基于pic單片機(jī)的電子萬年歷設(shè)計(jì)

1、 南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號：專 業(yè)：電子信息工程設(shè)計(jì)(論文)題目：基于單片機(jī)的電子萬年歷設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師: 2013 年 3 月 7 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述 1.引言萬年歷在我國已經(jīng)有上千年的歷史，萬年歷古時(shí)通稱時(shí)憲書或通書，是按照某一特定歷法的推算法則編排年、月、日、節(jié)氣等以供查考得工具書，是人類創(chuàng)造的文化成果之一。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，給人類生活帶來了根本性的改變，尤其是單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)

2、走進(jìn)了千家萬戶，而電子產(chǎn)品形式出現(xiàn)的電子萬年歷也成為一種為大眾所廣泛使用日常計(jì)時(shí)工具。與傳統(tǒng)萬年歷相比，電子萬年歷更符合消費(fèi)者的生活需求 ，它可以對年、月、周、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，而且使用壽命長，誤差小，也因此越來越得到大眾的青睞。2.電子萬年歷的設(shè)計(jì)意義隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，對時(shí)間的要求越來越高，精準(zhǔn)數(shù)字計(jì)時(shí)的消費(fèi)需求也是越來越多。21世紀(jì)的今天,最具代表性的計(jì)時(shí)產(chǎn)品就是電子萬年歷，它的出現(xiàn)被譽(yù)為世界鐘表業(yè)界的第三次革命。它使計(jì)時(shí)產(chǎn)品的走時(shí)日差從分級縮小到 1/600 萬秒，從原有傳統(tǒng)指針計(jì)時(shí)的方式發(fā)展為人們?nèi)粘８鼮槭煜さ囊构鈹?shù)字顯示方式，直觀

3、明了，并增加了全自動日期、星期、溫度以及其他日常附屬信息的顯示功能，它更符合消費(fèi)者的生活需求。因此，可以這樣說:電子萬年歷的出現(xiàn)帶來了鐘表計(jì)時(shí)業(yè)界跨躍性的進(jìn)步。近年來電子鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚奈锲?，其廣泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇院、辦公室等 公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來了極大的方便。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們已不再滿足于鐘表原先簡單的計(jì)時(shí)功能，希望出現(xiàn)一些新的功能，諸如日歷的顯示、鬧鐘的應(yīng)用等，以帶來更大的方便，而所有這些又都是以數(shù)字化的電子時(shí)鐘為基礎(chǔ)的。因此，研究實(shí)用電子時(shí)鐘及其擴(kuò)展應(yīng)用有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義，具有很大的實(shí)用價(jià)值。3.電子萬年歷的市場前景電子萬年歷是現(xiàn)代

4、社會中的主要計(jì)時(shí)工具之一，廣泛應(yīng)用于社會生活需要的各個(gè)方面。但目前市場上各式各樣的LCD電子鐘大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率損耗大等缺點(diǎn)。因此有必要對電子鐘進(jìn)行改進(jìn)。電子鐘的設(shè)計(jì)方法有多種，例如，基于微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)，基于VHDL數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，還可用中小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)，也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的電路組成，及利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電子鐘等等。這些方法都各有特點(diǎn)，其中，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子萬年歷具有編程靈活，功能便于擴(kuò)展，精確度高等特點(diǎn)與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。 利用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)制作的電子萬年歷, 可以很方便的由

5、軟件編程進(jìn)行功能的調(diào)整和改進(jìn),使其在能夠準(zhǔn)確顯示年、月、日、時(shí)間、星期的同時(shí),還能具有很多其他的功能。商家生產(chǎn)的電子萬年歷更從質(zhì)量、價(jià)格、實(shí)用上考慮不斷改變電子萬年歷的設(shè)計(jì)，使其更有市場。如設(shè)定鬧鐘、語音報(bào)時(shí)、閏年補(bǔ)償、溫濕度顯示等有一定的新穎性和實(shí)用性，同時(shí)體積小、攜帶方便，使用也更為方便，具有技術(shù)更新周期短、成本低、開放靈活等優(yōu)點(diǎn)，具備一定的市場前景。4. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真工具在電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常采用“計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)”作為重要的前期設(shè)計(jì)手段。計(jì)算機(jī)仿真具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點(diǎn)?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。因此采用Proteus 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)

