基于单片机的多功能万年历设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的多功能万年历设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

，显示模块分别由 MAX7219 和 74HC573 驱动的共 20 个 LED 数码管构成。 图 系统电路方案框图 系统核心部分 —— STC89C52 主控模块 STC89C52 是一种以 8051 为内核的单片机，它具有 8位 CPU， 8KB 的 ROM， 512字节 RAM，且具有多种外设。 与其它传统 51 单片机相比，具有更多功能，能满足多数对运算速度要求不高的电子产品 的需求，为很多产品提供了一种性价比高的解决方案。 STC89C52 单片机特性 • 增强型 8051 单片机，指令代码完全兼容传统 8051，可以自由选择 6T或是 12T 时钟时钟周期。 键盘模块 DS1302 时钟模块 数码管显示模块 DS18B20 温度检测 STC89C52 主控模块 扬声器模块 中国地质大学江城学院毕业设计（论文 ） 7 • 工作电压： ～ • 工作频率范围： 0～ 40MHz，相当于普通 8051 的 0～ 80MHz，实际工作频率可达 48MHz • 8KB程序存储器 • 512 字节 RAM • 32 条 I/O 口线 • ISP 程序下载，可以直接通过串口升级程序。 • 具有 EEPROM 功能 • 具有看门狗功能 • 共 3个 16 位定时器 /计数器。 即定时器 T0、 T T2 • 外部中断 4路，下降沿中断或低电平触发电路， Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 • 通用异步串行口（ UART），还可用定时器软件实现多个 UART • 工作温度范围： 40～ +85℃（工业级） /0～ 75℃（商业级） • PDIP 封装 STC89C52 单片机引脚及功能 STC89C52 单片机的引脚分布如图 所示。 图 STC89C52 单片机 中国地质大学江城学院毕业设计（论文 ） 8 STC89C52 单片机引脚功能说明： （ 1） VCC 和 GND 分别是 STC89C52 的电 源输入端和接地端。 （ 2） XTAL1 和 XTAL2 是单片机的时钟引脚，当采用外部时钟信号时， XTAL1 接晶振，XTAL2 悬空，当采用内部时钟时，两个引脚均要接上晶振，并在晶振两端与地之间接上20~33pF 的小电容，使时钟起振，并使时钟更稳定。 （ 3） RST 为复位引脚，当需要复位单片机时，给这个引脚两个机器周期以上的高电平，即可使单片机复位。 EA 引脚是单片机的外部存储允许位，当单片机只需要访问内部存储时，直接将 EA 引脚拉高即可。 ALE/PROG 和 PSEN 是单片机与外部存储通讯的引脚。 (4)P0、 P P P3端口均可作普通 I/O口使用，其中一些端口还具有第二功能，由于本次设计并没有多少涉及第二功能的使用，此处就不介绍了。 STC89C52 单片机最小系统设计 单片机最小系统是一个控制系统的核心，主要有单片机以及晶振、复位电路和电源电路组成，单机最小系统可以通过 I/O口和各种外围电路结合，然后通过编写程序实现你想要实现的各种功能。 STC89C52 单片机构成的最小系统简单且可靠，在用 STC89C52 单片机设计最小系统时，只需要为单片机接入晶振电路、时钟电路和复位电路即可，其结构 如图 所示，由于STC89C52 单片机自身的限制，此最小系统只能运用于对运算速度要求不高的设计。 图 STC89C52单片机最小系统结构 （ 1）电源电路 STC89C52单片机采用 5V供电，最初是准备利用变压器产生 18V电压，然后通过 7805三端稳压器降压到 5V给单片机供电，后来发现这样本设计就会很笨重，于是就利用一般手机晶振电路 电源电路 STC89C52单片机 复位电路 中国地质大学江城学院毕业设计（论文 ） 9 充电器输出电压为 5V的特性，直接给电子万年历供电，但由于 miniusb口不好固定在万用板上，最后选取了 DC电源接口，这样既方便了供电口的固定，而 且供电线在市面上也比较容易购买到。 