丁杨电子万年历毕业设计终稿

扬州工业职业技术学院20102011学年第一学期毕业设计课题名称基于AT89C51单片机的万年历设计时间201111201112系部电子信息工程系班级0901机电一体化姓名丁杨指导教师周杰总目录第一部分任务书第二部分开题报告第三部分毕业设计正文第一部分任务书扬州工业职业技术学院毕业设计任务书系部电子系指导老师周杰职称助教学生姓名丁杨班级0901机电学号0905210109设计题目基于AT89C51单片机的万年历设计内容目标和要求设计内容目标1、通过查阅有关资料用AT89C51单片机设计一个电子时钟；2、能够通过按键进行日期、时、分、秒的调整；3、可以实现实时温度更新显示；4、能够显示日期、时间、温度及公历年中的节日；设计要求1、提出选题的初步设想和研究目的；2、收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料；3、完成本毕业设计电路原理图设计；4、完成本毕业设计程序流程图和控制程序设计；5、完成软件和硬件系统的调试，功能指标达到技术要求；6、根据毕业设计内容进行设计、编程、仿真运行，形成符合学校规定的毕业设计书面文档。教研室审核系部审核第二部分开题报告扬州工业职业技术学院电子信息工程系11届毕业设计（论文）开题报告书毕业设计（论文）开题报告书（表（表1）学生姓名丁杨专业机电一体化班级0901机电学号0905210109题目基于AT89C51单片机的电子万年历指导教师周杰职称助教学位硕士题目类别工程设计基础研究应用研究其它【课题的内容与要求】（1）选用电子万年历芯片时，应重点考虑功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。（2）根据选用的电子万年历芯片设计外围电路和单片机的接口电路。（3）在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易于实现，使系统电路尽量简单。（4）根据设计的硬件电路，编写控制AT89C51芯片的单片机程序。（5）通过编程、编译、调试，并实现本设计的功能。（7）在硬件电路和软件程序设计时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作等因素。（8）软件设计时必须要有完善的思路，要做到程序简单，调试方便。要求1、提出选题的初步设想和研究目的；2、收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料；3、完成本毕业设计电路原理图设计；4、完成本毕业设计程序流程图和控制程序设计；5、完成软件和硬件系统的调试，功能指标达到技术要求；6、根据毕业设计内容进行设计、编程、仿真运行，形成符合学校规定的毕业设计书面文档。【前言】二十一世纪是数字化技术高速发展的时代，而单片机在数字化高速发展的时代扮演着极为重要的角色。电子万年历的开发与研究在信息化时代的今天亦是当务之急，因为它应用在学校、机关、企业、部队等单位礼堂、训练场地、教学室、公共场地等场合，可以说遍及人们生活的每一个角落。所以说电子万年历的开发是国家之所需，社会之所需，人民之所需。随着科技的快速发展，时间的流逝,从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用AT89C51单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用35V电压供电。电子万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。【方案的比较与评价】采用传统的AT89C51作为控制核心。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。因为PLC其实质已经是一个计算机产品，其实现有的很多都是单片机实现的，也有用嵌入式系统实现的，而本毕业设计功能的实现主要应用单片机系统的开发，故选用单片机来实现万年历的多功能显示。【预期的效果及指标】在液晶屏幕上可以显示出年、月、日、时、分、秒、星期、温度，并能够通过按键进行时间的校准。【进度安排】2011年10月1日2011年10月15日选题、调研、收集资料2011年10月16日2011年10月25日论证、开题2011年10月26日2011年11月19日设计（写作初稿）2011年11月20日2011年12月15日修改、定稿、打印【参考文献】1王新颖单片机原理及应用北京大学出版社20082陈忠平单片机基础与最小系统实践北京航空航天大学出版社3窦振中单片机外围器件实用手册存储器分册北京航空航天大学出版社4沈庆阳，郭庭吉8051单片机实践与应用清华大学出版社5陈明荧8051单片机课程设计实训教程M北京清华大学出版社6郁慧娣微机系统及其接口技术M南京东南大学出版社，1999年7何立民单片机高级教程M北京北京航空航天大学出版社，2003年8王毓银数字电路逻辑设计M北京高等教育出版社9李广弟单片机原理及应用M北京航空航天大学出版社,2004年10谢嘉奎电子线路M高等教育出版社,1999年【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）课题来源于实际，工作安排恰当，同意开题同意提交开题论证修改后提交不同意提交（请说明理由）指导教师签章周杰2011年10月15日【系部意见】同意指导教师意见不同意指导教师意见（请说明理由）其它（请说明）系（部）主任签章年月日第三部分毕业设计正文基于AT89C51单片机的万年历丁杨0901机电一体化摘要随着社会、科技的发展，人类得知时间，从观太阳、摆钟到现在电子钟，不断研究、创新。