6、仿真設(shè)計(jì)。 Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于PROTEUS提供

7、了實(shí)驗(yàn)室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺,有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力及仿真軟件的操作能力。5.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路本課題立足于一個(gè)具體的制作實(shí)例，即以單片機(jī)為控制核心的電子萬年歷的設(shè)計(jì)與制作。通過查找相關(guān)資料文獻(xiàn)、分析電子萬年歷系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。此設(shè)計(jì)即液晶屏上顯示年、月、日、時(shí)、分、秒及星期原理框圖如圖1，電路一般包括以下幾個(gè)部分：鍵盤、單片機(jī)、溫度傳感器及顯示電路。系統(tǒng)框圖如下：圖 1單片機(jī)實(shí)現(xiàn)液晶顯示萬年歷以及溫度總框圖對于各部分：(1) 為使時(shí)鐘走時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)

8、間一致，校時(shí)電路是必不可少的，鍵盤用來校正液晶上顯示的時(shí)間。(2) 單片機(jī)通過輸出各種電脈沖信號來驅(qū)動控制各部分正常工作。(3) 溫度傳感器用來測量外部的確定溫度值。(4) 單片機(jī)發(fā)送到信號經(jīng)過顯示電路通過譯碼最終在液晶屏上顯示出來本設(shè)計(jì)選擇采用PIC16F877A作為主控制系統(tǒng)，因?yàn)閮Υ嬉壕У淖謳煨枰^大的存儲空間，而該芯片內(nèi)部存儲器為8KB ROM 存儲空間，足以滿足使用要求，且該芯片端口多，功能全。采用KS0108系列液晶顯示屏作為顯示模塊：因?yàn)槠淇娠@示文字，清晰可見，讀取時(shí)間比較直觀，而且體積較小，使用方便，性價(jià)比高,指令簡單，更容易滿足對于電路更加簡潔的要求。采用DS1302時(shí)鐘芯片

9、實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘：因?yàn)镈S1302芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，它可以儲存從2000-2099年的日歷及實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可以很方便地讀寫。同時(shí)能自動對秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高，工作電壓2.5V5.5V范圍內(nèi)，2.5V時(shí)耗電小于300nA。采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，此類傳感器為數(shù)字式傳感器而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機(jī)連接，可以避免A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，降低硬件成本，簡化系統(tǒng)電路。 電路設(shè)計(jì)最終方案決定綜上所述, 采用PIC16F877A作為主控制系統(tǒng)，KS0108液晶顯示器作為顯示設(shè)備，DS1302提供時(shí)鐘電路，DS18B20作為數(shù)字式溫度傳感器，

10、再加上多個(gè)獨(dú)立按鍵，即可組成一個(gè)完整的萬年歷系統(tǒng)，如下圖所示：獨(dú)立式鍵盤模塊PIC16F877A主控制模塊KS0108液晶屏顯示模塊DS18B20溫度采集模塊DS1302時(shí)鐘模塊圖2 基于芯片PIC16F877A萬年歷系統(tǒng)的框圖6.主要參考文獻(xiàn)：1 官騰陳達(dá).  淺析電子萬年歷設(shè)計(jì). 計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2011，05.2 滕振芳. 張昆.  基于單片機(jī)的電子萬年歷的設(shè)計(jì). Value Engineering，2010，06.3 代啟化. 基于. Proteus的電路設(shè)計(jì)與仿真J.現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，234（19）：82-84.4羅翼，張宏偉.PIC單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)