另外再在 DC电源接口输出端接上自锁开关，这样就起到了随心控制电源的功能。 电源电路设计图如图。 图 电源电路 （ 2）晶振电路 STC89C52单片机必须在时钟信号的作用下才能正常工作，所以就必须有晶振电路，晶振电路上电启动后会震荡产生时钟信号，而这个时钟信号就是单片机有序工作的基准信号。 STC89C52单片机晶振电路设计如图 ，在图中，由 12MHZ晶体振荡器及 30pF电容连接构成电容三点式振荡器，两个 30pF电容在其中起到了稳定频率和快速起振 的作用， 其中 1 19分别对应单片机的 XTAL1和 XTAL2引脚。 图 晶振电路 （ 3）复位电路 中国地质大学江城学院毕业设计（论文 ） 10 单片机复位即使单片机和其他模块初始化为最初的状态，复位电路通常有上电复位和手动复位两种方式，上电复位即通过电容的充放电实现单片机的复位，但有些情况下，采用手动复位是很有必要的，本设计即采用的是手动按键复位。 本设计中通过按键开关和 RC组合电路实现手动复位，其电路结构简单，如图 ，当按下开关时， RST引脚由低电平变为高电平，单片机即实现复位。 图 复位电路 （ 4） STC89C52 最小系统 STC89C52 单片机最小系统如图 所示。 图 STC89C52 单片机最小系统 时钟模块 本设计的时钟系统采用的是 Dallas 公司生产的实时时钟芯片 DS1302， DS1302 通过串中国地质大学江城学院毕业设计（论文 ） 11 行的方式可以写入和读出当前的时间信息。 DS1302 内置的时钟模块可以独立走时，可以向单片机提供秒、分、时、日、月、星期、年在内的时间信息，而且具有闰年自动补偿功能。 同时 DS1302 还设计有双电源引脚，电源范围为 ~ 之间，当 VCC2VCC1 时由 VCC2供电，当 VCC2VCC1 时由 VCC1 供电。 本次设计即根据这个特性，将 VCC2 直接接入电源开关前，将 VCC1 接入 3V 纽扣电池，这样只要万年历接入电源，即使没有打开开关也可以给DS1302 供电使其工作，而在主系统掉电后就会启用备用电源，使 DS1302 在备用电源的作用下继续运行，这样当系统再次上电后，时间仍然是准确的，不用再重新设定时间，而且还节省了备用电源的电量。 其中， X1 和 X2 引脚是振荡源，用于外接 ，从图 可看出 DS1302 和单片机的连线只有三条，其中 RST 是复位 /片选端， I/O是串行数据输入 /输出端， SCLK 是串行时钟输入端。 时钟电路设计如图 所示。 图 DS1302 时钟电路 温度检测模块 本次设计使用的温度检测模块是通过传感器 DS18B20 实现的， DS18B20 的一线制接法使环境温度的检测变的非常简单。 DS18B20 检测温度的原理是将温度通过芯片内部转化为数字信号，然后通过 DQ 引脚将数字信号传到单片机内，通过单片机的处理再读出相应的温度。 本次设计的温度检测电路如图 所示。 中国地质大学江城学院毕业设计（论文 ） 12 图 温度检测模块 键盘模 块 键盘模块可以设计成矩阵键盘或者是独立键盘两种形式，它们各有自己的优点，如果选用矩阵键盘模式设计可以在减少 I/O 口使用的情况下设置尽可能多的按键，这样一来也可以获得更多的按键功能。 但本次设计只需要能够设置时间即可，并不需要太多的按键，在这种情况下，并不需要占用多少 I/O 口，于是就采用了独立键盘的设计。 其中 S1为设置键， S2 为 +键， S3为 键， S4为功能键。 键盘模块如图 所示。 图 键盘模块 显示模块 本次设计显示模块使用的是 20位 7段共阴极 LED 数码管，显示清晰，电路设计简 单。 要使数码管能够稳定清晰的显示，就必须有电路驱动，初时本准备全用 74HC573 驱动数码管显示，但考虑到用 74HC573 驱动太多数码管可能会使数码管过暗，后来查到 MAX7219 芯片可以一次驱动 8 个数码管，且显示效果很好，于是决定使用 2片 MAX7219 芯片驱动 16个数码管， 2 片 74HC573 芯片驱动 4个数码管。 