩展的应用。而且要求设计的智能万年历在操作上力求简洁，功能上尽量齐全，显示界面也要出色。所以智能万年历无论从实用还是从培养能力的角度都很有价值。针对当前市场上现有万年历功能单一，不够人性化的现状，设计一款以单片机为核心控制器，除了传统的功能可遥控操作的、具备语音播报功能的万年历，提高智能家居的水平，丰富人们的日常生活情趣，真正让科技融入现在智能家居理念。2 设计要求系统的具体设计要求为：（1）采用数码显示，可显示时间、日期、温度等信息；（2）时间日误差1S；（3）具备语音播
10、报功能，可播报当前时间、日期、温度等信息；（4）可遥控操作查询和修改时间、日期、温度等信息；（5）温度精确到0.1度。基于以上要求，所设计的系统必须有以下结构模块：温度传感器单元1、参数的数码管串行显示单元2、红外遥控发射与接收单元3、语音芯片单元4、电源电路单元5。3整体硬件设计设计原理图如图1所示：系统的工作原理是:主控制器每隔一段时间(小于一秒钟)读一次时钟芯片的部寄存器的值，将读出的日历、时间信息实时的显示在LED数码显示器上。同时，主控制器不断的扫描按键电路、温度测量电路、红外遥控解码电路与语音播报电路，当有键按下时，识别出按键的值并按照相应的程序设计执行不同的功能。温度数据由测量电
11、路(DS1280)获得的温度值送入显示电路显示。实时时钟芯片红外遥控发射电源电路 单片机控制器AT89S52数码显示管按键电路温度测量电路语音电路图1 整体硬件原理图4 模块电路设计4.1温度传感器4.1.1方案论证在日常生活中与工农业生产中，经常要用到温度的检测与控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持。其缺点如下：（1） 硬件电路复杂；（2） 软件调试复杂；（3） 制作成本高。本温度传感器单元设计采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型只能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温围从-5
12、5125，最高分辨率可达0.0625。DS18B20可以直接独处被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点。4.1.2 DS18B20的部结构DS18B20采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装，其部结构框图如图2所示。64位ROM和单线接口存储器与控制逻辑I/O温度传感器高速缓存C高温触发器TH低温触发器TL配置寄存器8位CRC发生器VDD图2DS18B20部结构框图64位ROM的位结构如表1所示，开始8位是产品类型的编号；接着是每个器件的唯一序号，共有48位；最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用单线进行通信的原因。
13、非易失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下线数据。表164位ROM结构框图8位校验码CRC48位序列号8位工厂代码MSBLSBMSBLSBMSBLSB4.1.3 DS18B20与单片机的接口电路DS18B20可以采用两种方式供电：一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的第1脚接地，第2脚作为信号线，第3脚接电源如图3所示；另一种是寄生电源供电方式。4.2日历模块4.2.1设计方案 按照系统设计功能的要求，要求时钟走时准确，可靠性高，能耗低，且具有时间自动调整功能，因此时钟芯片选用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟DS1302。采用该芯片作为时
14、钟芯片可以做到计时准确。更重要的是该芯片可以在很小电流的后备电源（2.55.5V电源，在2.5V时耗电小于300nA）下继续计时，而且该芯片可以编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不消耗电能。4.2.2DS1302芯片特性（1）实时时钟可以对秒、分、时、日、周、月以与带闰年补偿的年进行计数；图3DS18B20与单片机接口电路（2）用于高速数据暂存的31*8位RAM；（3）最少引脚的串行I/O；（4）2.55.5V电压工作围；（5）简单的三线接口；（6）可选的慢速充电（VCC1）的能力；（7）用于时钟或RAM数据读/写的单字节或多字节数据传送方式。4.2.3DS1302数据操作原理DS1302作为本设计的核心部分，应采用可靠的设计方案，该芯片能耗低，使用方便。在任何数据传送时必须先初始化，把RST脚置为高电平，然后把8引脚号引脚名称功能1Vcc2主电源2,3X1，X2振荡源，外接32768Hz晶振4GND地线5RST复位/片选6I/O串行数据输入/输出端（双向）7SCLK串行数据输入端8Vcc1后备电源表2DS1302引脚功能图4DS1302封装图
