电气工程及其自动化-基于单片机万年历的设计

基于单片机万年历的设计摘要在这片与时间赛跑的土地上，对时间的掌握是非常关键的，想要掌握好时间，必须要有一个清晰的认知，而钟表则是最直接的体现，而万年历法的诞生，则是为了更好的掌握时间。由于它的高稳定，能耗小，价格低廉，在家用电器，通讯设备等领域得到了广泛的使用。采用该方法制作的电子产品，便于随身携带，使用简便。本文所设计的万年历驱动系统使用了STC89C52单片机，DS1302时钟处理器，可以实现定时、闹钟等功能，LCD1602是显示的主要内容。这款万年日历还有一个特殊的特点，那就是可以设定一个电子闹铃，可以设定两盏日光灯，可以设定两个触控屏，可以设定一个大致的气温，还可以设定一个滴滴的声音，还有一个秒表之类的东西。在程序上，本文介绍了自动计时程序，显示器控制程序，报警程序，秒表计时器控制程序，以及测温程序。在全部的编程都已经结束以后，在Keil系列软件中对它进行了软件调试，在没有发生问题的情况下，把一个程序的正文放到单片机上，为下一阶段的调试做好准备，通常会有六个开钥匙，一个用来设定闹铃，一个用于设定时间，一个用于设置秒表，一个用于控制加号，一个用于减少，一个用于倒数。本论文中的万年历是通过采用了电子线路，让它所展示的时间更为准确、更为直接，并且在形态上也会日益丰富，在功能上也会更为完善，它不仅可以用于定时，还可以作为一种体温计，也可以作为一种装饰，无论是在家中还是在室外，都可以用于各种场合，具有十分明显的发展潜力。关键词：万年历；单片机；DS18B20；LCD1602AbatractInthislandofaraceagainsttime,themasteryoftimeisverycritical,wanttomasterthetime,musthaveaclearcognition,andtheclockisthemostdirectembodiment,andthebirthoftheperpetualcalendar,istobettermasterthetime.Becauseofitshighstability,lowenergyconsumptionandlowprice,ithasbeenwidelyusedinhouseholdappliances,communicationequipmentandotherfields.Theelectronicproductsmadebythismethodareeasytocarryanduse.ThecalendardrivingsystemdesignedinthispaperusesSTC89C52MCU,DS1302clockprocessor,canrealizetiming,alarmclockandotherfunctions,LCD1602isthemaincontentofdisplay.Aspecialfeatureofthemillennialcalendaristhatyoucansetanelectronicalarm,youcansettwofluorescentlights,youcansettwotouchscreens,youcansetageneraltemperature,youcansetadripsound,youcansetastopwatchandthingslikethat.Intheprogram,thispaperintroducestheautomatictimingprogram,displaycontrolprogram,alarmprogram,stopwatchtimercontrolprogram,andtemperaturemeasuringprogram.Afteralltheprogramminghasbeenfinished,Keilseriesofsoftwaredebugging,inthecaseofnoproblems,putthetextofaprogramontheMCU,forthenextstageofdebuggingtogetready,usuallytherearesixkeys,oneisusedtosetalarm,oneisusedtosettime,oneisusedtosetstopwatch.Onefortheplussign,oneforthedecrease,andoneforthereciprocal.Thecalendarinthispaperisthroughtheuseofelectroniccircuit,sothatitshowsthetimeismoreaccurate,moredirect,andintheformwillbeincreasinglyrich,inthefunctionwillbemoreperfect,itcannotonlybeusedfortiming,butalsoasathermometer,canalsobeusedasadecoration,whetherathomeoroutdoors,canbeusedforvariousoccasions,Ithasveryobviouspotentialfordevelopment.Keywords：perpetualcalendar;Singlechipmicrocomputer;DS18B20;LCD1602目录TOC\o"1-3"\h\u6404第一章绪论 1251271.1课题研究背景意义 124601.2国内外发展研究现状 246891.3毕业设计主要研究内容 312627第二章基于单片机万年历的设计总体思路和方案 4130672.1总体设计思路 477912.2方案的选择及论证 4323972.2.1单片机的选择 4234272.2.2显示模块上的选择 5246142.2.3时钟方案上的选择 513702.2.4温度传感器的选择 5110912.2.5键盘的选择 6112302.2.6最终选择的方案 6310472.3本章小结 717895第三章基于单片机万年历的总体硬件电路设计 8180153.1主控模块的设计 8279873.2液晶显示模块的设计 9171663.3时钟模块的设计 10222763.3.1DS1302简介 10155843.3.2时钟芯片DS1302原理 10170293.3.3DS1302电路设计图 14303593.4温度传感器模块的设计 1528993.4.1DS18B20简介 15313523.4.2DS18B20模块电路 1593253.5按键输入模块的设计 165293.6蜂鸣器模块的设计 17208793.7语音输出模块的设计 18309833.8本章小结 194920第四章基于单片机万年历的总体软件设计 21234314.1Keil软件的基本介绍 2191914.2程序流程图设计 21299674.3按键函数流程设计 2261934.4DS1302时钟芯片的程序设计 2327303第五章基于单片机万年历的仿真 241635.1Proteus软件的基本介绍 2450625.2仿真的总体设计 2490965.3仿真结果 2432627第六章结论 2722027参考文献 2812137致谢 29绪论课题研究背景意义在当今这个充满压力的时代，我们的每一个人都跟时间息息相关，因此，我们都会被时间所左右。在当今这个大的世界里，我们的科技水平在提高，我们对高科技的需要也在与日俱增，这就导致了我们对时间的理解和方式在持续地提高，观测时间的仪器和方式也在被创造和革新，因此，我们就创造出了一种具有许多不同于其他历法的电子万年历，这种历法具有许多不同的特点，可以很容易地阅读，而且看上去也很直接。在今后的科技发展中，这种历法将会在功能上得到进一步的改进，让我们能够更好地适应现在的生活和社会的需要。尤其是以MCU为代表的一款新的、以MCU为代表的新一代电子设备，已经逐渐进入到人们的日常生活中。以此为基础的，以此为基础的电子万年历的设计，为当今社会的生活带来了很多便利，而且还会不断地发展出更多的额外功能，目前已经被广泛地运用到了各个电子行业之中，拥有十分广阔的市场和极大的不断创新的潜能。电子千年历既被视为市面上广泛畅销的电子类小商品，也被视为在大学中，在单片机技术训练中，一个比较实际的设计项目。由于本选题具有很大的开放性和自由度，在知识上，它对我们有比较完整的理论基础，既要考察我们对单片机相关理论知识的理解与掌握，又要注重在现实中的应用与实践。而且，在本项目中，对电子万年历系统的需求是：工作稳定，操作简单，功能上应该尽可能多，显示界面也应该具有一定的特点。从提高大学生的整体素养、提高大学生的动手操作技能等方面考虑，作为一个具有重要意义的毕业设计课程，是一个很好的选择。在这篇文章中，我们将一个STC89C52类型的单片机驱动，做为了时钟控制系统的设计核心，它是一个DS1302时钟控制芯片，可以利用驱动器工作来提供定时信号和闹钟时间等信息，而1602液晶则是用来进行重要的显示。