108多功能电子日历!.doc

电 子 设 计 报 告作品名称：多功能电子日历小组成员： （第108组）刘川（电信工一班）姜金科（电信工一班）杜兵（电信工一班）刘佳欣 （电信工一班）日期：2009.5.7摘 要一般说来，像万年历、闹钟等生活必需功能都能在手机或网络中得到很好的体现，人们似乎也没有必要再掏腰包去购买所谓的专用万年历的产品，但有一点不可忽视，随着人们生活水平的提高，人们对产品的要求不再仅仅局限于功能的强大，更希望所使用的产品要简洁、实用，甚至能起到装饰作用，体现一个人的品味，就像数码相册这个成功的创意一样。本作品就是基于这样一种简洁、实用的设计理念，希望通过简单的操作，小巧的外观，是每一个用过的人都能产生深刻的印象。为把作品的成本压到最低，设计过程中的很多功能都使用单片机来实现，外围也都采用市场上较为普及的芯片来做。具体用到了LCD12864作为显示屏，DS1302作为时钟计算器件，DS18B20作为温度感应器件，蜂鸣器作为报时器件，当然少不了AT89S51作为主控部分。关键词：电子日历、MCU、菜单AbstractIn general, some must-functions like calenders and clocks are contained in cellophanes and Internet,so it seems that there is no need to buy some what we called calenders.However, with the improvement of the quality of life, the need of people are not only limited in the strong functions of some production, they, however, prefer to some production that is easy, practical,and sometimes even can act as decoration.Theyd better reflect consumers stature just as the fantasy of the electronic album.This system is based on the opinion of easiness and utility. It is expected to attract customers by its easy operation and tiny appearance so that it can make some impression on customers.In oder to make the cost as low as possible, many single-chip microcomputers are applied which are usual in market. In detail, what we use is : LCD12864 as a LCD, DS1302 as a time calculator, DS18B20 as temperature sensor, a buzzer as a a burglar alarm, and a AT89S51 as the main part of the system.目 录论文总页数为15页1 引言11.1 作品背景11.2 市场现状11.3 本作品的意义12 总体方案设计22.1 方案论证与比较22.2 操作流程33 单元电路设计73.1 液晶显示设计73.2按键操作设计83.3温度测量模块设计83.4 时钟模块设计93.5报时模块设计103.6电源模块设计103.7 系统控制模块设计114 软件设计124.1系统流程图如下：124.2公历转农历算法流程图：135 心得与体会146 附件156.1主要元件清单156.2 参考文献156.3 系统总电路图151 引言1.1 作品背景目前市场上的手机、电脑都具备了日期、时间显示、闹钟、定时等各项实用功能，给人们快节奏的生活带来了极大的便利，人们不需要再翻看挂历，购买手表、闹钟等简单产品，但是随着生活水平的提高，人们会发现，科技进步所带来的不应仅仅是便利，更应该是一种高品质的生活方式，所以手机电脑固然实用，但千篇一律的功能设计，让人感觉不到一种个性的新意。由此本作品的优势便显现出来，当我们把桌面上所有的功能统统装进手机电脑的时候，除了台灯，似乎有一个简单的电子日历更能体现出一种别出心裁的装点，这也是本作品设计所要追求的价值目标。1.2 市场现状因为本设计的提出是在手机普及，人们希望提高生活水平之后，所以既符合时代的要求，又具有一定的前沿性，与目前高技术产品厂商致力于功能强大不同，本作品的核心价值实在装点人们的生活水平上，通过很低的价格，实用功能，稳定的性能，简单避免了与那些企业的直面竞争，在使用简单的推广，即可把该作品应用到实际。1.3 本作品的意义首先，作为学生是更多的学习知识，这点将在后面的设计总结中具体说明。