車載可測(cè)溫式電子萬(wàn)年歷摘要隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，給人類生活帶來(lái)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)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，如電子萬(wàn)年歷的出現(xiàn)給人們的生活帶來(lái)了諸多方便。本文描述了系統(tǒng)硬件工作原理，并附以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖加以說(shuō)明，著重介紹了本系統(tǒng)所應(yīng)用的各硬件及其接口技術(shù)和各硬件模塊的功能及工作過(guò)程；其次，詳細(xì)闡述了程序的各個(gè)模塊和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。本設(shè)計(jì)以數(shù)字集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)，單片機(jī)技術(shù)為核心。編寫的主導(dǎo)思想軟硬件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，來(lái)進(jìn)行各功能模塊的編寫。本系統(tǒng)為了便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡(jiǎn)潔明了。系統(tǒng)通過(guò)傳感器采集溫度。用四個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，可以顯示時(shí)間和溫度，也可以通過(guò)按鍵調(diào)整時(shí)間。關(guān)鍵詞電子萬(wàn)年歷；單片機(jī)；時(shí)鐘芯片；溫度傳感器；數(shù)碼管顯示前言隨著人們生活水平的提高，家庭中的時(shí)鐘也在悄悄地發(fā)生變化。早期的機(jī)械式小型時(shí)鐘大部分被現(xiàn)代的電子時(shí)鐘所代替。大大小小的時(shí)鐘在人們的生活中發(fā)揮著重要的作用?，F(xiàn)如今在電子系統(tǒng)非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，為使人們用最方便快捷的方式享受生活，設(shè)計(jì)人員能在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多功能，從而提高系統(tǒng)可靠性和速度。如銀行公交車酒店等公共場(chǎng)所到處可見(jiàn)的電子萬(wàn)年歷。讓人們對(duì)生活方有了一個(gè)更便捷更舒適的感覺(jué)，本文為對(duì)這種萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)的介紹和說(shuō)明。1方案選擇11整機(jī)設(shè)計(jì)方案本文主要講述的是電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，此次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗低、控制功能強(qiáng)及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，因而在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事及家用電器等諸多領(lǐng)域起到了舉足輕重的作用。編程語(yǔ)言采用C語(yǔ)言，由此設(shè)計(jì)出的電子萬(wàn)年歷具有操作靈活便攜等諸多優(yōu)點(diǎn)。12單片機(jī)芯片的選擇采用89S51芯片作為硬件核，AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KBYTESISPINSYSTEMPROGRAMMABLE的可反復(fù)擦寫1000次的FLASH只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFLASH存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。13時(shí)鐘芯片的選擇采用DS12887時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS12887芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)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，位的RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，另外其在沒(méi)有外部電源的情況下可工作10年自帶晶體震蕩器及電池。其可以計(jì)算到2100年前的秒、分、小時(shí)、星期、日期、月、年七種日歷信息。2硬件設(shè)計(jì)21電路的組成該電路主要由時(shí)鐘芯片、CPU（AT89S51）、鍵盤、驅(qū)動(dòng)電路、溫度采集、顯示電路組成。其中鍵盤調(diào)整可以對(duì)顯示的內(nèi)容進(jìn)行切換及對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。22系統(tǒng)硬件概述及整機(jī)工作原理此設(shè)計(jì)CPU采用低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)AT89S51；時(shí)鐘芯片用的是美國(guó)達(dá)接斯半導(dǎo)體公司（DALLAS）推出的串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS12887，采用CMOS技術(shù)制成，具有內(nèi)部晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池；鍵盤有三個(gè)分別為位調(diào)整鍵，加調(diào)整鍵，減調(diào)整鍵。