單片機(jī)技術(shù)萬(wàn)年歷項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1 單片機(jī)技術(shù)萬(wàn)年歷 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 1 緒論 背景及意義 在當(dāng)代繁忙的工作生活中，時(shí)間與我們每一個(gè)人都有非常密切的關(guān)系，每個(gè)人都受時(shí)間的影響。隨著社會(huì)科技的發(fā)展，人類得知時(shí)間，能夠了解其他與人類密切相關(guān)的信息，比如溫度，星期等。電子萬(wàn)年歷誕生了，它集時(shí)間、日期、星期和溫度功能于一身，具有讀取方便、電路簡(jiǎn)潔等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，給人類生活帶來(lái)了許多改變。尤其是單片機(jī)技術(shù)，嵌入式產(chǎn)品的普及，各類應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶。電子萬(wàn)年歷的出現(xiàn)給人們的生活帶來(lái)了諸多的方便，現(xiàn)在內(nèi)嵌于各種電子產(chǎn)品 中，具有廣闊的市場(chǎng)前景。 目前的萬(wàn)年歷功能擴(kuò)展了諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、鬧鐘、定時(shí)廣播、自動(dòng)啟閉路燈、定時(shí)開關(guān)烤箱、開斷各種家庭電氣等。但是所有的功能，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，萬(wàn)年歷的擴(kuò)展功能及其應(yīng)用十分豐富。中國(guó)電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展 出現(xiàn)的問(wèn)題中，許多情況不容樂(lè)觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)密集型產(chǎn)品。技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱，產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、壞境污染等。 隨著科技的快速發(fā)展，時(shí)間的流逝，從觀太陽(yáng)，擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。它可以對(duì)年、月、 日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。對(duì)于 電子萬(wàn)年歷采用直觀的 同時(shí)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒和溫度等信息，還具有時(shí)間校準(zhǔn)等功能。 此萬(wàn)年歷具有讀取方便，顯示直觀，功能多樣，電路簡(jiǎn)潔，成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng) 前景。 設(shè)計(jì)主要工作 萬(wàn)年歷系統(tǒng)基本方案選擇與論證，硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)物制作，各模塊軟件編寫與調(diào)試等是設(shè)計(jì)的幾個(gè)主要工作。 2 分別要對(duì)核心控制芯片、顯示器、溫濕度傳感器、時(shí)鐘芯片、控制鍵盤等進(jìn)行選擇論證，得出最終總體設(shè)計(jì)方 案。硬件電路以 加多個(gè)相應(yīng)擴(kuò)展電路模塊，構(gòu)成萬(wàn)年歷系統(tǒng)。外圍模塊分別是 載模塊、 晶顯示器模塊、 鐘模塊、 濕度傳感模塊、紅外遙控模塊（接收電路模塊 ,傳輸電路模塊 ,中央控制器 (8031),信號(hào)調(diào)理電路模塊 ,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和應(yīng)用程序）等。軟件采用 各模塊用 件在計(jì)算機(jī)上分別進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)試，得出結(jié)果。各模塊軟件設(shè)計(jì)成功之后，再對(duì)其進(jìn)行模塊化，最終將各模塊組合得到系統(tǒng)總的軟件設(shè)計(jì)程序。 3 2 設(shè)計(jì)思想與方案 設(shè)計(jì)思想 萬(wàn)年歷是單片機(jī)控制技術(shù)的一個(gè)具體應(yīng)用，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的大眾化，界面的友好性出發(fā)。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面： （ 1） 根據(jù)選用的萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)外圍電路確定單片機(jī)接口電路。 （ 2） 在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)電路盡量簡(jiǎn)單。 （ 3） 在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能減小硬件電路的復(fù)雜度，能用程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)就采用程序設(shè)計(jì)進(jìn)行。 （ 4） 根據(jù)硬件電路，在萬(wàn)能板上完成器件的焊接。 （ 5） 根據(jù)單片機(jī)的接口電路，編寫控制 （ 6） 通過(guò)編程、編譯、調(diào)試， 把程序燒入單片機(jī)上運(yùn)行，并測(cè)試其功能。 （ 7） 在軟件程序設(shè)計(jì)時(shí)，盡量考慮提高人機(jī)交互界面的友好，方便用戶操作等因素。 設(shè)計(jì)方案及原理 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求和功能，將系統(tǒng)分為單片機(jī)模塊、下載電路、復(fù)位電路、晶振電路、 示模塊、電源電路幾個(gè)模塊，系統(tǒng)框圖如圖 1所示。 4 單 片 機(jī) 模 塊供 電 模 塊L C D 顯 示 模 塊紅 外 模 塊下 載電 路復(fù) 位電 路晶 振電 路圖 1 系統(tǒng)框架圖 萬(wàn)年歷系統(tǒng)的工作 原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路，顯示電路以及紅外遙控電路。由單片機(jī)控制的萬(wàn)年歷以及時(shí)間顯示，當(dāng)時(shí)間及秒計(jì)數(shù)計(jì)滿 60 時(shí)就向分進(jìn)位， 分計(jì)數(shù)器計(jì)滿 60 分后向時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按“ 24 翻 1”規(guī)律計(jì)數(shù)。時(shí)、分、秒的計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理可直接送顯示器顯示。當(dāng)計(jì)時(shí)發(fā)生誤差的時(shí)候可以用校時(shí)電路進(jìn)行校正。時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)滿 24 小時(shí)后自動(dòng)向日計(jì)數(shù)器進(jìn)一，日計(jì)數(shù)器由平年、閏年的 28/30/31 對(duì)大、小月和二月的判斷應(yīng)與當(dāng)月相應(yīng)的日期相一致，當(dāng)日計(jì)數(shù)器計(jì)滿時(shí)，向月計(jì)數(shù)器進(jìn)位，月計(jì)數(shù)器計(jì)滿 12月向年計(jì)數(shù)器進(jìn)位，當(dāng)年計(jì)數(shù)器計(jì)滿 100 時(shí)所以計(jì)數(shù)器 清零。設(shè)計(jì)采用的是年、月、日和時(shí)、分、秒、星期顯示，所以在單片機(jī)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行同時(shí)在液晶上顯示。 5 3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 主要器件介紹 片機(jī) 片內(nèi) 儲(chǔ)器 ,具有 8以工作在 3且與 具備 以實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)中對(duì)修改后程序擦除與燒入。設(shè)計(jì)采用的是雙列直插式 片機(jī)，并運(yùn)用活扣鎖緊座，方便對(duì)芯片進(jìn)行拔插，以防止對(duì)芯片的機(jī)械損壞，方便設(shè)計(jì)使用。 0個(gè)引腳， 4個(gè) I/個(gè)口線都有 8位，同時(shí)具有3個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 2個(gè)數(shù)據(jù)指針，串行通信線路形式是全雙工形式。 除此之外，單片機(jī)還有兩種節(jié)電模式。在空閑模式情況下， 是其內(nèi)部模塊仍然可以繼續(xù)工作，如 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口以及中斷等都可以工作。在使用掉電保護(hù)情況下，單片機(jī)會(huì)把 蕩器將會(huì)停止工作，這就意味著單片機(jī)會(huì)停止所有工作，要想重新開始工 作就要等到下一個(gè)中斷或者硬件復(fù)位信號(hào)到來(lái)。如圖 2 為 6 圖 2 片機(jī)的引腳圖 晶顯示屏 本身不能發(fā)光顯示，顯示原理是反射自然光而形成字符顯示。液晶顯示模塊有多種接口方式，如： 2線或 3線串行以及 4位或 8 位并行等接口方式，它的 低電平進(jìn)行串口通信，通過(guò)對(duì)其靈活的接線和指令操作就能完成。