其次，本作品如果真能应用于市场，再通过各种技术的不断改进，如增大显示屏，触摸操作，使用嵌入式领域的相关知识，那所体现的将是未来的一个技术走向-表面计算机技术。2 总体方案设计2.1 方案论证与比较2.1.1 控制器模块选择方案一：采用AT89C51单片机。作为ATMEL公司早期推出的一款比较普及的机型，是很多同学比较容易买到的，但其只能用编程器下载，而一个编程器通常是价格不菲，这对于一个学生来说是难以承受的。方案二：采用AT89S51单片机。作为C51系列的升级版，S51具备了可在线（isp）编程技术，只需要几个接口，一根下载线就可以随时随地的调试硬件，但美中不足的是，它只有4KB的flash程序存储空间，这对于本作品将要实现的各种功能来说是远远不够的。方案三：采用AT89S52单片机。具有isp功能，8KB的存储空间，兼容以上两款单片机，具备以上所提到的两个关键功能。因此，方案三是我们的不二选择。2.1.2 显示模块方案一：采用数码管显示。数码管以其低廉的价格，简明的显示而得到了广泛的应用，但其只能显示简单的数字，对于文字显示就不行了。方案二：采用LCD1602。作为一款经典的显示屏，价格不高，很容易买到，但难以显示汉字也是其致命缺点。方案三：采用LCD12864（带字库）。驱动编写简单，大屏幕，文字、图形都可随意显示，价格也可以接受。2.1.3 其他模块测温、时钟、按键、报时这4个模块因有很多典型应用，故一次性就选出了最佳方案。综上，本作品由AT89S52单片机、LCD12864液晶显示屏、DS1302时钟模块、DS18B20测温模块、蜂鸣器模块、按键模块组成，总体方框图如下：2.1系统框图系统模块不多，连接也比较简单，主要核心体现在程序的编写上。2.2 操作流程为了能做到简洁、实用的目标，操作流程就必须不仅要容易上手，而且要有一些创意。下面就对各种已经实现的操作进行详细说明。1) 开机显示开机后首先提到的是开机提示音，同时显示3秒钟左右的开机画面，然后进入主菜单显示界面，在主菜单上有四个选项，通过按键选择进入下一级菜单显示，每按一次键就会有按键提示音，提示你当前按键有效，如果进入下一级菜单时也会有不同的提示音。开机画面如下： 主菜单如下：日历显示 Up 校时模式 Dn 闹钟设置 农历显示 Ok欢迎使用多 功 能 电 子 钟 1.0copyright312其中主菜单下的(双箭头)表示当前模式处于选中状态。最右侧一列是对按键操作的提示，这样一来不需要别人说明，就能很快上手，此外，在不同的子菜单下，因按键的定义变化相应的显示也会变化。主菜单下按键定义是： Up-向上 Dn-向下 按键3未定义 Ok-进入2) 日历显示：模式0当箭头指向“日历显示”时，按下Ok键将进入日历显示子菜单，如下：09年 5月 9日星期六 30.015:30:30 Back抖擞精神, 加油! 上图只是一个示例，实际工作会看到秒不停的走，温度也会随外界温度而变化。第一行显示 年、月、日，其中年只从00年显示到 99年（100年应该够用了，）对于月、日的显示，如果是两位（如10月10日）则正常显示，如果是一（如5月 9日）则高位将被消隐，这样就照顾到了美观问题。第二行显示星期、温度，其中星期几数字都采用大写，放弃阿拉伯数字，更符合人们日常的观察习惯。温度显示到小数点后一位，基本能满足日常生活的需要，如果当前温度小于10度（如9.5）的话十位将被消隐。第三行显示时、分、秒和返回提示键Back，其中时分秒的显示并未采用消隐技术，这符合一般时钟的显示规律，此外还加入了整点报时功能。Back并不能直接按下（不是触摸屏），它只是提示右边的按键此时的功能定义，在本模式下，仅有这一个按键定义，其余全未定义，所以其他键不管怎么按时钟也不会响应。第四行是一个比较人性化的设计，设计的思想大体是：如果今天是节日，则会提示你今天是XX节日，如今天是教师节，如果某个重要的节日在近期，也会提醒你留意，如：近日注意母亲节，如果今天不是节日，近期也没有，则日历会根据当前的时间段提示你该干什么，或是给你些鼓励的话，如8:00-12:00工作时间提示“工作要仔细哦!、22:00-23:00提示“早睡早起身体好”。此外本设计给DS1302加上了一节3.6V的充电电池，这样就可以保证即使系统掉电，也不会影响到时间的正常运行。3) 校时模式：模式3进入“校时模式”时会显示与“日历显示”类似的操作界面，这样做的目的一是为了便于观察操作，二是可以节省单片机很多程序存储空间。如下图：09年 5月 9日 +星期六 -15:30 Back调整年份 Next第一行显示年月日和+提示键，其中+定义为年月日、星期、时分加一调整，其他显示要点与“日历显示”下的一致。第二行显示星期和-提示键，其中-与+对应，提示减一操作。第三行显示时分和Back提示键，这里并没有显示秒，因为一般说来，对大多数人来讲，秒级的误差是可以容忍的。Back与上一模式一致，提示返回到主菜单。第四行提示将要调整的项目，按Next键将会按顺序选择，选择顺序如下：年份、月份、日期、星期、小时、分钟。在本模式下，液晶提示按键的优越性将会显露无疑，任何一个初次接触的人都会在极短的时间内掌握操作方法。4) 闹钟设置：模式4加入这项功能并不是一件容易的事，所要考虑的主要问题有两个：一是，设置完闹钟就必须让它保存住，否则设计这项功能也只是画蛇添足，不实用。