基于单片机的数字万年历设计.doc
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1、论文题目:基于单片机的数字万年历设计完成日期: 指导教师签字: 答辩小组成员签字: 学习文档 仅供参考摘 要现代工业革命代表性特征就是电脑产品出现和应用,而随着电脑技术的不断深入创新和发展,基于电脑核心技术思维模式的电子类产品,已经逐步作为人类社会生活的密不可分的重要组成部分,较为典型代表就是:有效记录时间电子类产品。本次毕业设计选题定为:基于单片机的数字万年历设计,选择AT89S52作为数字万年历的核心控制处理器,系统以串行DS1302芯片记录日历时间,AT89S52作为数字万年历的核心控制处理器,可以进行闰年补偿并且可以进行精确的计,本文所设计数字万年历的,能够满足用户对于温度的检测功能,
2、芯片上选择具有应用广泛和功能强大的芯片,同时选择具有较强抗干扰能力的液晶显示板 ,作为数字万年历的用户交互界面。这种万年历具有数据读取十分方便、功能丰富、电路看起来十分的简单明了并且制作成本并不是太高等各方面的优点。因此,会有十分良好的市场前景。它可通过设计一个基于单片机的数字万年历的设计,有效解决了现在现有的产品中存在的问题,因此在推向市场的时候会具有很好的应用价值。关键词:单片机;万年历;AT89S52;DS1302;DS18B20;学习文档 仅供参考ABSTRACTModern Industrial Revolution represents the characteristic is
3、the computer products and applications, and along with the computer technology the deepening of innovation and development, based on computer the thinking patterns of the core technology of electronic products has gradually as inseparable and important component of human social life, the typical rep
4、resentative is: effective recording time electronics products. The graduation design topic is: Design of digital calendar based on MCU, using AT89S52 as the core of digital calendar control processor system with serial chip DS1302 calendar to record time AT89S52 as the core of digital calendar contr
5、ol processor can leap year compensation and accurate. In this paper, the design digital calendar, can meet the user for temperature detection function, chip selection is widely used and powerful chip, and a liquid crystal display panel having strong anti-interference ability, as the interface of the
6、 digital calendar. This calendar with data read is very convenient, feature rich, the circuit looks very simple and the manufacturing cost is not too high and the advantages. Therefore, there will be a very good market prospects. It can be through the design of a design based on single chip digital
7、calendar, an effective solution to the problems existing in the existing product. Therefore, in pushing the market has a good application value.Key Words:SCM;calendar; DS1302;DS18B20;学习文档 仅供参考目 录1前 言5课题背景及研究的意义51.2 解决的问题及主要内容62系统的方案设计与论证7单片机芯片设计与论证7按键控制模块设计与论证8时钟模块设计与论证8温度采集模块设计与论证9显示模块模块设计与论证93 硬件设
