2021-2022收藏资料基于单片机的数字万年历温度显示.doc
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1、西安航空职业技术学院 基于单片机的数字万年历 毕业设计论文西安航空职业技术学院毕 业 设 计(论 文)论文题目: 基于单片机的数字万年历 所属系部: 电子工程学院指导教师: 职称: 讲师学生姓名: 学号: 11201211专业: 应用电子技术西安航空职业技术学院制西安航空职业技术学院毕业设计(论文)任务书题目: 基于单片机的数字万年历任务与要求:1:在液晶屏上可以实时显示年月日时分秒以及星期、温度等信息 2:可通过按键随时调校和设置年月日时分秒的显示状态 3:具有显示实时温度的功能 4:实物制作时间: 年 月日 至 年 月 日 共 周所属系部: 电子工程学院学生姓名: 学 号: 1120121
2、1专业: 应用电子技术指导单位或教研室: 指导教师: 职 称: 讲师西安航空职业技术学院制:毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。基于单片机的数字万年历【摘要】本论文主要阐述了基于单片机实时显示温度的数字万年历系统,此设计以STC89C52单片机为主控制芯片,以DS1302时钟芯片对时间进行计算,以DS18B20为温度传感器对温度进行采集的系统。该控制系统可以实时显示当前的时间并记录相关的温度数据。系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括STC89C52单片机最小
3、系统、实时时钟电路、测温电路、LCD1602液晶显示电路以及按键处理模块电路等。系统程序主要包括主程序、读DS1302子程序、读出温度子程序、计算温度子程序、按键处理程序、LCD显示程序等。关键词: 单片机STC89C52;DS1302;LCD1602显示电路;温度传感器DS18B20【Abstract】 This paper mainly expounds the real-time display of temperature based on single chip computer digital calendar system, this design STC89C52 microc
4、ontroller as the main control chip, the clock chip DS1302 time for calculation, using DS18B20 as temperature sensor for temperature acquisition system. The control system can display the current time and recording the temperature data. The system design of the hardware circuit and the related applic
5、ations. The hardware circuit including STC89C52 MCU minimum system, real time clock circuit, temperature measurement circuit, LCD1602 circuit for liquid crystal display and key processing module circuit. System program, including the main program, read the DS1302 subroutine, read-out temperature sub
6、routine,calculated temperature subroutine, key process, LCD display program etc.Key words STC89C52 microcontroller;DS1302;LCD1602 display circuit;temperature sensor DS18B20目 录1.绪论21.1课题设计背景及目的和意义21.1.1课题设计背景21.1.2课题研究的目的和意义22.方案设计与论证32.1主控芯片的方案选择32.2实时时间计算方案论证32.3温度采集的方案论证32.4显示模块的方案选择42.5总体方案43 .系统
7、的硬件电路设计53.1 51系列单片机的结构特点及最小系统53.1.1 51系列单片机的结构特点53.1.2 51单片机最小系统63.2 DS18B20的介绍及温度采集模块电路73.2.1 DS18B20的性能介绍73.2.2 温度采集模块电路83.3 DS1302的介绍及实时时间采集模块电路93.3.1 DS1302的结构及工作原理93.3.2 DS1302引脚功能及结构93.3.3 DS1302控制字介绍93.3.4 DS1302实时时间采集电路103.4 LCD1602的介绍及显示模块电路113.4.1 LCD1602的结构及性能介绍113.4.2 LCD1602的引脚功能与结构113.
8、4.3 LCD1602的指令表123.4.4 液晶显示模块电路图133.5 按键处理模块133.6 电源模块电路144.系统软件设计154.1 DS1302实时采集时间子程序164.2计算温度子程序164.3 按键处理子程序17结 束 语18谢 辞19参考文献20附录一 系统总体电路图21附录二 系统总体仿真电路图22附录三 系统程序231.绪论1.1课题设计背景及目的和意义1.1.1课题设计背景随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快,对时间的要求越来越高,精准数字计时的消费需求也是越来越多。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
9、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。1.1.2课题研究的目的和意义随着电子技术的迅速发展,特别是随
10、大规模集成电路出现,给人类生活带来了根本性的改变。由其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户。其中电子万年历就是一个典型的例子。而且在万年历的基础上还可以扩展其它的实用功能,比如温度计。万年历是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚
11、至各种定时电气的自动启用等,但是所有这些,都是以钟表数字化为基础的。因此,研究万年历及扩大其应用,有着非常现实的意义。2.方案设计与论证2.1主控芯片的方案选择方案一:可以使用FPGA实现控制功能。使用FPGA时,电路设计比较简单,通过相应的编程设计,可以很容易的实现控制和显示、按键等功能,是一种可选的方案。但由于FPGA控制板价格比较昂贵,性价比较高,且其功能强大做本课题有点大材小用。方案二:可以使用51系列单片机AT89S52,同样可完成控制、显示、键盘等功能,电路设计和制作比较简单,系统的构建简洁、易行,能方便的实现系统功能,成本也低具有良好的性价比。综上所述,主控芯片选择方案二,利用5