內(nèi)部配置了 16 * 16 點(diǎn)的漢字共 8192個(gè) ,此外 ,還配置了 8個(gè) 6 * 8分 符集、內(nèi)部存在的簡(jiǎn)化漢字點(diǎn)陣圖形都是屬于國(guó)家一級(jí)和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的 ,顯示分辨率為 128*64。液晶顯示屏顯示字符方便人們清晰地觀察，并可對(duì)其軟硬件進(jìn)行方便的調(diào)試工作。通過(guò)各方面比較，其硬件電路的搭建也比其他相同類型的顯示器電路要簡(jiǎn)單，價(jià)格也較便宜，并且它還具有低電壓、低功耗、高清顯示等顯著優(yōu)點(diǎn)。實(shí)物圖外觀如圖 3 所示。 7 圖 3 晶顯示屏 鐘芯片 片來(lái)產(chǎn)自 司 ,設(shè)計(jì)中使用 鋰電池對(duì)其涓流充電提供電源。它共有八個(gè)引腳，各引腳分別是供電、連接外部時(shí)鐘信號(hào)、接收復(fù)位信號(hào)、與單片機(jī)進(jìn)行串口通信等功能，與單片機(jī)相連的引腳有三個(gè)，分別是 位引腳， I/O 數(shù)據(jù)線引腳和 內(nèi)部具有完整的時(shí)鐘和日歷以及 31 字節(jié)靜態(tài) 信息，通過(guò)單片機(jī)與其通信，采集時(shí)間數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就能得到各種時(shí)間信息。時(shí)鐘有 12/24 小時(shí)格式，通過(guò)對(duì) M 進(jìn)行指示，就能選擇想要設(shè)定的格式，一般選用 24 小時(shí)制。 它除了能對(duì)每個(gè)月的天數(shù)進(jìn)行調(diào) 整，還能對(duì)閏年天數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，這樣就減少了軟硬件上的復(fù)雜度。硬件設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，只需給 片提供工作的正常電壓和正常時(shí)鐘信號(hào)即可。并且它還具有高精度、低功耗等特點(diǎn)，在進(jìn)行工作時(shí)功耗小于 1的引腳圖排列如圖 4 所示。 圖 4 腳圖 外接收頭 紅外接收頭 用一體化設(shè)計(jì)，具有對(duì)信號(hào) 放大、檢波、整形 等一系列功能，從而產(chǎn)生需要的 它采用 黑色環(huán)氧樹脂封裝 ，日光、 8 紫外光、電燈 熒光 等自然光源對(duì)其一般產(chǎn)生不了干擾。同時(shí)它還具有 磁屏蔽 功能，其周圍的磁場(chǎng)對(duì)其也沒有影響。以上設(shè)計(jì)使它具有非常高的 靈敏度 ，還能接收較遠(yuǎn)距離的信號(hào)，一般接 收 距離可達(dá) 35有三個(gè)引腳，分別是接 5地以及解調(diào)信號(hào)輸出引腳。它的管腳排列如圖 5 所示。 圖 5 腳圖 圖 5 蜂鳴器 硬件單元電路的設(shè)計(jì) 直流穩(wěn)壓電源電路 萬(wàn)年歷系統(tǒng)的各個(gè)模塊的功能實(shí)現(xiàn)首先必須要有一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源，能夠讓各個(gè)模塊穩(wěn)定的工作。為了能方便獲取所需電壓 +5V，采用變壓器將市電電壓降壓至 12V 交流電，然后通過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓、濾波給系統(tǒng)提供穩(wěn)定 的電源。電路原理圖詳見附錄。 電源電路先選用電源變壓器變比 K=220V/12V，將電網(wǎng)電壓降到 12V，降壓后的交流電壓通過(guò)整流電路變換為單向脈動(dòng)電壓。其整流元件如：晶體二極管、電子二極管或晶閘管等構(gòu)成整流橋（選取全橋正向電流為 2A，耐壓值為 25V 即可）。整流后的電壓再經(jīng)過(guò)濾波器減小其脈動(dòng)程度以符合負(fù)載的需要。濾波電路一般由電容（取 2200可 ）組成，利用電容充放電的原理把脈動(dòng)電壓中大部分紋波加以濾除得到較平滑的直流電壓。將濾波后的直流電壓通過(guò)穩(wěn)壓電路，一般采用穩(wěn)壓芯片（ ）的方式以得到穩(wěn)定的 直流輸出電壓。最后在經(jīng)過(guò)一道濾波電路（一般取 容 ）使得電壓的紋波更加穩(wěn)定。 片機(jī)最小系統(tǒng) 一塊單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括：一個(gè)可靠的電源（直流穩(wěn)壓電源）、一個(gè)穩(wěn)定的晶體震蕩電路、復(fù)位電路、下載電路。通過(guò)以上組合的單片機(jī)系統(tǒng)才能正常的按照所寫的程序來(lái)執(zhí)行操作。 （ 1）下載電路 萬(wàn)年歷系統(tǒng)選擇的單片機(jī)是 以下載方式為 載，即在線編 9 程，可直接將單片機(jī)電路制作好，通過(guò)計(jì)算機(jī)完成燒寫程序。