除此之外，这个日历还有一个特殊的功能，那就是可以调节两盏日光灯的时钟，还有一个可以调节两盏日光灯的时钟，还有一个可以让你大致了解现在的气温，还有一个小铃铛，还有一个小铃铛，还有一个秒表之类的小铃铛。在程序上，本文重点介绍了自动计时程序，显示器控制程序，报警程序，秒表计时器控制程序，以及测温程序。在全部的编程都已经结束以后，在Keil系列软件中进行了软件调试，在没有发生问题的情况下，把一个程序的正文放到单片机上，进行下一阶段的调试，通常会有六个开关键，一个用来设定闹铃，一个用去设定时间，一个用去设定秒表，一个用来设定加号，一个是用去设定减号，一个可以用去倒数。国内外发展研究现状最近几年，国家对其进行了关注和关注，并对其进行了技术研发，使得更多的年轻一代可以使用自己的电子万年历，在这种情况下，电子万年历将会逐渐进入到普通百姓的生活中，让现代人可以使用一个准确而又强大的电子钟。然而，随着中国的“万年历”的发展，出现了一系列的问题，而且还出现了严重的问题，比如，我国的电子工业的发展过程非常不平衡，根据大数据显示，各行业的产品都是以劳动密集型为主的，因此，我国的电子业的技术水平远远落后于其它的电子业，可以说，还是受生产要素的制约，而我国的电子化工业也存在着诸多的弊端，比如：消耗的能量比较大，产出的产品出产率比较高，对自然环境的破坏比较大，科研环境比较薄弱，管理比较落后等等。在当今中国，我们应该从哪些角度来剖析这个行业的发展状况？怎样才能发掘中国的“万年日历”在开发上的潜能？我国的万年历应该在哪些方面进行改进与革新，以增强其在世界上的竞争能力？以上所提到的问题，都是当今中国电子日历产业发展所面临的现实问题，也是当今中国电子日历产业发展面临的一个抉择关头，如何提升自己的市场竞争能力，并加大研发新技术的研发力度，成为当今世界各国电子日历产业发展的一个重要课题。我们在对国内外电子日历产业的发展过程进行全面剖析的基础上，归纳出中国电子日历产业的发展与目前的发展状况及技术差距，最终创新地归纳出"新兴电子日历产业"、"科技创新"、"以民本"、"面向未来"、"环保"等四个方面的特征，从而准确界定"新兴电子日历产业"与其他替代产品的不同之处。当前，我国的电子日历相关行业还面临着很多问题，比如，产业结构极其不合理，行业资源极其不均衡，因此，其产品当然就不如很多其它的工业大国，同时，起到很大作用的生产要素，其影响力也逐渐下降，产业的整体产出偏少，与其所耗费的能量呈负比例，造成了环境污染，对自然环境与自然资源造成了极大的破坏。此外，在规模方面，很多公司的总体规模已经跟不上发展的潮流，一般都是偏小，加之基本上没有什么技术创新能力，管理者缺少丰富的管理经历，造成了管理水平相对滞后，以上都是造成上述问题的原因。因为政府对电子历法产业的关注和支持，再加上很多企业进行了技术创新，并对经营方式进行了改进，因此，我们的电子历法行业也逐渐地与世界上其它几个主要的工业大国拉开了距离，与时俱进，与时俱进。同时，对新一代电子年鉴产业的内涵进行了更为精准的界定。伴随着科技和经济的飞速发展，比起过去，人类的生活品质得到了极大的提升，同时也会对很多其它的事情进行更深层次的理解。此外，如今的生活速度越来越快，因此，人们对于自己的时间的需求也越来越高。因为与传统的机械钟相比较，与传统的机械钟相比较，电子日历拥有更方便、更简单、更准确等优势，因此，越来越多的人会选择使用电子日历。而在其他国家，电子日历同样受到广泛的重视，美国英特尔于1971年发布了世界上首部单片微型计算机，它的问世打破了万年历法的常规，将万年历法推上了一个新的高峰。而在现代，它将会掀起一场新的变革。前两次的变革，一次是由于摆动和摆轮游丝的发现而产生的机械式时钟，另一次则是由于石英水晶振荡器的应用而产生的石英时钟。最近几年，在海外对其进行的研究中，更多地集中在了将其应用到了多种不同的方面，这使得其不仅仅是一种单纯的定时装置，同时还添加了心跳的数据、环境的数据、环境的数据等，从而使得其能够持续地进行改进和完善。随着科学技术的飞速发展，人们对电子的依赖程度已经达到了一个前所未有的高度，因此，对它的需求也在不断增加，其需求也在不断增加，其市场也在不断扩大。毕业设计主要研究内容通过查询多方面的信息，本研究设计了一款读取方便、显示直观，功能多样、电路简洁、成本低廉的电子万年历。能够像机械钟表一样进行正常的小时、分钟、秒钟计时功能，二十四小时制计时。使用6段数码管来显示小时、分钟、秒钟。能够进行正常的年份、月份、日份的显示。具有整点报时的功能。