为了在观测时间的同时，能够了解其它与人类密切相关的信息，比如温度、星期、日期等，电子万年历诞生了，它集时间、日期、星期和温度功能于一身，具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。该电子万年历主要采用AT89C51单片机作为主控核心，由DS1302时钟芯片提供时钟、DS18B20温度传感芯片提供温度数据、LCD液晶显示屏显示。AT89C51单片机是由ATMEL公司推出的，功耗小，电压可选用46V电压供电；DS1302时钟芯片是美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电功能的低功耗实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小；DS18B20温度芯片是一种测量精度高的数字温度传感器,具有只需要一个数据电缆传输数据，电路连接简单的特点；数字显示是采用的LCD液晶显示屏来显示，可以同时显示年、月、日、星期、时、分、秒和温度等信息。此外，该电子万年历还具有时间校准等功能。一（五号，宋体，“摘要”两字为黑体）关键词时钟电路；时钟芯片DS1302；DS18B20温度传感芯片；LCD液晶显示；单片机AT89C51；THECALENDARBASEDONAT89C51DINGYANG0901ELECTROMECHANICALINTEGRATIONABSTRACTWITHTHESOCIETY,SCIENCEANDTECHNOLOGY,MANKINDLEARNEDTHATTIME,FROMTHEVIEWOFTHESUN,TOTHEPRESENTELECTRONICCLOCKPENDULUMCLOCK,CONTINUOUSRESEARCHANDINNOVATIONOBSERVATIONTIMEINTHESAMETIME,BEABLETOUNDERSTANDOTHERHUMANBEINGSISCLOSELYRELATEDTOINFORMATION,SUCHASTEMPERATURE,WEEK,DATEANDSOON,THEBIRTHOFTHEELECTRONICCALENDAR,ANDITSETTHETIME,DATE,WEEKANDTEMPERATUREINONE,WITHEASYTOREAD,INTUITIVEDISPLAYFUNCTIONALDIVERSITY,ANDMANYOTHERADVANTAGESOFSIMPLECIRCUITWITHTHEELECTRONICINSTRUMENTATIONOFTHEDEVELOPMENTTRENDOFTHEMARKETPROSPECTSAREBROADTHEMAINUSEOFTHEELECTRONICCALENDARAT89C51SINGLECHIPMICROCOMPUTERASTHEMAINCORE,PROVIDEDBYTHEDS1302CLOCKCHIPCLOCK,DS18B20THETEMPERATURECHIPACQUISITIONTRANSITIONTEMPERATURE,LEDDISPLAYSHOWSTHEDYNAMICSCANAT89C51SINGLECHIPMICROCOMPUTERISINTRODUCEDBYATMELCORPORATION,ASMALLPOWERCONSUMPTION,VOLTAGECANBESELECTED46VPOWERSUPPLYVOLTAGEDS1302CLOCKCHIPISINTRODUCEDDALLASFINEWITHTRICKLECHARGEFUNCTIONOFCURRENTLOWPOWERREALTIMECLOCKCHIP,WHICHCANOFTHEYEAR,MONTH,DAY,WEEK,HOUR,MINUTE,SECONDFORTIME,ALSOHASMULTIPLEFUNCTIONS,SUCHASALEAPYEARCOMPENSATION,ANDLONGLIFEOFTHEDS1302,ASMALLERRORDS18B20TEMPERATURECHIPISADIGITALTEMPERATURESENSORWITHAMEASUREMENTACCURACYHIGH,ASIMPLECIRCUITTOCONNECTTHECHARACTERISTICSOFSUCHSENSORSONLYNEEDADATACABLEFORDATATRANSMISSIONDIGITALLCDDISPLAYISUSEDTODISPLAYLCDSCREEN,CANDISPLAYYEAR,MONTH,DAY,WEEK,HOUR,MINUTE,SECONDANDTEMPERATURE,ETCINFORMATIONINADDITION,THEELECTRONICCALENDARISALSOATIMECALIBRATIONFUNCTIONSKEYWORDSCLOCKCIRCUITCLOCKCHIPDS1302LCDDISPALYDS18B20TEMPERATURESENSORCHIP；SINGLECHIPAT89C51；目录第一章概论1第二章设计要求与方案论证221引言222功能与要求223方案论证2231技术可行性2232单片机的选择3233显示系统的方案选择3234温度系统方案选择4235键盘模块的选择4236总体方案论证与选择4第三章系统硬件电路的设计531电路设计632系统硬件概述6321主控制器AT89C516322时钟电路DS13027323温度模块DS18B208324液晶屏显示模块12864933主要单元电路的设计10331按键系统电路103311键盘接口10332时钟系统电路12334温度模块电路18335单片机最小系统21第四章系统的软件设计与调试2241程序设计2243程序设计及软件仿真调试24433用PROTEUSISIS进行电子万年历的仿真测试27第五章结束语错误未定义书签。结论30致谢31参考文献32附录1电子万年历程序33扬州工业职业技术学院毕业设计1第一章概论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本设计为软件，硬件相结合的一组设计。在软件设计过程中，应对硬件部分有相关了解，这样有助于对设计题目的更深了解，有助于软件设计。基本的要了解一些主要器件的基本功能和作用。除了采用集成化的时钟芯片外，还有采用MCU的方案，利用AT89系列单片微机制成万年历电路，采用软件和硬件结合的方法，控制LCD液晶屏输出，分别用来显示年、月、日、时、分、秒、星期、节日、温度，其最大特点是硬件电路简单，安装方便易于实现，软件设计独特,可靠。AT89C51是由ATMEL公司推出的一种小型单片机。95年出现在中国市场。其主要特点为采用FLASH存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS51完全兼容，可以很快被中国广大用户接受。本文介绍了基于AT89C51单片机设计的电子万年历。首先我们在绪论中简单介绍了单片机的发展与其在中低端领域中的优势以及课题的开发意义；接着介绍了AT89C51单片机的硬件结构和本毕业设计所要外扩的LCD显示的方法，并在此基础上实现了万年历基本电路的设计；然后使用单片机汇编语言进行万年历程序的设计，程序采用模块化结构，使得逻辑关系简单明了，维护方便。扬州工业职业技术学院毕业设计2第二章设计要求与方案论证21引言随着电子技术的发展，人类不断研究，不断创新纪录。万年历目前已经不再局限于以书本形式出现。以电脑软件或者电子产品形式出现的万年历被称为电子万年历。与传统书本形式的万年历相比，电子万年历得到了越来越广泛的应用，采用电子时钟作为时间显示已经成为一种时尚。目前市场上各式各样的电子时钟数不胜数，但多数是只针对时间显示，功能单一不能满足人们日常生活需求。本文提出了一种基于AT89C51单片机的万年历设计方案，本方案以AT89C51单片机作为主控核心，与时钟芯片DS1302、按键、LCD显示等模块组成硬件系统。在硬件系统中设有独立按键和LCD显示器，能显示丰富的信息，根据使用者的需要可以随时对时间进行校准、选择时间等，综上所述此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。22功能与要求本电子万年历能动态显示年、月、日、星期、小时、分钟、秒、温度。23方案论证231技术可行性随着国内超大规模集成电路的出现，微处理器及其外围芯片有了迅速的发展。集成技术的最新发展之一是将CPU和外围芯片，如程序存储器、数据存储器、并行I/O口、串行I/O口、定时/计数器、中断控制器及其他控制部件集成在一个芯片之中，制成单片计算机（SINGLECHIPMICROCOMPUTER）。而近年来推出的一些高档单片机还包括有许多特殊功能单元，如A/D、D/A转换器、调制解调器、通信控制器、锁相环、DMA、浮点运算单元、PWM控制输出单元、PWM输出时的死区可编程控制功能等。因此，只要外加一些扩展电路及必要的通道接口就可以构成各种计算机应用系统，如工业流水线控制系统、作为家用电器的主控制器、分布式控制系统的终端节点或作为其主控制节点起中继的作用、数据采集系统、自动测试系统等。扬州工业职业技术学院毕业设计3单片机的出现，并在各技术领域中得到如此迅猛的发展，与单片机构成计算机应用系统所形成的下述特点有关1、单片机构成的应用系统有较大的可靠性。这些可靠性的获得除了依靠单片机芯片本身的高可靠性以及应用有最少的联接外，还可以方便地采用软、硬件技术。2、系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统，应用系统有较高的软、硬件利用系数。3、由于构成的应用系统是一个计算机系统，相当多的测、控功能由软件实现，故具有柔性特征，不须改变硬件系统就能适当地改变系统功能。4、有优异的性能、价格比。232单片机的选择方案一采用传统的AT89C51作为电机的控制核心。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。方案二采用FTC10F04单片机，还带有非易失性FLASH程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场应用最多。其主要特点如下8KBFLASHROM，可以擦除1000次以上，数据保存10年。由于本系统对CPU运算速度要求很高，需要执行很复杂的运算，方案一成本比较低，适合做设计，方案二运算速度高，性能好，所以两种方案都有可取之处。选用方案一作为主方案，方案二作为备用方案。233显示系统的方案选择方案1用数码管或点阵LED显示。方案2用液晶1602显示。方案3用液晶12864显示。时钟和温度的显示可以用数码管或LED，而且价格便宜。但是数码管的只能显示简单的设计的系统，与我们设计要求也不相符。有很多东西需要显示，还是用显示功能更好的液晶显示器比较好，它能显示更多的数据，用1602液晶显示数据有限，1602只能够显示一些基本的西文字符，显示数据的可读性不好，扬州工业职业技术学院毕业设计4用可以显示汉字的12864液晶显示器还可以增加显示信息的可读性，让人看起来会很方便。虽然它们在价格上差距很大，但是1602不能够实现我们的要求，12864是我们唯一的选择。234温度系统方案选择方案1用热敏电阻等测温元件测出电压，再转换成对应的温度。需要比较多的外部元件（A/D转换）支持，且硬件电路复杂，制作成本相对较高。方案2用DS18B20直接测温。DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。经比较，我们选择方案2。温度实现只能通过外部的温度传感器来实现。经上网查阅及市场考察，DS18B20体积小，只有3只脚，电路接法简单。内部含有寄存器为我们设计实现上下限报警功能提供保障。精度为05C，也符合我们设计的要求。DS18B20也是我们通常使用的型号，因此温度传感器用DS18B20。235键盘模块的选择在对日期和时间进行切换，对日期和时间进行调节校准过程中，系统需要产生激励电流，因此需要用按键。方案一使用独立式键盘。独立式键盘是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。方案二使用矩阵式键盘。矩阵式键盘是由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，行线、列线分别连接到按键开关的两端。其特点是简单且不增加成本，这种键盘适合按键数量较多的场合。根据以上的论述，因本系统需要的按键不多，星期加1键，日期加1键，月数加1键，年数加1键，秒数加1键，分数加1键，时数加1键，时间/日期切换键，要求简单。所以采用方案一独立式键盘。236总体方案论证与选择按照系统设计功能的要求，初步确定系统主要由主控模块、时控模块、显示扬州工业职业技术学院毕业设计5驱动及显示模块和按键接口模块共4个模块组成，电路系统构成框图如图所示。图21电子万年历电路系统构成框图主控芯片使用51系列AT89C51单片机，时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，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，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，提供了对后背电源进行涓细电流（2555V电源，再25V时耗电小于300NA）充电的能力。用12864液晶显示屏显示，带中文字库的12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864,内置8192个1616点汉字，和128个168点ASCII字符集利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字也可完成图形显示低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。第三章系统硬件电路的设计主控模块蜂鸣器LCD液晶显示按键电路晶振电路复位电路时钟芯片模块块温度芯片模块块扬州工业职业技术学院毕业设计631电路设计图示为电子万年历电路设计原理图，系统由主控制器AT89C51、时钟电路DS1302、温度电路DS18B20，液晶显示电路及键扫描电路组成。图311电子万年历电路接线图32系统硬件概述321主控制器AT89C51ATMEL公司生产的AT89C51单片机采用高性能的静态80C51设计，并采用先进工艺制造，还带有非易失性FLASH程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场应用最多。其主要特点如下4K字节可编程闪烁存储器；寿命1000写/擦循环；数据保留时间10年；三级程序存储器锁定；扬州工业职业技术学院毕业设计71288位内部RAM；5个中断源；4个8位I/O口；2个16位定时/计数器；与MCS51兼容可编程串行通道片内振荡器和时钟电路全静态工作方式024MHZ管脚如图所示图321AT89C51管脚图322时钟电路DS1302DS1302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进行同步通信，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2555V。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，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302的外部引脚分配如图所示，内部结构如图322所示。