同時(shí)也可以采用下載電路對(duì)系統(tǒng)供電。 載是基于串行傳輸方式，并且符合 議。 下載電路如圖 6所示。 圖 6 載電路 （ 2）晶振電路 單片機(jī)只有滿足相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)才能進(jìn)行工作， 晶振電路 結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路 ，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘 頻率 ，單片機(jī)的一切 指令 的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ) 上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。 通過(guò)在1、 2石英晶振外加兩個(gè)負(fù)載電容器 (電容器根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取 30成的電路為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)。采用 12晶振能更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)萬(wàn)年歷的走時(shí)功能，所以使用 12晶體晶振為系統(tǒng)單片機(jī)提供必要的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘電路如圖 7所示。 圖 7 晶振電路 （ 3）復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位有上電復(fù)位、按鍵復(fù)位，當(dāng)出現(xiàn)死機(jī)和運(yùn)行錯(cuò)誤 的時(shí)候一般采用按鍵方式對(duì)單片機(jī)進(jìn) 行復(fù)位操作。萬(wàn)年歷的復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生使用上電加按鍵復(fù)位，當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，按鍵并聯(lián)的電解電容（取 22F）開始充電，單片機(jī)復(fù)位引腳為高電平，電容充電完成后由于電容的特性，復(fù)位引腳被下拉電阻（取 1 10 為低電平。根據(jù)電容容值的選擇可確定電容充電時(shí)間，完成復(fù)位操作。往后系統(tǒng)正常運(yùn)行，可使用按下按鍵由電阻（ 200 和 1壓得到約 電壓，符合 晶體管 邏輯高，使得復(fù)位引腳進(jìn)行復(fù)位操作。復(fù)位電路圖如圖 8所示。 圖 8 復(fù)位電路 紅外模塊電路 紅外模塊電路由紅外發(fā)射電路、紅外接收電路和紅外遙控器組成。 紅外發(fā)射電路部分由一個(gè)發(fā)射管、 2個(gè) 9012三極管和 4 個(gè) 射管在發(fā)射數(shù)據(jù)的過(guò)程中，將會(huì)達(dá)到幾十 就是說(shuō)發(fā)射功率會(huì)達(dá)到 。但是其自身并不能達(dá)到發(fā)射功率的要求，還需要借助 9012 三極管，放大電流驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管，才能達(dá)到基本發(fā)射要求。一般情況下，信號(hào)會(huì)被調(diào)制在 38載波上，然后，由紅外發(fā)射管將已調(diào)制的信號(hào)發(fā)送出去。故載波由單片機(jī)定時(shí)器產(chǎn)生提供。 紅外接收電路部分由 1 個(gè)紅外接收器、 1 個(gè) 100解電容、 1 個(gè) 200電阻和 1 個(gè) 100瓷片電容組成。其采用的集成紅外接收器 ,即一體化紅外信號(hào)接收頭 集紅外接收、放大信號(hào)、信號(hào)整形與處理功能于一身。 通常不需要外部其他設(shè)備，就能實(shí)現(xiàn)紅外接收等工作。例如：輸出 它只有3個(gè)引腳，分別是電源、公共地以及脈沖信號(hào)輸出。紅外接收器將接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，然后直接送至單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。 腳與單片機(jī) 過(guò)單線傳輸接收到的紅外信號(hào)。 紅外鍵盤即為紅外遙控器，它及多種模塊電路和程序存儲(chǔ)器于一體，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程技術(shù)就 能在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的鍵值功能，其具有遠(yuǎn)距離操作、操作簡(jiǎn)單、傳輸信號(hào)快等特點(diǎn)。紅外模塊電路如圖 9 所示。 