基于单片机万年历的设计总体思路和方案总体设计思路有许多不同的方式来制造一个电子计时器，不同的装置和技术被选用。因此，在进行整体的设计时，要将系统的功能和应用环境作为基本条件，选择简单、方便、易实现、低成本、低消耗、工作性能稳定的原则。通常情况下，系统的功能会对整个系统的结构产生重要的作用，在综合考虑到成本、性能、功率等因素的情况下，它会对串行外部接口和单片机的功率阻力进行严格的挑选，从而能够很好地完成万年历的功能。然后对该控制模块进行了总体的规划，把它分成了主控模块，时钟模块，显示模块，键盘输入模块，温度模块，闹钟模块，电源模块，以及声音输出模块。方案的选择及论证单片机的选择本装置的控制装置将采用一台微处理机。由于采用单片机的优势在于其算术和计算能力强，并且系统的稳定性好，从整体上看，其性能价格比较高，并且其工作电压不会过高，所以其消耗的能量也很少，凭借着上述优势，在我国必将得到广泛地发展，得到迅速地普及，并且其应用软件和编程也较为灵活，相对而言，其自由度更大，方便了多种逻辑操作，并且其配置了一个计数器和定时器，两个装置都可以用来进行计数和计时，其体积小，费用低廉，并且在这一领域中技术较为成熟。设计思路一：以STC系列微处理器为核心，设计了一种基于STC的微控制器。设计二：采用AT系列微处理器为控制单元。如果使用传统STC89C52单片机为本论文的主系统控制的中心，那么，这种软件类型就会使用单片机编程算术和数据运算分析，其程序设计巧妙，其使用起来非常的方便，并且设计的自由度也很大，比STC89C51单片机的ROM存储空间要大8K，具有可重复抹除的flash存储器，并且与MCS-51系列单片机相匹配，可以使得这种类型的单片机在各种领域中都能够被广泛地使用。将两者进行比较，STC系列单片机在程序、电路、甚至是引脚方面与AT系列的单片机几乎没有什么区别，两者之间最大的区别在于，STC在电压方面要比AT更稳定，而且需要更高的抗干扰能力，AT系列的单片机因为是在数十年之前才被制造出来的，在技术方面明显比较滞后，而且对于电压的需求也比较高，所以从整体上看，方案一更适合于本次设计。显示模块上的选择方案一：在显示方面，本设计将会考虑采用点阵形式的数码管，其中，LED是其关键部件，其特征是八行八栏，更适合我们大家都要的数据与文本的搭配，如果在这样的直接进行显示的情形下，数码管所显示的画面很可能会引起使显示的时间过久或是过多，会造成浪费，同时其实际的成本也会很高，因此，不应考虑将此种方式用于图像的显示。方案二：因为使用了一台具有LCD三种大小LCD的文字显示器，所以在LCD上，文字信息的显示能力非常强，可以一次显示多种文字、图像。其颜色显示形式多样，清晰易读，对一张张的电子万年历书来说，1602彩色高清晰的液晶屏就可以了，具有很好的性价比。因此，我们选择了第二种LCD屏幕。时钟方案上的选择方法一：选择了一个单片机计时计数器，其优势是无需CPU，并且准确率相对较高。该方法可以降低在常规钟控及单片机上的反复使用，节约了大量的费用，然而在实际使用中，由于使用的时序造成了很大的错误。第二种方法：我们选择了一块比较常见的DS1302，这种DS1302可以实现对钟表的数字的自动校正，这是一种美国的DALLAS公司自己研制的一种新型的、高性能的、低功耗的、嵌入式的、新型的、能够显示出特定年份、特定日期的数字，并且能够对时间进行校正，工作电压通常为2.5V至5V。二者通过三线制的RF接口与CPU进行信息通讯，二者可以在同一时刻输出多个字节的信息，是一种基于爆发的传输方式。其内部将会有31×8的功能RAM，即，可以将外界的数据临时设置在寄存器中，或者将RAM数据存储在一个内部的空闲的寄存器中。DS1302是公司的最新一款产品，原有的DS1202为DS1202,DS1302与其互相支撑和兼容，不过DS1302在里面强化了前机主驱动电源/前机后背驱动电源两个双模式电源引脚，并为其提供了对前后机机背两个电源电路进行纤细的输出电流和电源充电检测的功能。其最大的技术优点是，它全部使用了高速串行模拟数据总线传送，可以为频繁地掉电或没有保护的移动电源用户，提供一种完全可程序设计的电源充电保护功能，而且可以在任何时候，自动地选择关闭电源进行充电。所以，在本方案中，可以选用DS1302作为其时钟的一部分。温度传感器的选择方案一：系统使用模拟系统集成的温度传感器，以硅半导体为原料，以其原料在集成工艺下对其进行仿真。所以，也可以将其称为单一的二硅片或二硅片一体化的二硅片。AD590就是最有代表性的一个。