扬州工业职业技术学院毕业设计8图322（A）DS1302的外部引脚分配图322（B）DS1302的内部结构各引脚的功能为VCC2主电源；VCC1备份电源。X1、X2振荡源，外接32768KHZ晶振。SCLK串行时钟，输入，控制数据的输入与输出；I/O三线接口时的双向数据线；CE输入信号，在读、写数据期间，必须为高。323温度模块DS18B20该模块采用美国DALLAS公司生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。DS18B20的主要特征全数字温度转换及输出。先进的单总线数据通信。最高12位分辨率，精度可达土05摄氏度。12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。可选择寄生工作方式。检测温度范围为55C125C67F257F内置EEPROM，限温报警功能。64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。DS18B20芯片封装结构扬州工业职业技术学院毕业设计9图323DS1302的芯片封装结构DS18B20引脚功能GND电压地DQ单数据总线VDD电源电压NC空引脚324液晶屏显示模块12864带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864,内置8192个1616点汉字，和128个168点ASCII字符集利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字也可完成图形显示低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。基本特性低电源电压（VDD3055V）显示分辨率12864点内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字简繁体可选内置128个168点阵字符，2MHZ时钟频率显示方式STN、半透、正显驱动方式1/32DUTY，1/5BIAS背光方式侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10通讯方式串行、并口可选内置DCDC转换电路，无需外加负压无需片选信号，简化软件设计工作温度055,存储温度2060外观及引脚扬州工业职业技术学院毕业设计10图324外观及引脚图33主要单元电路的设计331按键系统电路3311键盘接口键盘在单片机系统中是一个很重要的部件。为了输入数据、查询和控制系统的工作状态，都要用到键盘，键盘是人工干预计算机的主要手段。键盘可分为编码和非编码键盘两种。编码键盘采用硬件线线路来实现键盘编码，每按下一个键，键盘能自动生成按键代码，键数较多，而且还具有去抖动功能。这种键盘使用方便，但硬件较复杂，PC机所用的键盘就属于这种。非编码键盘仅提供按键开关工作状态，其他工作由软件完成，这种键盘键数较少，硬件简单，一般在单片机应用系统中广泛使用。此处主要介绍该类非编码键盘及其与MCS51型单片机的接口。3312按键开关去抖问题按键开关在电路中的连接如图所示。按键未按下时，A点电位为高电平5V；按键按下时，A点电位为低电平。A点电位就用于向CPU传递按键的开关状态。但是由于按键的结构为机械弹性开关，在按键按下和断开时，触点在闭合和断开瞬间还会接触不稳定，引起A点电平不稳定，如图331B所示，键盘的抖动时间一般为510MS，抖动现象会引起CPU对一次键操作进行多次处理，从而可能产生错误。因此必须设法消除抖动的不良后果。图231键操作和键抖动消除抖动的不良后果的方法有硬、软件两种。为了节省硬件，通常在单片机系统中，一般不采用硬件方法消除键的抖动，而是用软件消除抖动的方法。根据抖动特性，在第一次检测到按键按下后，执行扬州工业职业技术学院毕业设计11一段延时510MS让前延抖动消失后再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认真正有键按下。当检测到按键释放后，也要给510MS的延时，待后延抖动消失后才转入该键处理程序。3313查询式按键及其接口按照键盘与CPU的连接方式可以分为查询按键和矩阵式键盘。查询式按键是各按键相互独立，每个按键占用一根I/O口线，每根I/O口线上的按键工作状态不会影响其他I/O口线上按键的工作状态。查询式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，在按键数量较多时，I/O口线浪费较大，且电路结构显得繁杂。故这种形式适用于按键数量较少的场合。3314矩阵式按键及其接口矩阵式键盘又称行列式键盘，有N个行线和M个列线，经限流电阻接5V电源上，按键跨接在行线和列线上，NM行列结构可构成MN个按键，组成一个键盘。与独立式按键相比，MN个按键只占用MN根I/O口线，因此适用于按键较多的场合。当无键闭合时，相应的I/O之间开路。当有键闭合时，与闭合键相连接的两条I/O口线之间短路。判断有无键按下的方法是第一步，置列线相关I/O口为输入态，从行线相对应的I/O口输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。第二步，置行线相关I/O口输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。