11 圖 9 紅外模塊電路 示電路 12864液晶是一種具有 4位 /8位并行， 2線或 3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)，二級(jí)簡(jiǎn)體文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊：其顯示分辨率為 128 64，內(nèi)置 128 個(gè) 16*16 點(diǎn)文字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) 符集，利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單，方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示 8 4行 16 16點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示 。低電壓低功耗是其又一 其基本特性如下： 低電源電壓（ + + 顯示分辨率： 128 64點(diǎn) 內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供 8192個(gè) 16 16點(diǎn)陣漢字 內(nèi)置 128個(gè) 16 8點(diǎn)陣字符 2顯示方式： 半透，正顯 驅(qū)動(dòng)方式： 1/321/5角方向： 6點(diǎn) 背光方式：側(cè)部高亮白色 耗僅為普通的 1/10 通訊方向：串行，并行可選 內(nèi)置 需外加負(fù)壓 無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì) 工作溫度：零度到 55度，存儲(chǔ)溫度：負(fù) 20度到 60度。 而本設(shè)計(jì)將采用的是并行接口，及見圖 10所示。 12 圖 10 128 64 液晶電路 我們用單片機(jī)來(lái)進(jìn)行控制。它可以很直觀的用來(lái)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒及 星期，單片機(jī)與 接口電路如圖 11所示。 圖 11 接口電路 原理圖 見附錄 A 13 元器件清單 見附錄 C 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 軟件部分主要有以下模塊程序設(shè)計(jì)： 晶顯示程序、日期及時(shí)間顯示程序、時(shí)間調(diào)整程序、紅外接收程序等。 設(shè)計(jì)主程序包括系統(tǒng)初始化、判按鍵狀態(tài)、日期及時(shí)間設(shè)置等。主程序流程圖如圖 12所示。 14 開 始系 統(tǒng) 初 始 化顯 示設(shè) 置 時(shí) 間進(jìn) 入 修 改 時(shí) 間 模 式讀 時(shí) 間設(shè) 置 按 鍵是 否 按 下 ？設(shè) 置 完 成 ？2 主程序流程圖 子程序設(shè)計(jì) 在進(jìn)行程序開發(fā)時(shí)，不可以隨意設(shè)計(jì)，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體分析，考慮系統(tǒng)板上的硬件資源，得出多種方案，以最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，選擇模塊化的設(shè)計(jì)方法，依次為每一個(gè)模塊進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，這樣不僅方便設(shè)計(jì)者對(duì)程序設(shè)計(jì)和修改，還方便閱讀者讀懂程序。接下來(lái)將分別介紹各個(gè)模塊的程序設(shè)計(jì)。 液晶顯示程序設(shè)計(jì) 液晶顯示 兩種工作方式：并行通信方式和串行通信方式。設(shè)計(jì)采用串行通信工作方式。軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)初始化、液晶初始化、液晶讀 /寫時(shí) 15 序、清屏處理、 顯示處理等。液晶顯示程序流程圖如圖 13所示。 開 始初 始 化 設(shè) 置寫 命 令 函 數(shù)顯 示 處 理 函 數(shù)結(jié) 束清 屏 處 理 函 數(shù)寫 數(shù) 據(jù) 函 數(shù)圖 13 液晶顯示流程圖 日期及時(shí)間程序的設(shè)計(jì) 單片機(jī)從 鐘芯片的寄存器中讀取數(shù)據(jù)，通過(guò) 軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中 ,需要編寫 讀 /寫時(shí)序和液晶顯示模塊程序。單片機(jī)與時(shí)鐘芯片通信過(guò)程中，時(shí)鐘周期表現(xiàn)為上升沿時(shí)序 ,緊隨其后的是一個(gè)下降沿。數(shù)據(jù)在上升沿期間輸入，在下降沿期間輸出。數(shù)據(jù)需保持正確。復(fù)位端為低電平時(shí)，將終止所有數(shù)據(jù)的傳輸。 I/期及時(shí)間程序設(shè)計(jì)流程圖如圖 14所示。 