整機(jī)工作原理是先初始化DS12887時(shí)鐘芯片接著CPU從時(shí)鐘芯片讀取時(shí)間及日期信息又從溫度傳感器采集溫度送驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)而送LED顯示，其中鍵盤調(diào)整可以對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整時(shí)其更改值寫入DS12887，再允許DS12887時(shí)間更新并讀出時(shí)間送顯示，溫度值和時(shí)間輪流交替顯示在數(shù)碼管上。23各芯片介紹231AT89S51單片機(jī)AT89S51是一個(gè)低功耗，,高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KBYTESISPINSYSTEMPROGRAMMABLE的可反復(fù)擦寫1000次的FLASH只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S51具有如下特點(diǎn)40個(gè)引腳,128BYTES的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。232DS12887時(shí)鐘芯片DS12887是美國(guó)達(dá)接斯半導(dǎo)體公司（DALLAS）最新推出的串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，采用CMOS技術(shù)制成，具有內(nèi)部晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池，同時(shí)它與目前IBMAT計(jì)算機(jī)常用的時(shí)鐘芯片MC146818B和DS1287管腳兼容，可直接替換。DS12887芯片具有微功耗，外圍接口簡(jiǎn)單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中。24數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)241顯示模塊的選擇采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價(jià)格適中，對(duì)于顯示數(shù)字最合適，而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí)，占用的單片機(jī)口線少。所以采用LED數(shù)碼管作為顯示。242LED顯示器工作原理在4位LED顯示器中段選線控制顯示字符的的字型，而位選線為各個(gè)LED顯示塊的公共端，它控制該LED顯位的亮、暗。LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。（1）LED靜態(tài)顯示方式顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各個(gè)的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或5V）；每位的短選線（ADP）分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連。所以稱為靜態(tài)顯示。（2）LED動(dòng)態(tài)顯示方式在多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)地并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。在動(dòng)態(tài)顯示方式中若要各位LED能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用掃描顯示方式，同時(shí)，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的段碼。這樣同一時(shí)刻，4位LED中只有那一位顯示出字符，而其他三位則是熄滅的。同時(shí)，在段選線上輸出相應(yīng)位將要顯示字符段碼，則同一時(shí)刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位則是熄滅的。如循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而且同一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于LED顯示器的余輝和人眼的視覺(jué)暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可造成多位同時(shí)亮的假象，達(dá)到同時(shí)顯示的目的。3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)31系統(tǒng)功能模塊及主程序流程圖系統(tǒng)功能模塊主要有（1）初始化程序（2）對(duì)DS12887的讀寫程序（3）顯示子程序（4）時(shí)間調(diào)子整程序（5）溫度與時(shí)間顯示切換程序主程序流程如圖31所示。圖31主程開(kāi)始初始化設(shè)置初始時(shí)間日期屏幕切換讀DS12887驅(qū)動(dòng)電路送顯示讀DS18B20延時(shí)YN序流程圖32DS12887初始化程序設(shè)計(jì)因?yàn)槭褂昧藭r(shí)鐘芯片DS12887，只需從DS12887各寄存器中讀出年、月、日、周、小時(shí)、分、秒等數(shù)據(jù)，再處理即可。在首次對(duì)DS12887進(jìn)行操作之前，必須對(duì)它進(jìn)行初始化，然后從DS12887中讀出數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)處理后，送給顯示緩沖單元。程序如下CSHXBYTE0X7F0B0XA6XBYTE0X7F000X00XBYTE0X7F020X00XBYTE0X7F040X00XBYTE0X7F0B0X26IXBYTE0X7F0A0X20IXBYTE0X7F0DIXBYTE0X7F0C33顯示子程序設(shè)計(jì)主要是開(kāi)啟中斷，選擇定時(shí)器工作方式及給定時(shí)器高低字節(jié)送初值，最后使DS12887開(kāi)始工作并通過(guò)給DS12887的控制寄存器寫相應(yīng)命令使其禁止DS12887芯片更新，此時(shí)時(shí)鐘、日歷、和鬧鐘信息可以通過(guò)讀寫相應(yīng)的字節(jié)獲得和設(shè)置，接著開(kāi)啟DS12887的晶體振蕩器并且保持時(shí)鐘運(yùn)行，設(shè)置DS12887的SQW輸出為方波，時(shí)鐘運(yùn)行周期為24時(shí)制等這些都完成系統(tǒng)上電后就可以從DS12887讀取時(shí)間信息送進(jìn)而顯示電路顯示了。