综合一二两步的结果，可确定按键编号。但是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此须等待近按键释放后，再进行键功能操作，否则按一次键，有可能会连续多次进行同样的键操作。3315键盘扫描控制方式在单片机应用系统中，对键盘的处理工作仅是CPU工作内容的一部分，CPU还要进行数据处理、显示和其他输入输出操作，因此键盘处理工作既不能占用CPU太多时间，又需要CPU对键盘操作及时作出响应。CPU对键盘处理控制的工作方式有以下几种1程序控制扫描方式程序控制扫描方式是在CPU工作空余，调用键盘扫描子程序，响应键输入信号要求。扬州工业职业技术学院毕业设计122定时控制扫描方式定时控制扫描方式是利用定时/计数器每隔一段时间和生定时中断，CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键闭合时转入该键的功能子程序。3中断控制扫描方式中断控制扫描方式是利用外部中断源，响应输入信号。当无按键按下时，CPU执行正常工作程序。当有按键按下时，CPU立即产生中断。在中断服务子程序中扫描键盘，判断是哪一个键被按下，然后执行该键的功能子程序。这种控制方式克服了前两种控制方式可能产生的空扫描和不能及时响应键输入的缺点，既能及时处理键输入，又能提高CPU运行效率，但要占用一个宝贵的中断资源。图即工作于中断方式的矩阵式键盘接口电路。在初始化时P14P17置输出0，P10P13置为输入态，P10P13分别接至与门各输入端。当有键闭合时INTO0，CPU中断后，在中断服务子程序中，再完成键识别和键功能处理。本设计提供了解2个按钮的小键盘，向P1口输出低电平，如果有键盘断按下什么键。在有键按下后，有一定的延时，防止键盘抖动。图332工作于中断方式的矩阵式键盘接口电路332时钟系统电路3321DS1302工作方式简介及数据操作原理DS1302可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时,且具有闰年补偿功能,工作电压宽达2555V。采用三线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个33X8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是的DS1202升级产品,与DS1202兼容,但增加了主电源/后背电源双电源引脚,同时提供了对后背电源进行涓细扬州工业职业技术学院毕业设计13电流充电的能力。DS1302有主电源/后备电源双电源引脚VCC1在单电源与电池供电的系统中提供低电源，并提供低功率的电磁备份；VCC1在双电池系统中提供主电源。在这种运行方式中，VCC1里连接到后备电源，以便在没有主电源的情况下能保存时间信息以及数据。DS1302由VCC1或VCC2中较打大者供电。当VCC2（VCC102V）时，VCC2给DS1302供电；当VCC2VCC1时，DS1302由VCC1供电。DS1302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位地址和命令字装入移位寄存器，数据在SCLK的上升沿被访问到。在开始8个时钟周期，把命令字节装入移位寄存器后，另外的时钟周期在读操作时输出数据，在写操作时写入数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为88，在多字节方式下为8字节数，最大可达248字节数。如果在传送过程中置RST脚为低电平，则会终止本次数据传送，并且I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在VCC25V之前，RST脚必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。DS1302的控制字。控制字节的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中。位6如果为0，则表示存取日历时钟数据；为1则表示存取RAM数据。位51（A4A0）指示操作单元的地址。最低有效位（位0）如果为0，则表示药进行写操作；为1表示进行读操作。控制字节总是从最低位开始输入/输出。为了提高对32个地址寻址能力（地址/命令位15逻辑1）,可以把时钟/日历或RAM寄存器规定为多字节（BURST）方式。位6规定时钟或RAM，而位0规定读或写。在时钟/日历寄存器中的地址931或RAM寄存器中的地址31不能存储数据。在多字节方式下，读或写从地址0的位0开始。必须按数据传送的次序写最先的8个寄存器。但是，当以多字节方式写RAM时，为了传送数据不必写所有的31字节，不管是否谢了全部31字节，所写的每一字节都将传送至RAM。DS1302共有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式。其日历、时间寄存器及其控制字如下表所示，其中奇数为扬州工业职业技术学院毕业设计14读操作，偶数为写操作。表331DS1302控制字时钟暂停秒寄存器的位7定义位时钟暂停位。当它为1时，DS1302停止振荡，进入低功耗的备份方式，通常在对DS1302进行写操作时（如进入时钟调整程序）,停止振荡。当它为0时，时钟将开始启动。