11、實(shí)例M.北京：中國電力出版社，2005.5 武衛(wèi)強(qiáng). 許西文.  基于AT89C52的萬年歷掛鐘的設(shè)計(jì). 科技資訊，2011，11（a）.6肖婧.單片機(jī)入門與趣味實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.7 王來志.王小平. AT89C51單片機(jī)的萬年歷設(shè)計(jì)與Proteus仿真. 工程技術(shù)，2011.8周潤景，徐宏偉，丁莉.單片機(jī)電路設(shè)計(jì)、分析與制作M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.9 李學(xué)海PIC單片機(jī)原理M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200410 何此昂. 鄧穎. Microchip PIC24系列單片機(jī)原理與程序設(shè)計(jì)M. 北京：人民郵電出版社，2011. 11李榮

12、正，劉啟中，陳學(xué)軍.PIC單片機(jī)原理及應(yīng)用（第3版）M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.12 Microchip Technology Inc. PIC24FJ128GA010 系列數(shù)據(jù)手冊.13 深圳漢昇實(shí)業(yè)有限公司. KS0108 控制器系列液晶模塊使用說明書.14 Microchip Technology Inc. TC1047A數(shù)據(jù)手冊.15 意Lucio Di Jasio.李中華.張雨濃.黃小紅.譯. 16位單片機(jī)C語言編程：基于PIC24 北京：人民郵電出版社，2010 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：一、設(shè)計(jì)（論文

13、）主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)： 1. 研究的內(nèi)容本設(shè)計(jì)為軟件、硬件相結(jié)合的一組設(shè)計(jì)。采用軟件和硬件結(jié)合的方法，控制數(shù)碼管輸出，分別顯示年、月、日、時(shí)、分、秒。主要任務(wù)分為以下兩部分：(1) 電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：主要包括系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，原理框圖設(shè)計(jì)，硬件原理電路圖設(shè)計(jì)，軟件程序設(shè)計(jì)。(2) 電子萬年歷系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：主要包括硬件部分的處理器模塊（單片機(jī)選型），溫度采集模塊；時(shí)鐘、溫度顯示電路模塊；萬年歷鍵盤調(diào)整模塊；供電模塊；以及軟件部分的系統(tǒng)及程序設(shè)計(jì)。 2. 預(yù)期目標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的電子萬年歷，主要的功能和具體的性能指標(biāo)如下：(1) 實(shí)現(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)及

14、顯示、時(shí)間與陰陽歷能夠自動關(guān)聯(lián)等功能；(2) 可以通過按鍵設(shè)置年、月、日及星期；(3) 能檢測環(huán)境溫度；(4) LED數(shù)碼管顯示年、月、周、日、時(shí)、分、秒、環(huán)境溫度二、設(shè)計(jì)（論文）的研究重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：1. 選擇合適的單片機(jī)處理器和各種功能模塊以達(dá)到實(shí)際要求2. 軟件程序的編寫難點(diǎn)：1. 硬件電路的設(shè)計(jì)2. 軟件程序的設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)（論文）研究方法及步驟（進(jìn)度安排）：1研究方法；本設(shè)計(jì)主要采用文獻(xiàn)查詢和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法。主要包括系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，原理框圖設(shè)計(jì)，硬件原理電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)，然后通過計(jì)算機(jī)仿真和軟件程序的調(diào)試驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案是否達(dá)到目的。2進(jìn)度安排：1. 2013-01-012013-03 -10 查閱文獻(xiàn)，系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)，書寫開題報(bào)告；2. 2013-03-112012 -03-31 硬件電路設(shè)計(jì)與硬件仿真；3. 2013-04-012013-04-20 軟件設(shè)計(jì)與軟件仿真；4. 2013-04-212013-05-10 系統(tǒng)調(diào)試；5. 2013-05-112013-06-01 整理文檔，撰寫論文，準(zhǔn)備