AD590作为一种恒定电压型的测温元件，在提高测温精度、提高测温精度等方面有着重要的作用。然而，由于必须采用A/D及采用一个综合的放大器才能完成变换，因此，冗长的电路结构将会影响到具体的应用。但是，AD590中的增益回路与原方案相比有较大的差异，使得本方案中的RF采样器电路仍有必要进行相应的改进，从而增加了系统的开发难度。方案二：该系统设计使用由数字A/D信号转换器、信号处理器、温度传感器、数据存储器及数字接口IC等部分构成的其代表的主要型号为：DS18B20。通过对数据的采集，可以对数据进行数据采集，并将数据采集后通过串行端口进行数据处理，即可以将数据导入到其它远程控制装置上。而且，多条DS18B20的终端都可以通过一条数据线与CPU的数据线相连，CPU只需要一个可以将I/O与外面的数据线相连的无线通信口就可以了，所以我们可以在多条DS18B20之间实现无线通信，而且数量不多，而且我们已经做好了界面的准备，也有简单的界面和简单的界面。上述是两种不同的处理方法的应用应对措施，因为我们将DS18B20温度传感器、信号控制功率放大信号调理、A/D控制信号功率转换、接口全部进行了集成，将它们组合在一起，就会形成一个完全的数字温控控制单片机，它与另外两块温控单片机的无线网络进行了直接的连接，使得连接简单、方便。相对于前面的AD590，其第一次对二代的温度传感器进行了升级，所以我们选用了本系统的二种温度传感器DS18B20。键盘的选择如果使用2*2的矩阵，通常会使用在按键数量较多的情况下，因为矩阵是一个很复杂，识别起来也很困难，还会和系统产生很大的影响，因此不会使用它。方案二：选择1*5的键盘，这种类型的键盘，每个都是单独的，不会随着其它的部件的改变而改变，它本身仅需与一个输入输出界面相连，每个输入输出界面的按钮在工作和运转的情况下，彼此没有什么直接的关系，这种形式的按钮可以利用各种端口来对总线按钮进行扫描。但是在这样的条件下，每个按钮的数目相对较多，占用了全部的MCU微型马达的每个输入输出按钮。因为在此次键盘设计中，所需的圆键键盘的数目较少，所以，在此次键盘设计中，以1*5的圆键为主体，而且在设计中，还采用了一个独立的键盘按键控制电路。最终选择的方案最后的方案确定了STC89C52单片机为本设计的控制中心，然后将使用的是温度传感器，其型号是本文经过方案讨论所选的DS18B20,LCD1602是一款性能比较高的产品，是本设计中的不二之选，时钟芯片是出于对此的考量而选用DS1302，键盘采用1*5的独立结构。图2.1万年历的总体设计图本章小结这一章着重阐述了万年日历的结构和在单片机、显示模块、时钟、温度传感器和键盘上的选择，利用键盘可以改变时间和日期；所述的温控模组能够对目前的房间进行测温；峰值报警功能，能实现定时报警功能；声音的输入具有报时、报时、报时、报时等优势；电源回路的功能是为整个系统供给足够的电力。从这一章所提供的整体设计框图中，我们可以清楚地了解到，这一次设计的以单片机为基础的万年历设计的工作过程和工作原理。基于单片机万年历的总体硬件电路设计主控模块的设计STC89C52是用COMS管制造而来的，其性能非常优秀，不需过高的电源，可以程序的存储容量为8K,8位的CPU，相对的更加的灵活。STC89C52能够为众多的嵌入式控制应用程序的设计和实现，具有很强的灵活性和高效性。图3.1STC89C52封装图最少的系统线路在图3.2中表示了STC89C52MCU最简控制电路，它由晶振控制电路、复位控制电路和电源控制电路三部分组成。图3.2单片机最小系统晶振的功能是在MCU中生成一个固定的正弦波，根据MCU的不同，可以生成不同的正弦波量，而每一个命令的正弦波量都与MCU有关，因此，我们在构造MCU时，必须将MCU放置在离MCU最近的位置，并且离McU的位置越近，距离MCU就越近，而MCU则与两个电容器C2、C3相连，这些电容器的目的就是提供一个正弦波的信号，因为电容器中的电流比较大，可以使MCU更容易的产生出正弦波。在此基础上，提出了一种新型的复位技术，它具有两条线路，一条线路与一条线路相连，在一条线路上有一条线路，线路上有一个线路，线路与线路之间有一个线路相连，线路上没有任何的变化，线路两端都是导电的，在线路上有高电平的时候，线路就不会再被切断，线路上的线路也不会再有任何的高电平流入到线路上，线路的线路也就是RESET线路的线路。由于RC的数值，重置所需的时间是不一样的，所以RC的数值的合理使用，使该模组式电路更为高效。