紅外接收程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)要求就是把接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行解碼，采用軟件編程把接收到的信息解碼。解碼系統(tǒng)分別由單片機(jī)定時(shí)器、外部中斷以及軟件的紅外遙控接收等程序組成。測(cè)量?jī)蓚€(gè)脈沖串間的間隔由單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)完成，紅外脈沖信號(hào)接收由接收器完成，利用外部中斷觸發(fā)定時(shí)器，之后接收管接收到脈沖信號(hào)，觸發(fā)外部中斷可用程序?qū)崿F(xiàn)。外部中斷啟動(dòng)定時(shí)器，在時(shí)間間隔的同時(shí)，進(jìn)行采樣，采樣脈沖代碼存儲(chǔ)到 外接收器使用集成 序設(shè)計(jì)部分分別是中斷初始化、接收數(shù)據(jù)及鍵碼處理等。紅外接 收流程圖如圖15所示。 16 開 始寫 入 允 許寫 入 初 始 化 時(shí) 間時(shí) 間 、 日 期 轉(zhuǎn) 化 為 液 晶 顯 示獲 取 時(shí) 鐘 芯 片 時(shí) 間寫 入 禁 止時(shí) 鐘 芯 片 關(guān) 閉讀 取 D S 1 3 0 2 秒 值4 日期及時(shí)間程序設(shè)計(jì) 流程圖 開 始中 斷 初 始 化接 收 數(shù) 據(jù)遙 控 碼 值 處 理結(jié) 束 圖 15 紅外接收流程圖 時(shí)間調(diào)整程序的設(shè)計(jì) 時(shí)間調(diào)整用紅外鍵盤控制，就需要編寫相應(yīng)的調(diào)整程序。當(dāng)要對(duì)時(shí)間調(diào)整時(shí)，首先進(jìn)入設(shè)置時(shí)間程序，按數(shù)字鍵“ 1”則就可以進(jìn)入，通過(guò)按鍵“ 可以對(duì)相應(yīng)的年、月、日、時(shí)、分、秒、星期等具體時(shí)間進(jìn)行選擇，按 10 個(gè)數(shù)字鍵0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9就可對(duì)其具體調(diào)整，調(diào)整完成后可選擇按鍵“ 認(rèn)進(jìn)入顯示程序，或者按鍵“ -”返回設(shè)置和運(yùn)行程序。為了保證以上指令的有效實(shí)現(xiàn)，還需要 在程序設(shè)計(jì)中屏蔽掉紅外鍵盤上其他沒有用到的按鍵，否則會(huì)對(duì)操作產(chǎn)生一定的影響。 在時(shí)間調(diào)整的過(guò)程中，為了與沒有調(diào)整的時(shí)間區(qū)別開來(lái)，還設(shè)置了調(diào)整閃爍的功能，直到調(diào)到下一位，才取消閃爍。閃爍功能的原理是根據(jù)每個(gè)調(diào)整位的需要，對(duì)其送亮滅的指令信息。間隔時(shí)間為 50用定時(shí)器的溢出標(biāo)志位，當(dāng)發(fā)現(xiàn)定時(shí)器溢出時(shí)，送“熄滅”字符指令，等到下一次溢出時(shí)，再送“亮”的字符指令，這樣，依次進(jìn)行不斷交替循環(huán)，直到調(diào)整位結(jié)束。時(shí)間調(diào)整程序流程圖 17 如圖 16所示。 開 始設(shè) 置 萬(wàn) 年 歷按 數(shù) 字 鍵 1年 調(diào) 整E Q 移 位月 調(diào) 整E Q 移 位秒 調(diào) 整分 調(diào) 整時(shí) 調(diào) 整日 調(diào) 整E Q 移 位E Q 移 位E Q 移 位 字 鍵 2 萬(wàn) 年 歷C H 確 認(rèn)圖 16 時(shí)間調(diào)整程序流程圖 5 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 18 系統(tǒng)調(diào)試 把每個(gè)電路模塊與單片機(jī)最小系統(tǒng)連接起來(lái)，組成萬(wàn)年歷系統(tǒng)。隨后在計(jì)算機(jī)上安裝 萬(wàn)年歷系統(tǒng)板與計(jì)算機(jī)通過(guò)下載線相連，給系統(tǒng)上電，打開程序下載軟件（ 選擇單片機(jī) 調(diào)入 件，點(diǎn)擊自動(dòng)，程序就被下載進(jìn)入單片機(jī)了。拔掉下載線，使用 察現(xiàn)象，得出結(jié)論。 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果 系統(tǒng)上電后，液晶顯示器上顯示主界面“”等字符 ，接著自動(dòng)跳入菜單欄界面。顯示主界面如圖 17 所示。 圖 17 顯示主界面 圖 通過(guò)紅外遙控器選擇對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間校正，按數(shù)字鍵 1進(jìn)入萬(wàn)年歷設(shè)置界面，按數(shù)字鍵 2可進(jìn)入萬(wàn)年歷運(yùn)行界面 ,按數(shù)字鍵 3 可進(jìn)入萬(wàn)年歷 農(nóng)歷顯示界面。