12、1系列单片机AT89S52单片机。2.2实时时间计算方案论证方案一:AT89S52单片机内部带有定时/计数功能,此定时功能是通过对外部晶振的脉冲进行计数,从而达到计时功能,只要使用11.0592的晶振就能实现零误差的计时,因此可以利用此功能实现计时,但因为只有单一的计时功能要实现“万年历”的功能需要较复杂的程序,而且如果单片机掉电无法继续进行计时,所以使用不便。方案二:DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片,附加31字节静态RAM,采用SPI三线接口与CPU进行通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月
13、和年,一个月小与31天时可以自动调整,且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5-5.5V。采用双电源供电(主电源和备用电源),可设置备用电源充电方式,提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。利用单片机强大的控制功能就可实现实时计时的功能,而且消耗的系统资源少,程序简单。综合所述两种方案,宜采用方案(2)实现实时计时功能。2.3温度采集的方案论证方案一:利用传统的温度采集电路,该电路需要经过温度采集、信号放大、滤波、AD转换等一系列工作才能得到温度的数字量,因此电路结构相当复杂,并且这种方式不仅电路复杂,元器件个数多,而且温度采集的线性度和准确度都不理想,抗干扰能力也弱。方案二:利用一线制数字温度
14、传感器DS18B20,该温度传感器功率消耗低、准确率高,而且比传统的温度传感器有更好的线性表现,并且电路简单,是单总线控制,使得系统的调制与维护比较简单,以及抗干扰能力较传统也比较理想。综上所述,温度采集采用单总线的DS18B20作为温度传感器。2.4显示模块的方案选择方案一:用传统的数码管显示,数码管的优点是亮度高,显示大,驱动部份的软件简单,但数码管一般只适合数字显示,并且占用的IO多,电路复杂。方案二:利用LCD1602液晶显示,可能程序会相对复杂些,但是LCD1602显示信息量大,便于人机交流。综上所述,显示模块利用LCD1602液晶显示屏。2.5总体方案经过方案的选择,本课题设计的是
15、一种以STC89C52单片机为主控制芯片,实时时间计算采用时钟芯片DS1302集成块,用DS18B20作为温度传感器的温度采集控制系统,利用液晶LCD1062作为显示单元。除此之外本系统还包括电源模块、按键处理模块以及单片机最小系统。3 .系统的硬件电路设计硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、温度采集电路和按键控制和报警电路三部分。单片机采用STC89C52单片机,采用11.0592MHz高精度的晶振,以获得较稳定时钟频率,减小测量误差;温度采集利用温度传感器DS18B20,利用单总线占用单片机的IO口少,便于控制与调试;显示电路采用LCD12864液晶屏,采用串行传输,占用的单片机I
16、O端口少;按键采用独立式按键,可以减少程序的编写,并且可以减少干扰,更好地控制;报警电路与传统的一样,可以更好地实现人机互动。总体结构图如图3-1所示图3-1.总体结构图3.1 51系列单片机的结构特点及最小系统3.1.1 51系列单片机的结构特点51系列单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用,因此我们可以在许多单片机应用领域中,配接各种类型的语音接口,构成具有合成语音输出能力的综合应用系统,以增强人机对话的功能。STC89C52单片机是深圳宏晶科技有限公司生产的一种单片机,在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。每一个单片机包括:一个8位的微型处理器CPU;一个512K的片内数据存
17、储器RAM;4K片内程序存储器;四个8位并行的I/O接口P0-P3,每个接口既可以输入,也可以输出;两个定时器/记数器;五个中断源的中断控制系统;一个全双工UART的串行I/O口;片内振荡器和时钟产生电路,但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率是12MHZ,以上各个部分通过内部总线相连接。如图3-2所示是单片机的外形及引脚图。图3-2.单片机的外形及引脚图 STC89C52单片机的40个引脚中有2个专用的电源引脚20脚为电源负40脚为电源正;2个外接晶振的引脚18和19引脚;4个控制或与其它电源复用的引脚;以及32条输入输出I/O引脚分别是P0口(22脚39脚)、P1口(1脚8脚)、P
18、2口(21脚28脚)及P3口(10脚17脚)。其中P3口为双功能口,可以作为一般的准双向I/O接口,也可以将每1位用于第2功能,而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第1功能的输入输出或第2功能。P3口的第2功能见下表 表1 单片机P3.0管脚含义引脚第2功能P3.0RXD(串行口输入端0)P3.1TXD(串行口输出端)P3.2INT0(部中断0请求输入端,低电平有效)P3.3INT1(中断1请求输入端,低电平有效)P3.4T0(时器/计数器0计数脉冲端)P3.5T1(时器/计数器1数脉冲端)P3.6WR(部数据存储器写选通信号输出端,低电平有效)P3.7RD(部数据存储器读选通信号输出端,低电
19、平有效)3.1.2 51单片机最小系统51单片机的最小系统包括:时钟振荡电路、复位电路、电源电路、程序储存控制电路。时钟振荡电路必须在XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容,晶体振荡器常用12M,电容用33pf;复位电路采用上电复位,,采用40引脚双列直插封装(DIP)形式,内部由CPU,4kB的ROM,256 B的RAM,2个16b的定、时计数器TO和T1,4个8 b的IO端I:IP0,P1,P2,P3,一个全双功串行通信口等组成。特别是该系列单片机片内的Flash可编程、可擦除只读存储器(EPROM),使其在实际中有着十分广泛的用途,在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更
20、为有用。单片机最小系统电路图如图3-3所示图3-3.单片机最小系统电路图3.2 DS18B20的介绍及温度采集模块电路3.2.1 DS18B20的性能介绍采用一线制数字温度传感器DS18B20来作为本课题的温度传感器。传感器输出信号进4.7K的上拉电阻直接接到单片机的引脚上。DS18B20温度传感器是美国达拉斯(DALLAS)半导体公司推出的应用单总线技术的数字温度传感器。该器件将半导体温敏器件、A/D转换器、存储器等做在一个很小的集成电路芯片上。DS18B20的特点包括(1)系统的特性:测温范围为-55+125 ,测温精度为士0.5;温度转换精度912位可变,能够直接将温度转换值以16位二进
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