AMPM/1224小时方式小时寄存器的位7定义为12或24小时方式选择位。它为高电平时，选择12小时方式。在此方式下，位5为第二个10小时位（2023H）。DS1302的晶振选用32768HZ，电容推荐值为6PF。因为振荡频率较低，也可以不接电容，对计时精度影响不大。3322DS1302命令字节格式每一数据的传送由命令字节进行初始化，DS1302的命令字节格式如图所示图334控制字（即地址及命令字节）控制字的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中。位6为0，表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1（A4A0）指示操作单元的地址；位0（最低有效位）为0，表示要进行写操作，为1表示进行读操作。控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从最低位（0位）开始。同样，在紧跟8位的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿，读出DS1302的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。数据读写时序如图335。扬州工业职业技术学院毕业设计15图335数据读写时序3323DS1302与CPU的连接DS1302与单片机的连接仅需要3条线CE引脚、SCLK串行时钟引脚、I/O串行数据引脚，VCC2为备用电源，外接32768KHZ晶振，为芯片提供计时脉冲。图为DS1302与AT89C51单片机连接的电路原理图。图336电路原理图一般设计流程（所有过程须将CE置1）关闭写保护，通过设置控制字BIT7为1。串行输入控制指令根据需要输入控制指令，完成数据传输可以选择字节模式，即每输入一条控制指令，下8个脉冲完成相应一个字节的读写可以选择突发模式，对时钟/日历寄存器或318RAM进行一次性读写打开写保护333显示模块系统电路扬州工业职业技术学院毕业设计16显示部分采用LCD12864液晶显示，由主控单元将数据传输给液晶显示模块，通过液晶显示屏直观的显示年月日、时分秒、星期、温度等相关信息。3331主要显示工作原理1中文字型产生ROM（CGROM）及半宽字型ROMHCGROMST7920的字型产生ROM通过8192个1616点阵的中文字型，以及126个168点阵的西文字符，它用2个字节来提供编码选择，将要显示的字符的编码写到DDRAM上，硬件将依照编码自动从CGROM中选择将要显示的字型显示再屏幕上。2字型发生RAMCGRAMST7920的字型产生RAM提供用户自定义字符生成（造字）功能，可提供4组1616点阵的空间，用户可以将CGROM中没有的字符定义到CGRAM中。3显示RAMDDRAM显示RAM提供642字节的空间，最多可以控制4行16字的中文字型显示。当写入显示资料RAM时，可以分别显示CGROM，HCGROM及CGRAM的字型。三种字型的选择1显示半宽字型将一个字节的编码写入DDRAM中，范围是027FH2显示CGRAM字型将2个字节的编码写入DDRAM中，共有0000H，0002H,0004H及0006H四种编码3显示中文字型将2字节的编码写入DDRAM中，先写高8位，后写低8位范围是A140HD75FHBIG5,A1A0HF7FFHGB时序应用举例1、使用前的准备先给模块加上工作电压，再按照下图的连接方法调节LCD的对比度，使其显示出黑色的底影。此过程亦可以初步检测LCD有无缺段现象。2、字符显示带中文字库的128X640402B每屏可显示4行8列共32个1616点阵的汉字，每个显示RAM可显示1个中文字符或2个168点阵全高ASCII码字符，即每屏最多可实现32个中文字符或64个ASCII码字符的显示。带中文字库的128X640402B内部提供1282字节的字符显示RAM缓冲区（DDRAM）。字符显示是通过将字符显示编码写入该字符显示RAM实现的。根据写入内容的不同，可分别在液晶屏上显示CGROM（中文字库）、HCGROM（ASCII码字库）及CGRAM（自定义字形）的内容。三种不同字符/字型的选择扬州工业职业技术学院毕业设计17编码范围为00000006H（其代码分别是0000、0002、0004、0006共4个）显示自定义字型，02H7FH显示半宽ASCII码字符，A1A0HF7FFH显示8192种GB2312中文字库字形。字符显示RAM在液晶模块中的地址80H9FH。字符显示的RAM的地址与32个字符显示区域有着一一对应的关系，其对应关系如下表所示。表33480H81H82H83H84H85H86H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH3、图形显示先设垂直地址再设水平地址连续写入两个字节的资料来完成垂直与水平的坐标地址垂直地址范围AC5AC0水平地址范围AC3AC0绘图RAM的地址计数器（AC）只会对水平地址X轴自动加一,当水平地址0FH时会重新设为00H但并不会对垂直地址做进位自动加一，故当连续写入多笔资料时，程序需自行判断垂直地址是否需重新设定。4、应用说明用带中文字库的128X64显示模块时应注意以下几点欲在某一个位置显示中文字符时，应先设定显示字符位置，即先设定显示地址，再写入中文字符编码。