按下數(shù)字鍵 1，進(jìn)入設(shè)置萬(wàn)年歷，對(duì)現(xiàn)有的時(shí)間顯示進(jìn)行調(diào)整，完成后按確認(rèn)鍵“ 返回菜單欄界面，按下數(shù)字鍵 2，進(jìn)入運(yùn)行萬(wàn)年歷就能顯示所有的信息。設(shè)置和運(yùn)行界面如圖 22 所示。 圖 18 設(shè)置和運(yùn)行界面 設(shè)計(jì)結(jié)論 萬(wàn)年歷系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試，測(cè)試后，完成了年、月、日、時(shí)、分、秒的顯示 和走時(shí)，而且可以任意設(shè)置成想要的日期和時(shí)間。并且還額外添加了溫度檢測(cè)，溫度上限報(bào)警的功能。由上述運(yùn)行結(jié)果分析來(lái)看各項(xiàng)要求足以滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。 設(shè)計(jì)課題的誤差缺陷和改進(jìn)分析 在萬(wàn)年歷系統(tǒng)中的走時(shí)模塊是使用的單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器，所以系統(tǒng)的 19 時(shí)間在經(jīng)過(guò)校正后還是有一定誤差。所以在實(shí)際應(yīng)用中最好是使用一塊實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片進(jìn)行走時(shí)。相對(duì)于定時(shí)器誤差較小。系統(tǒng)的時(shí)間一旦掉電后就會(huì)造成丟失，也是可以通過(guò)一塊實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片解決。 萬(wàn)年歷系統(tǒng)中歡迎界面的持續(xù)時(shí)間存在一定誤差，系統(tǒng)中歡迎界面的維持是通過(guò)純延時(shí)的方式 實(shí)現(xiàn)，所以有一定誤差。 在高級(jí)應(yīng)用中添加實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片進(jìn)行走時(shí)誤差還是存在，這是不允許的，這時(shí)還可以添加自動(dòng)校正時(shí)間模塊。目前自動(dòng)校正的方法大致有：使用 線網(wǎng)絡(luò)獲取網(wǎng)絡(luò)時(shí)間、使用有線網(wǎng)絡(luò)獲取網(wǎng)絡(luò)時(shí)間、使用 取當(dāng)?shù)貢r(shí)間、使用 頻收音機(jī)獲取整點(diǎn)時(shí)間等等。通過(guò)以上方式獲取的時(shí)間與系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間進(jìn)行校正。 設(shè)計(jì)體會(huì) 萬(wàn)年歷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是對(duì)課堂學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)，同時(shí)也是對(duì)自身自學(xué)能力的檢驗(yàn)。 回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以 前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。 結(jié)束語(yǔ) 20 通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究背景及意義的分析，了解了研究的主要工作，論證了系統(tǒng)的基本方案并進(jìn)行了方案選擇，還給出了硬軟件各模塊的設(shè)計(jì)方案，得出了總體設(shè)計(jì)方案。 在研究的過(guò)程中通過(guò)對(duì)硬件設(shè)計(jì)仿真，模塊調(diào)試，最終設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)硬件實(shí)物。對(duì)各模塊編寫了相應(yīng) 的程序軟件并對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，分別得出各模塊結(jié)果。把各模塊軟件組合成了萬(wàn)年歷系統(tǒng)軟件，下載到實(shí)物中，得出了最終結(jié)果。系統(tǒng)能顯示基本時(shí)間信息，并能較準(zhǔn)確的對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，還能顯示出實(shí)時(shí)環(huán)境的溫濕度，基本滿足了設(shè)計(jì)要求。但是由于知識(shí)水平和時(shí)間等各方面的局限，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中還存在一些不足，如陰陽(yáng)歷的轉(zhuǎn)換及顯示，溫濕度報(bào)警設(shè)定等其他一些模塊，都未能實(shí)現(xiàn)。 