8、计10单片机最小系统103.2 时钟芯片电路123.3 DS18B20电路143.4 显示电路163.5 按键模块设计174软件设计及仿真18主程序流程图的设计18仿真18致 谢20参考文献21附录一:原理图22附录二:部分程序231 前 言时间作为人类生产和生活的重要组成部分,其作用特殊性,已经获得了广泛的熟知和认可,人类历史文明发展的长河中,对于时间测量和计算有着很多种方式,例如中国的日晷和西方的沙漏。而随着工业革命影响人类生活进程的不断延伸和发展,科技与测量和记录时间的方式,获得进一步融合,造成人们对于时间的感知方式,也在不间断发生着变化,这也就经历了一个从最初观察太阳确定时间发展,到通
9、过人类发展的科技工业产品来确定和记录时间过程,在这一历程中人类不断的研究和创造一个又一个奇迹。工业革命的一个重要表现形式,就是智能化控制器取代传统的机械和继电器控制模式,而单片机作为工业时代智能控制器的典型代表,已经逐步开走进家家户户,来到我们身边。随着现代科学技术的飞速发展,基于单片机的应用技术,在整个国民生产经济领域中,表现出前所未有的适用性和较高的广泛度,单片机以其占用空间少,功能种类丰富等优点,被应用到工业化进程的各个领域,主要应用范围是智能化医疗设备、功能需要化的家居用品、迈向和探索太空的航天领域、汽车可靠性被动安全的气囊保护、办公自动化等。同时,基于以单片机为核心控制器的各种应用控
10、制系统开发,已经是有关专业的技术人员必须掌握的应用技术。单片机 的芯片占用空间小并且制造成本不高,可以随意的应用到家用仪表,机器系统,汽车仪器等的各种人们日常的产品制造之中。基于单片机应用技术的常用的家庭数字万年历也就因此而出现在我们的日常生活之中。这种万年历的设计是将把这些技 术融合在一起,并且拓展出更多的功能。1.1 课题背景及研究的意义现代工业革命代表性特征就是电脑产品出现和应用,而随着电脑技术的不断深入创新和发展,基于电脑核心技术思维模式的电子类产品,已经逐步作为人类社会生活的密不可分的重要组成部分,较为典型代表就是:有效记录时间的电子类产品。这类电子类产品的一个共性,就是可靠性、稳定
11、性和性价比高,同时,又具备多方面电子类产品设计的基础性知识和其他学科融合的特点,能够较好检查大学生,在整个大学学习生命周期的成果,基于上述两个方面的考虑,本次毕业设计选题定为:基于单片机的数字万年历设计。STC51系列单片机,应用上具有较为明显智能化可编程、通用性和扩展性,AT89S52是STC51系列单片机中比较典型的应用控制芯片,因此本文选择:AT89S52作为数字万年历的核心控制处理器,系统以串行DS1302芯片记录日历时间,AT89S52作为数字万年历的核心控制处理器,可以进行闰年补偿并且可以进行精确的计,本文所设计的数字万年历的,能够满足用户对于温度的检测功能,芯片上选择具有应用广泛
12、和功能强大的芯片,同时选择了具有较强抗干扰能力的液晶显示板,作为数字万年历的用户交互界面。本文设计的数字万年历,可以通过万年历上的数字观察到从年往下的各个等级的精确的时间。并且同时还具有十分精确的校准时间的功能。以功能消耗小和性价比较高的AT89S52单片机做电路核心控制部件,可以有效的降低整体系统运行的能量,为用户节约能源,所以可以选择低压进行供电。 本文所设计的数字万年历具有数据读取十分方便、功能丰富、电路看起来十分的简单明,并且制作成本并不高等各方面的优点,综上所述,本文选择基于AT89S52单片机的数字万年历作为毕业设计的题目,主要意义具有两个方面,一是,对于个人能力全面发展角度,能够
13、较为有效的进行,检查和提升大学所学基本方法、基本理论和基础实验动手能力,为进一步踏入社会和工作,提供一定的实践经验积累;二是,产生社会生产价值方面,本文所设计的基于AT89S52单片机的数字万年历,有效解决现在现有固有产品中所存在的问题,例如:产品功能单一,在推向市场的时候会具有很好的应用价值。1.2 课题主要研究内容 大学毕业设计主要目的和原则,就是检查学生在整个大学学习过程,理论和实践相互融合的能力,而单片机作为现代工业应用领域的一个主要控制部件,已经作为社会经济发展工业设计方面应用的主流,因此,本课题所研究的电子万年历是单片机控制技术一个具体应用,具有较强的表达出理论和实际的融合,本文主
14、要研究内容包括包括以下几个方面:1、系统方案的设计和论证。这确定设计题目后,一个突出问题就是,在确定完成数字万年历设计基本内容后,如何更好的实现各个功能紧密配合和协同,这就需要对于数字万年历的系统方案进行设计和论证。主要集中在以下内容:一是、核心控制部件的设计和选型,二是、按键模块设计和选型,三是、时钟模块设计与论证,四是、温度采集模块设计与论证,五是、显示模块设计与论证; 2、AT89S52单片机的数字万年历的硬件电路设计,主要包括的内容如下,一是、关于数字万年历的最小系统设计,二是、时钟芯片电路,三、DS18B20电路设计,四是、显示电路设计,五是,案件模块设计。3、数字万年历AT89S5
15、2核心单片机控制的各项功能是在程序控制下实现的,该系统软件设计方法与硬件设计相对应,按整体功能分成多个不同的程序模块,分别进行设计、编程和调试,最后通过主程序将各程序模块连接起来。这样有利于程序修改和调试,增强程序的可移植性。主要包括:主程序流程图的设计和实验仿真,实验结果说明,本文设计的数字万年历,能够满足用户实际需求和相关功能。2系统的方案设计与论证。图2.1 数字万年历系统框架1.2 核心控制部件选择基于单片机的数字万年历设计过程中,如何保证系统具有较高的稳定性、可靠性和扩展性,完成系统各个功能的优化协调,主要的关键问题就是系统核心控制功能部件的选型,本文通过查询相关的国内外关于电子万年