二是，一般来说，闹钟不是定时，它是以星期为单位，而不是年月日都要设置，经过一番深思熟虑与不断调试过后，终于有了下图的方案：123 4 5 6 7 + - 10:10 Back设定小时 Next上图是一个示例第一行显示周17和+提示键，其中按下+键对小时、分钟来说就是实现加一功能，对周17来说就是选中这天闹钟开，同时在液晶上相应天将会出现一个心形的标志，指示起来简单明了。第二行显示心形和-提示键，其中按下-键对小时、分钟来说就是实现减一功能，对周17来说就是选中这天闹钟关，同时在液晶上相应天的心形将会消失。第三行显示将要定的小时、分钟和Back提示键，在“闹钟设置”模式下设定完之后，如果单片机扫描到 星期开，小时到，分钟到，那单片机将会驱动蜂鸣器闹铃。闹铃为1分钟，一般能满足要求，当然可根据不同的人修改程序设定不同的闹铃时长。第四行提示将要设定的项目，设定项目的顺序为：小时、分钟、周一、周二、周三、周五、周六、周日。Next提示其右边按键的定义是选择下一个项目。5) 农历显示：模式6“农历显示”算是除了“闹钟设置”外的另一个技术核心，它所要实现的功能是，把公历的日期转换为农历显示，这其中用到了一个核心算法，算法的大体思想如下：首先，开辟一个数组yData，在这个数组中每三个字节为一个单位构成某一公历年的的农历信息，三个字节的定义如下：第一字节：BIT7-4 位表示闰月月份,值为0 为无闰月,BIT3-0 对应农历第1-4 月的大小76543210第二字节：BIT7-0 对应农历第5-12 月大小 76543210月份对应的位为1 表示本农历大月(30 天),为0 表示小月(29 天)第三字节：BIT7 表示农历第13 个月大小BIT6-5 表示春节的公历月份, BIT4-0 表示春节的公历日期76543210然后，在程序中通过查表做如下运算：a、 算出春节距元旦的总天数，今天距元旦的总天数b、 比较，判断今天是在春节后还是春节前，农历是今年还是去年c、 不论哪种情况都要算出：公历的今天到春节的天数 即， 农历的今天到农历一月一日的天数。d、 根据这个天数，推算出今天是农历的几月几日，一般是先推算在农历几月，再推算几日，在推算几月时，应该考虑到推算到的那月是不是闰月，若是，则月份先不要加一，继续取该月的大小，再进行比较，直到算出正确的农历月和日。至此农历年月日即可正确算出。示例如下：牛年四月十五星期六30.515:15:15Back牛年大吉!从图中可以看出,农历的显示界面与公历相似，为的就是便于观察使用。第一行显示年月日，这里采用的农历的通常显示方法-大写，而不是简单的阿拉伯数字，特别是日期，20天的显示廿几。第二行显示星期和温度，这与公历显示一致。第三行显示时间和Back键，与公历显示一致。第四行也是一个人性化的设计，与公历显示不同的是这里不会显示公历的节日，而显示农历节日，也不会有时段提醒。3 单元电路设计3.1 液晶显示设计显示屏采用LCD12864，因为其驱动程序简单，应用范围较广，所以选作本作品的用户图形交互界面，因为所用汉字较多，故采用ST7920作为控制器和驱动器液晶屏（带字库）。电路连接图如下：图3.2.1 液晶电路图3.2按键操作设计因为本作品只有四个按键，并且系统对按键的精确度要求不高，故这里只简单的采用独立的按键。电路图如下：图 3.2.1 按键电路图3.3温度测量模块设计(1)独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微 处理器与DS18B20的双向通讯。(2)在使用中不需要任何外围元件。(3)测温范围：-55 125 。固有测温分辨率为0.5 （本系统只测正值）。(4)负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。工作原理：DSl8B20工作过程中的协议如下：初始化；ROM操作命令；存储器操作命令；处理数据。连接电路图如下： 图3.3.1 测温模块电路图3.4 时钟模块设计DS1302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。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2.55.5V。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有下列几组寄存器： DS1302有关日历、时间的寄存器共有12个，其中有7个寄存器（读时81h8Dh，写时80h8Ch），存放的数据格式为BCD码形式。 DS1302中附加31字节静态RAM的地址，在本作品中用了10个RAM分别用来存储初始化标志位，小时、分钟、周一周日的闹钟设置。电路连接图如下： 图3.4.1 时钟模块电路图3.5报时模块设计本作品发出提示音的部分有：开机，按键选择调整，进入子菜单，整点报时，闹钟。这几个地方都不需要太复杂的语音操作，故采用简单的蜂鸣器作为报时模块。电路连接图如下： 图3.5.1 报时电路图3.6电源模块设计为了得到更稳定的性能，这里并没有设计电源部分，而是用了一个+5V的稳压电源，再配以一些指示电路。电路连接图如下： 图