电源输入这部分的模块电路，可以与USB端口直接相连，其电压是5V的DC，不高，用充电器就能使其运转，灵活，便于，可以作为一款随身听，也可以在笔记本电脑旁的USB端口上连接到电源的输入。液晶显示模块的设计本论文中使用的LCD是一款比较全面，而且费用便宜，很符合本次的设计，1602LCD可以同时显示的字母数目，尽管只能显示两行，但总计可以显示十六个字母。在现代化的无线通讯系统中，智能的显示器也被大量的运用到了仪器和其他的便携式办公装置上，在现代化的电子产品中，自动控制已经成为了一种最根本的特征，要想迅速的将一个汉字准确的表示出来，首先要做的就是迅速的获取用户想要的那种以汉文为基础的汉字图像为基础的表示出来的信息。该子模组汉字模组不能从该子模组中直接抽取5*8组汉字，只能从汉字印表机上抽取中文汉字做为纸张图形。第二个步骤，就是将我们得到的汉字，保存在一个LCD上。1602液晶的设计主要可以分成两类：一类是光的带背光，另一类是非光的带背光。以微控制器为基础的，大部分的液晶设计都以HD44780为主。在带有背光的液晶的设计中，要将不背光和带背光的厚度进行比较，然后再来决定到底要不要使用不带背光和带背光。在在成本上，在现实的液晶应用中，这两者并没有什么区别。图3.3万年历LCD显示器电路设计图3.3所示的是一个电路的连接图，这是一个液晶的模块电路图，1号引脚是5V的供电电压，2号引脚是接地端GND,3号引脚是R3，一个10K的可调节的电阻值，可以改变电阻的大小来调节显示器的比较，其余的引脚都是按与单片机的引脚一一对应，直到最后的第15、16号引脚。这两个管脚分别是LCD的背光源，是要有电源的，所以就产生了一个管脚与VCC相连，而另外一个管脚与GND相连的情况。时钟模块的设计DS1302简介DS1302的钟频运动控制处理器，是美国DALLAS公司自己开发和开发的一款滴答式无线运动钟频运动处理处理器，其核心功能之一，就是能够在一个高速的DC中，产生一个高速的、动态的、高速的、可调的、可调节的、可以实现高速的、高速率的、高频率的、高效率的、高精度的、高可靠性的、高灵敏度的、高功率的、高可靠的、低功耗的、高质量的、低成本的、高成本的、低能耗的，这些都可以作为一种新型的、有针对性的、有稳定性的、有速度的、有频率的、有电流的、有温度的、有压力的、有时间限制的、有功率限制的。该控制线路的核心作用在于向手机提供时，分，秒，日期，年，月，日等计算数据，而根据AM/PM计算数据的计算数据，则可以精确地确定出该不该选择24或12个小时计算数据。而DS1302的大屏的选择，因为其产品的使用寿命周期比较长，因此显示错误也就比较少，而这段完全数字化的电子显示万年历，其主要目标是通过一种直接的文字数字方式进行显示，数字电子显示器自身就是一种以1602液晶显示屏为主，两者之间的显示距离可以不断改变，但依然可以持续不停地滑动显示整个的时间。时钟芯片DS1302原理DS1302的时钟芯片在运行的过程中，其工作的条件和最初一样，因此每次系统起动之前，首先要对SCLK的界面进行初始化，把SCLK的界面与低电压相连，再把复位RST与高电平相连，再把时间脉冲信号接到SCLK的终端上。在一个时钟芯片的一个控制数值中，若被设置为高电平，此运算即可被进行，若为低电平，此运算不能进行，而就六比特而言，当在运行的时候，当在应用程序中ram=1，而当在运行中的时间周期文件中，ck=0。比特1到比特5表示在操作装置上。比特0是一个在其需执行一次读动作时为1的能读和写入的操作比特；如果比特是0，那么他们所要进行的仅仅是一次手写操作。一般情况下，一个字节的输出和输出都是从最低的比特出发的。"wp"意味着可以是全部的保护位，一个被写到的保护位置，可以用来有效地阻止任何一个不能进行书面的写入文件中的一个被书写的写保护。对于每一个字节的开头，都要进行一次新的读取或写入，为1代表着对每一个字节的开头，都要进行一次新的读取或写入，所以，控制器的每个字节都要在最高位低压字节开始启动以前，才会开始输出。（1）引脚及功能表①DS1302的引脚如图3.4所示。图3.4DS1302的引脚图②引脚功能如表3.1所示。表3.1引脚功能表引脚号引脚名称功能1Vcc2主电源引脚2，3X1，X2振荡源，外接32.768KHz晶振4RST接地5GND复位/片选端6I/O串行数据输入/输出端（双向）7SCLK串行时钟输入端8Vcc1备用电源③控制命令字节的格式如表3.2所示。表3.2控制命令字节的格式表D7D6D5D4D3D2D1D01RAM/CKA4A3A2A1A0RD/WRD/W的最后一位是0，表示写入模式，1表示读取模式。