显示ASCII字符过程与显示中文字符过程相同。不过在显示连续字符时，只须设定一次显示地址，由模块自动对地址加1指向下一个字符位置，否则，显示的字符中将会有一个空ASCII字符位置。当字符编码为2字节时，应先写入高位字节，再写入低位字节。模块在接收指令前，向处理器必须先确认模块内部处于非忙状态，即读取BF标志时BF需为“0”，方可接受新的指令。如果在送出一个指令前不检查BF标志，则在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间，即等待前一个指令确定执行完成。指令执行的时间请参考指令表中的指令执行时间说明。“RE”为基本指令集与扩充指令集的选择控制位。当变更“RE”后，以后的指令集扬州工业职业技术学院毕业设计18将维持在最后的状态，除非再次变更“RE”位，否则使用相同指令集时，无需每次均重设“RE”位334温度模块电路3341DS18B20的外形及内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管脚排列如下图337图337DS18B20引脚定义1DQ为数字信号输入/输出端；2GND为电源地；3VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。图338DS18B20内部结构图3342DS18B20工作原理扬州工业职业技术学院毕业设计19DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2S减为750MS。DS18B20测温原理如图2310所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图339中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。图339DS18B20测温原理框图DS18B20的应用电路DS18B20测温系统具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点。下面就是DS18B20几个不同应用方式下的测温电路图1）DS18B20寄生电源供电方式电路图如下面图3310所示，在寄生电源供电方式下，DS18B20从单线信号线上汲取能量在信号线DQ处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。独特的寄生电源方式有三个好处1）进行远距离测温时，无需本地电源2）可以在没有常规电源的条件下读取ROM3）电路更加简洁，仅用一根I/O口实现测温扬州工业职业技术学院毕业设计20要想使DS18B20进行精确的温度转换，I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1MA，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠47K上拉电阻就无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。因此，图3310电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适宜采用电池供电系统中。并且工作电源VCC必须保证在5V，当电源电压下降时，寄生电源能够汲取的能量也降低，会使温度误差变大。图33102）DS18B20寄生电源强上拉供电方式电路图改进的寄生电源供电方式如下面图3311所示，为了使DS18B20在动态转换周期中获得足够的电流供应，当进行温度转换或拷贝到E2存储器操作时，用MOSFET把I/O线直接拉到VCC就可提供足够的电流，在发出任何涉及到拷贝到E2存储器或启动温度转换的指令后，必须在最多10S内把I/O线转换到强上拉状态。在强上拉方式下可以解决电流供应不走的问题，因此也适合于多点测温应用，缺点就是要多占用一根I/O口线进行强上拉切换。图33113）DS18B20的外部电源供电方式在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，扬州工业职业技术学院毕业设计21可以保证转换精度，同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。注意在外部供电的方式下，DS18B20的GND引脚不能悬空，否则不能转换温度，读取的温度总是85。图3312外部供电方式单点测温电路图3313外部供电方式的多点测温电路图外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。站长推荐大家在开发中使用外部电源供电方式，毕竟比寄生电源方式只多接一根VCC引线。在外接电源方式下，可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点，即使电源电压VCC降到3V时，依然能够保证温度量精度。335单片机最小系统单片机最小系统主要由复位电路，晶振电路，电源等几部分组成。1复位电路复位电路有两种方式上电复位和按钮复位，我们主要用按钮复位式。如下图所示图3314扬州工业职业技术学院毕业设计222晶振电路晶振电路原理图如3315图3315选取原则电容选取22PF，晶振为12MHZ。3电源AT89S52单片机的供电电源是5V的直流电。4EA非/