總體來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)基本完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。 參考文獻(xiàn) 1 蔣敏 J87 21 2 王銳 J216 3 查榮 J139 4 周杏鵬 M北京：高等教育出版社， 89 5 張俊 M京航空航天大學(xué)出版社， 170 6 宋雪松 1 單片機(jī) M華大學(xué)出版社， 38 7 李廣弟 M版 京航空航天大學(xué)出版 社， 99 156 8 李全利 程） M等教育出版社，216 9 李鋼 線數(shù)字溫度傳感器 J79 10 馬忠梅 語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) M版 京航空航天大學(xué)出版社， 172 22 致 謝 本設(shè)計(jì)是在賈雅瓊教授的悉心指導(dǎo)下完成的， 感謝老師表示忠心的感謝和崇高的敬意。感謝我的父母對(duì)我的培育。同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)，他們也給了我很大的支持和幫助。最后，感謝老師能在百忙之中對(duì)我的論文進(jìn)行審察，由于本人知識(shí)有限，不足之處在所難免，還請(qǐng)老師指正。 23 附 錄 附 錄 A 原理圖 見下頁(yè) 24 附 錄 B：元器件清單 表 1 萬(wàn)年歷元器件清單 元件名稱 元件參數(shù) 數(shù)量 時(shí)鐘電源 電解電容 22 瓷片 電容 33 發(fā)光二極管 1 1 排阻 470 1 溫濕度傳感器 一體化紅外接收頭 晶振 12M 1 晶振 開關(guān) 6角 1 按鍵 1 單片機(jī) 液晶 時(shí)鐘芯片 電阻 1K 4 電阻 200 1 電阻 排阻 10K 3 電位器 50K 1 25 附 錄 C： 萬(wàn)年歷實(shí)物圖 26 附 錄 D：程序清單 /* 課題名稱：萬(wàn)年歷 作 者：凌昇 完成時(shí)間： 2015年 7 月 功 能： 完成萬(wàn)年歷的時(shí)間顯示、農(nóng)歷轉(zhuǎn)換、調(diào)整時(shí)間等功能。 使用說(shuō)明： 陣 )連至 陣 W)連至 陣 S)連至 00, ,02; 型 號(hào) ： 使用晶振為 12 */ #; =13,6,4,17,23,58,46; /年周月日時(shí)分秒 ,; 4=一二三四五六日 ; ; 27 0=0 ; /* *函數(shù)名 ： *功能 ： 處理讀取的 *輸入?yún)?shù)： 無(wú) *輸出參數(shù)： 無(wú) */ =/16+0; /年 分離出十位 =%16+0; /年 分離出個(gè)位 =0; =/16+0; /月 分離出個(gè)位 =%16+0; /月 分離出十位 =0; =/16+0; /日 分離出十位 =%16+0; /日 分離出個(gè)位 =0; =/16+0; /時(shí) 分離出個(gè)位 =%16+0; /時(shí) 分離出十位 =0; =/16+0; /分 分離出十位 28 =%16+0; /分 分離出個(gè)位 =0; =/16+0; /秒 分離出個(gè)位 =%16+0; /秒 分離出十位 =0; =(/16)*10+%16; =(/16)*10+%16; =(/16)*10+%16; =(/16)*10+%16; =(/16)*10+%16; =(/16)*10+%16; =(/16)*10+%16; /* *函數(shù)名 ： *功能 ： 初始化定時(shí)器 1 *輸入?yún)?shù)： 無(wú) *輸出參數(shù)： 無(wú) */ 1; 1; = 0 29 65536256; 65536256; =6+0; =6+0; =0; 0*100+; (0 = )&(0 != 00) |(0 = 400) ) ;/滿足該條件的 ; ; M=; ) : ; 30 : ; : ; : ; : ; : ; : ; : ; : ; 0: 0; 1: 1; 2: 2; ; c,y,m,d,w; c=20; y=; m=; d=; w=(c/4)-2*c+y+(y/4)+(26*(m+1)/10)+7; =w; =*(; =*(1; =0; ,3, /* 下面是主函數(shù) */ 31 k,i,h,m; ; ; ; 800); ; ) k=; =0; k) ,3,基本萬(wàn)年歷 ); ,2,); ,2, ); ; ,1,20 年 月 日 ); ,3, 時(shí) 分 秒 ); ,1,星期 ); ,1,返回 -); ,4,確認(rèn) ; ,8,; ; ,2, ,4, 32 ,6, ,3, ,5, ,7, =*(; =*(1; =0; ; ,3, ; ) : ) k=; =0; k=0|(k=0 if(k=0 ; 33 i=0; =28; ; 34 : h=0; ) k=; =0; k=0|(k=0 if(k=0 ; k=0|(k=0|(k=0|(k=0|(k=0|(k=0|(k=0|(k=0|(k=0|(k=0 i=0; h=0 h); ,4, =(h/16)*10+h%16; ; :