表3.3所表述的是寄存器的命令字、所取数值的范围以及每一个内容的对照表。表3.3日历、时钟寄存器与控制字对照表寄存器名称D7D6D5D4D3D2D1D01RAM/CKA4A3A2A1A0RD/W秒寄存器1000000分寄存器1000001小时寄存器1000010日寄存器1000011月寄存器1000100星期寄存器1000101年寄存器1000110写保护寄存器1000111慢充电寄存器1010000时钟突发寄存器1011111DS1302的日历、时钟寄存器表如表3.4所示。表3.4DS1302的日历、时钟寄存器表寄存器名称命令字取值范围各位内容写操作读操作76543～0秒寄存器80H81H00～59CH10SECSEC分寄存器82H83H00～59010MINMIN小时寄存器84H85H01～12或00～2312/24010A/PHRHR日寄存器86H87H01～28，29，30，310010DATEDATE月寄存器88H89H01～1200010MMONTH星期寄存器8AH8BH01～070000DAY年寄存器8CH8DH01～0910YEARYEAR写保护寄存器8EH8FHWP0000慢充电寄存器90H91HTCSTCSTCSTCSDSDSRSRS时钟突发寄存器BEHBFH表3.5RS与所选电阻对照表RS位电阻器典型值00无无01R12KΩ10R24KΩ11R38KΩ由上所述，充电电流的公式是：IC④RAM寄存器对照表如图3.6所示。表3.6RAM区寄存器与控制字对照表寄存器名称D7D6D5D4D3D2D1D01RAM/CKA4A3A2A1A0RD/WRAM01000000RAM11000001………RAM301111110RAM突发1111111图3.5时序图DS1302电路设计图图3.6DS1302电路设计图在图3.6中，可以看到DS1302模块结构集成电路框图设计模块结构原理图，第一脚和第四脚被控制器与集成电路框图中的VCC2和GND相连，这2个输入脚很有可能被看作是一个在集成电源端的输入和输出脚，从而使微控制器在该集成电路芯片上能够正常地工作。在第8脚的上面，还有一个3V的小按钮式的备用电池，可以用作一个主机和一个频率部分的时钟控制装置的备份，用于保证在一个时钟的电源被切断之后，仍然可以对所有的信息进行处理，并对所有的信息进行传递。温度传感器模块的设计DS18B20简介美国DALLAS是一家专业制造传感器的公司，他们制造了许多著名的传感器，DS18B20就是他们制造出来的，其主要特征就是可以用一根电线作为总线，看似体积小，但却拥有着非常多的性能，并且对功率的需求并不大，在低压下也可以使用。最大的特点就是不受外界任何外界因素的影响，从这一方面来看，这种传感器的抗噪声性能非常好，因为传感器中有一个A/D转换器，可以将温度数据转到计算机上。测量的温度范围一般为-55-125摄氏度，与热电偶传感器相比，测量的准确度更高。DS18B20模块电路电路图如下图所示：图3.7DS18B20模块设计在图中的I/O是连接的2管脚的地方，这是一种数据的管脚，负责将数据传达到与其相连的单片机，所以，单片机也可以将命令输入到传感器，并与一个弱上拉电阻R4，阻值为10K奥姆。按键输入模块的设计键盘装置是一种非常关键的通信装置，它由计算机外部装置和MCU组成。无论是从系统的状态监控还是从软件设计来分析，仅仅是对手机的状态，以及目前手机的工作状态，都是远远不足的，存在着很多的问题。但在实际操作过程中，经常会发生键盘操作失误，键盘状态不受控制的现象。在真实的触摸屏中，有两种主要的控制方法：分别进行触摸屏和矩阵屏。每一种装置都有着各自不同的特点和能力，其中一个是单独的按键，它的软、硬件线路相对来说工作相对来说较为方便，第二个就是要注重避免因为运动而导致的"毛刺"。本文主要介绍一种最常用的延时检测技术，这种技术利用"毛刺"脉冲工作的极短的持续时间（大约只有一微秒级），而我们的低压按键一般都不会持续这么久，所以，当我们从一部计算机中获取到一个按键的动作信息之后，再对其进行延时检测，以判断按键的动作情况。由于本系统各键的数量相对较少，故采用"时钟设置"，"闹钟设置"，"秒表功能"，"减"，"加"，"倒计时"等一系列的单独操作。关键字与关键字的关系与联系如下图3.8所示。图3.8万年历键盘电路设计蜂鸣器模块的设计一般的时候，蜂鸣器被分成两种类型，一种是压电型，一种是电磁型，是一种集成型的电子报警装置，它可以用直流电压来供电。