16、历设计的相关资料,比较各个系列的单片机决定选择,TI德州STC51系列单片机,而该系列单片机种类和功较多,因此对于该类型单片机应用较为广阔的两类单片机进行比较,比较的相关内容如下:方案一: ,TI德州STC51系列单片机的,该型号单片机在作为数字电子万年历核心控制功能部件的主要参数如下,具有,数据闪存的,内部自带固有的内部存储空间为:,基本工作的电源电压为3V,能够与传统类的进行系统外的程序和硬件兼容,但是唯一的一个不足就是,在程序编写和调试过程中,不能够提供基于的在线编程模式,这也就造成在编写和调试程序过程中,需要多次进行程序的下载,这也可能在程序的编写过程中,对于芯片进行一定的损坏,为硬件
17、设计带来不必要的麻烦,方案二:TI德州STC51系列单片机的采用AT89S52芯片作为硬件核心, 型号单片机在作为数字电子万年历核心控制功能部件的主要参数如下,数据闪存的,内部自带固有的内部存储空间为:,基本工作的电源电压为3V,能够与传统类的进行系统外的程序和硬件兼容。能够提供基于的在线编程模式,这也就造成在编写和调试程序过程中,不需要多次进行程序的下载,这也可能在程序的编写过程中,减少对于芯片的损坏,为硬件设计带来一定的方便。TI德州STC51系列单片机的和,都能够在较为低功耗条件下作,为用户提供较好的能耗管理,并且两者都能够与传统的单片机,进行兼容,这就是所说,我们在编写数字万年历程序的
18、过程中,可以有效的借鉴传统的单片机硬件和软件设计的案例。两者的主要区别在于以下两个方面,一是,两者内部自带固有的内部存储空间不同,以及能够进行的在线编程模式,基于上述两种方案的分析,最终决定选用作为数字万年历的核心控制部件。1.3 按键控制模块设计与论证基于单片机的数字万年历设计过程中,键盘是用户和数字万年历交互的主要功能部件,如何能够更加便捷、可靠的完成交互动作,直接关系到单片机数字万年历设计的质量效果,按键控制模块有两种设计方案,一种是用CPU不断进行端口扫描的矩阵键盘,另一种是独立按键。第一种设计可以直接键入数值,第二种可以极大地节省CPU的资源,由于系统中的按键不多,为了使操作更加的简
19、单最终选用第二种的独立按键的设计方案。1.4 时钟模块设计与论证基于单片机的数字万年历设计过程中,时钟模块的选择和设计,直接关系到核心控制单元的信息识别、分析和处理,也是保证系统与功能模块之间协调、和模块与模块之间协同的关键点。通常在设计单片机数字万年历,在时钟模块的设计与论证时钟模块的设计与论证主要有两种方法:一是,直接使用单片机核心控制器,进行秒信号的提供使程序精确实现时间计算,二是,使用具有闰年补偿并且可以自动进行计数的DS1302单片机芯片实现时钟的计时功能。采用第一种方法时只需要使用少量的芯片,可以使万年历的制作成本大大 的降低,但是这种计时方法与实际时间比照存在比较大的误差,而具有
20、闰年补偿功能的DS1302单片机芯片对时间的计算十分的精确,根据系统时新功能时所需要最终选择使用DS1302时钟芯片。 1.5 温度采集模块设计与论证基于单片机的数字万年历设计过程中,温度采集作为本次基于单片机数字万年历的一个拓展功能模块,其有效性直接能够影响产品设计的质量和用户体验度,如何能够获得较为准确的温度采集信息,是该模块选型的关键点。进行计时温度采集模块设计与论证温度采集模块硬件有AD590或热敏电阻和DS18B20数字式温度传感器两种硬件进行选择,其中第一种硬件精度很高,但是设计电路十分的麻烦并且 制造成本高,而第二种硬件虽然准确度并不是十分的高但是可以直观地看到被测量温度的数值,
21、并且设计电路简单使用的模块,将会直接降低单片机数字万年历成本。根据数字万年历需要实现的主要功能及制作成本等多方面的比较,最终决定使用DS18B20数字 式温度传感器。1.6 显示模块模块设计与论证基于单片机的数字万年历设计过程中,显示功能模块是人机交互的又一重要问题,主要表达在,数字万年历在进行时间信息的分析和处理,最后,传递给用户的信息,需要有效显示在屏幕上,因此,如何能够有效提升用户的感知度和满意度,是显示模块设计关键问题。显示模块模块设计与论证显示模块的设计与论证共有三种方法,第一种是采用比较多的位移寄存器件,这种显示方法是静态 的,它虽然只需要两根线进行不占用端口的输出,但是其硬件消耗
22、的功率相比较而言十分大且制作十分的复杂,因而不采用静 态的显示方法。第二种是使用占用空间和功率消耗都比较小的动态的显示方法,这种显示方法需要使用单片机芯片上的14个端 口,它的硬件很容易制作并且成本相对较低占用的空间也比较小。而第三种方法是用LED液晶显示屏进行显示的方法,这种方 法除了亮度不够的缺点之外它的硬件制作成本很低,且制作工序十分的简单,而且具有显示的内容丰富但是对功率的消耗很小 的优点。在显示模块的设计与论证中系统要求占用空间要小,显示的内容要多,并且由于是超低压供电要求功率的消耗小。经过各方面的综合比较和设计功能所需最终选用LED的显示方法。学习文档 仅供参考3 硬件设计单片机最
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- 基于 单片机 数字 万年历 设计
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