中国地质大学江城学院毕业设计（论文 ） 13 LED 数码管分为共阳极与共阴极两种，本设计中使用的是 20位共阴极 7 段数码管。 共阴极数码管的阴极只有接低电平时才能使数码管被点亮，而其它引脚分别对应一段发光二极管，只有给它高电平时，对应的段才能够被点亮 ，利用这种原理即可显示出数字或字符。 当有多位数码管时，就是利用公共阴极使数码管逐一显示，从而形成位选。 MAX7219 芯片是 一种串行输入 /输出共阴极数码管显示驱动芯片，它和单片机相连可驱动 8 位共阴极 LED 数码管。 该芯片通过三线串行接口于单片机相接，而且只需要外接一个10k 电阻即可设置所有数码管的电流，单片机通过 MAX7219 的串行数据线、串行时钟线和芯片选通线即可实现控制多个数码管显示。 MAX7219 芯片的引脚功能如表。 表 MAX7219 引脚功能 74HC573 是 8 进制数 据锁存器，是一种 CMOS 器件。 其中 OE 为输出使能端，当 OE使能端接低电平时，则将使 74HC573 永久使能。 LE为输出锁存端，当输出锁存端 LE为高电平时，锁存功能对数据是不存在的，即输出同步。 本次设计采用 2个 74HC573 驱动四个数码管显示阴历月日，其中一个 74HC573 通过 7段码使数码管显示，另一个 74HC573 则通过位选码以扫描显示数码管。 显示模块如图 所示。 中国地质大学江城学院毕业设计（论文 ） 14 图 显示模块 中国地质大学江城学院毕业设计（论文 ） 15 扬声器模块 扬声器模块，主要是用于支持在设置的闹铃到时间后发出声音以及整点报时的功能。 本次 设计的扬声器模块在设计时考虑到此设计只是由于演示用，故而并没有设计有声音放大的功能，只是简单的用蜂鸣器设计电路来发出声音。 当有需要发出声音时，由单片机给出连续或者是变化的高电平，使蜂鸣器可以鸣叫甚至放出音乐。 电路很简单，由 电阻、三极管 9012 以及蜂鸣器构成，其中三极管起到了放大和开关的作用，电阻主要是起到限流的作用以避免三极管被烧毁。 扬声器模块电路图如图 所示。 图 扬声器模块 中国地质大学江城学院毕业设计（论文 ） 16 4 系统软件的设计 在系统硬件电路方案设计完成后，接下来就要考虑整 个系统软件的设计，首先，要梳理清楚本次设计所要实现的功能具体有哪些，然后根据要实现的功能，建立系统软件框架的流程图，在设计出流程图后，需要对整个系统进行功能模块的划分，这样就可以把大的思路化为小的需求，从而逐个模块的实现所要展现的功能，最后，在各个模块实现后，就可以把各个模块通过合理的串联，构成完整的具备各种功能的系统程序。 系统软件流程框图如图。 图 系统软件流程框图 在系统流程框图设计出来后，就要考虑各个模块的设计， 具体大概有系统初始化、开机显示、 DS18B20 模块、按键函数、 DS1302 函数、阴历函数、显示函数、闹钟函数、秒灯函数、整点报时函数等等。 系统初始化 在程序设计中，系统初始化是很重要的，它将为使系统能正常运行提供初始条件，使一些模块通电初始化运转，为整个系统奠基。 在初始化函数 void init()中，首先开全局中断，设置中断允许，然后以方式 1开两个定时器的中断，并将定时器 0赋初值为 50ms，定时器 1 赋初值为 1ms，此处定时器 0为系统初始化 读取温度 是否有按键被按下 按键函数 时间更改 秒表模式 显示日历时间及温 度 是 设置 秒表 否 中国地质大学江城学院毕业设计（论文 ） 17 时钟计时用，而定时器 1为秒表计时。 然后还要初始化 MAX7219 和 DS1302,需要注意的是，由于 MAX7219 的抗干扰能力稍差，所以每次调用 MAX7219 时都需要初始化 MAX7219 以避免出现乱码。 开机显示函数 在众多有显示器件的电子产品中，大多都有在开机时设置开机画面，这样一是可以让产品有个预热的时间，让系统可以初始化，二来也可以显示品牌，提升用户好感。 本次设计虽然设计简单，但也设置了开机显示函数。 由于本次设计采用的显示模块是 LED 数码管，所以开机显示很简单，即使全部数码管显示 8。 DS18B20 温度检测函数 单片机通过 DS18B20 检测温度时，需要向。