在蜂鸣器的构造方面，压电型蜂鸣器的主体由外壳部分、共鸣箱部分、蜂鸣片和振动器构成。震荡器的工作机理是：当电力通通之后，震荡器振动，然后发出信号，然后阻抗匹配器动作，使得鸣片出现声音。与压电型的区别在于，利用一个电磁绕组来形成一个电磁场，使隔板受磁体及线圈的影响而震动，从而产生声响。在此基础上，提出了一种主动型噪音蜂鸣装置。因为在不同种类的蜂鸣器在正常运行和工作时，都会有一个单片接收器要承担到的信号电流相对较大。因为单片发电机的输入/输出输出信号的电流相对较小，因此我们就可以在三极管的特征基础上，对其进行设计，并对其进行对其进行控制，使其能够继续响起。选用的都是主动型的。在这种情况下，单片机并不仅仅是要持续地向其发送一个具有高低不同电平的振荡信号，所以，通过电路来对其进行控制，只要持续地输出一个高（或低）的振荡电平就可以了，这极大地降低了对已有单片机串口程序的控制操作，我们在网上使用的蜂鸣器，通常都被视为是不会产生什么噪音的。图3.9显示了该蜂音机的内部IC的基础架构。图3.9蜂鸣器电路设计语音输出模块的设计在本论文中，利用了一种可以对MP3、WMV进行软译码的声卡，通过串口的话卡，可以对其进行控制，并对其进行控制。此外，本系统还具有SD卡口、USB接口等功能，可对FAT16、FAT32等文件进行快速读取。通过一系列的命令，既可以完成歌曲的回放，又可以完成歌曲的回放，不需要复杂的程序，其最大的优点是使用方便可靠。在汽车导航，车站语音广播，收费提示，广播设备等等方面都有很大的作用。图3.10串口语音播报器设计本章小结在这一章里，我们重点对万年历的整体硬件电路进行了设计，具体内容有：lcd液晶显示电路、供电电路、时钟电路、键盘电路、语音的输出电路、温度电路、蜂鸣器电路和单片机最小系统电路，最后，我们就确定了此次毕业设计的主要硬件电路的设计工作。图3.5数据接收部分设计基于单片机万年历的总体软件设计Keil软件的基本介绍在此设计中，用到了Keil5软件，见图4.1，这是当前开发的一种很方便、很容易上手的软件，也是当前应用最广的一个，可以用于编译，也可以用于C51。Keil5的操作方式类似于我们熟悉的文件，包括工程文件夹，菜单条，编程区域等等。图4.1Keil5开发界面程序流程图设计根据软件框图4.2所示，在第一步的开始过程中，我们在第一步中，先在LCD上进行单片机发电机针对LCD引脚的显示功能引脚电平的初始化，其中包含了针对LCD的主要功能的引脚初始化和一个对于LCD的显示器的使用，以及一个针对液晶时钟显示功能的MCU引脚电平初化，以及行引脚初始化。下一步就是要对按钮进行一次扫描，看看有没有被摁过，若是如此，那么就会在屏幕上进行转换，并且在屏幕上显示出自己的体温，若是没有，那么就可以在屏幕上显示出自己的体温。接下来，将各个窗口的内容分别展示出来，假如发生了声音，那么就会自动地向大家通报时间和温度。假如没有发生什么事情，那么就要去查看有没有发生什么事情。当闹铃被触发之后，就会在第一时间进行到下一个命令，去查看一下倒计时是否开启，假如倒计时启动，就会引发蜜蜂鸣声提醒。反之，没有发生，就会进行延时，最终结束。我们可以按照自己的想法，在最后一次点击按钮，看起来很简单，如果再次点击按钮，那就是反复的操作了。图4.2程序总体流程图按键函数流程设计下面的图4.3为按键功能的子流程图，第一步进行的是进行扫描，然后查看有没有被按下的按钮，如果有的话，一按下就会出现时间，第二步就会进行调整。第二个键为报警，第二个键为切换接口；第三个键是显示时间，第三个键是显示时间。第四个是一个数字，第四个是一个数字，第三个是一个屏幕。图4.3按键函数子流程图DS1302时钟芯片的程序设计首先，一开始的电话片子，是连续的读出的，一开始是年，后来是月，再后来，一直读出，直至读到秒，这就是一个基础的流程，在进行编程时，我们要做的，就是将所读出的数据，分别保存在相应的位置上，从上往下，只有年，其他的数据，从上到下一一对应，如下图4.4所示为这个软件的流程图图4.4DS1302数据流程图基于单片机万年历的仿真Proteus软件的基本介绍Proteus仿真软件是一个EDA工具软件，经常被用来模拟单片机，有许多的作用，可以用来进行电路的仿真，还有仿真外围电路和仿真处理器。Proteus的组件库很大，还有自动查找的能力，并且可以很快的进行连接，所以Proteus具有很高的使用和推广价值。仿真的总体设计该设计的整体模拟图表见下图5.1，其中包括了MCU的最小系统电路，LCD1602显示器，蜂鸣器，DS18B20温度传感器，DS1302电