程序如下VOIDTIME0INTERRUPT1/定時(shí)器掃描顯示QTH00XEATL00XEAIFQ1P1TABCCP20XDEIFQ2P1TABDDP20XEEIFQ3P1TABEEP20XF6IFQ4P1TABFFP20XFAQ0CXBYTE0X7E00P30C034時(shí)間調(diào)整程序設(shè)計(jì)時(shí)間調(diào)整是由三個(gè)按鍵組成的，它是最簡(jiǎn)單的單片機(jī)輸入設(shè)備，通過(guò)按鍵輸入或調(diào)整數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話時(shí)間調(diào)整的三個(gè)按鍵分別接在CPU的P32，P34，P35三個(gè)口。三個(gè)按鍵的功能分別為P32為選位鍵，按下時(shí)進(jìn)行調(diào)時(shí)選位功能，被選中的那個(gè)數(shù)碼管就閃爍準(zhǔn)備調(diào)時(shí)；選中一位后按下P34對(duì)該位進(jìn)行加操作，按下P35對(duì)該位進(jìn)行減操作，流程圖如圖32所示。選位鍵按下執(zhí)行主循環(huán)程序加1鍵有效減1鍵有效加1減1送顯示電路顯示送時(shí)鐘芯片送顯示電路顯示NY送驅(qū)動(dòng)電路送驅(qū)動(dòng)電路位選擇操作有效圖32時(shí)間整程序框圖35溫度采集程序設(shè)計(jì)351DS18B20的初始化（1）先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。（2）延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)）。（3）數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。（4）延時(shí)750微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從480到960微秒）。（5）數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。（6）延時(shí)等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來(lái)確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無(wú)限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制）。（7）若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算起（第（5）步的時(shí)間算起）最少要480微秒。（8）將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。352DS18B20的寫操作（1）數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。（2）延時(shí)確定的時(shí)間為15微秒。（3）按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。（4）延時(shí)時(shí)間為45微秒。（5）將數(shù)據(jù)線拉到高電平。（6）重復(fù)上（1）到（6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。（7）最后將數(shù)據(jù)線拉高。353DS18B20的讀操作（1）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。（2）延時(shí)2微秒。（3）將數(shù)據(jù)線拉低“0”。（4）延時(shí)15微秒。（5）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。（6）延時(shí)15微秒。（7）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。（8）延時(shí)30微秒。36溫度值與時(shí)間的顯示顯示部分是由四個(gè)數(shù)碼管來(lái)完成的，但是要想顯示小時(shí)和分鐘就占用了四個(gè)數(shù)碼管，就沒(méi)有剩余的數(shù)碼管來(lái)顯示溫度和秒，秒的顯示由兩個(gè)發(fā)光二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)，每走一秒閃爍一次；在現(xiàn)有四個(gè)數(shù)碼管的基礎(chǔ)上溫度的顯示只能靠與小時(shí)和分鐘的顯示交替顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)。程序如下VOIDMAINUNSIGNEDCHARCEA1/打開(kāi)中斷允許ET01TR01TMOD0X01TH00XAATL00XAAWHILE1CXBYTE0X7E00DXBYTE0X7E02EXBYTE0X7E04/讀取DS12887JD10ID/10ME10NE/10EM10NDJ10I/把讀出來(lái)的經(jīng)算式拆分成數(shù)組可以顯示的十進(jìn)制數(shù)CCJ等待定時(shí)中斷內(nèi)顯示程序來(lái)掃描/DDIEEMFFN/此部分為按鍵調(diào)整時(shí)間的程序，程序內(nèi)容上一部分已經(jīng)介紹，需要注意的是按鍵調(diào)整時(shí)間程序不能與讀取溫度值的程序在一個(gè)循環(huán)體內(nèi)，這樣顯示溫度時(shí)就不與調(diào)整時(shí)間沖突/FORC0C100CDMSEC10/溫度一毫秒延時(shí)/TMSTART1DMSEC200TMRTEMP/WENDUXIANSHI/4電路安裝與調(diào)試41電路安裝安裝步驟（1）檢查元件的好壞（2）放置各元件（3）進(jìn)行布線（4）電路的檢查42電路調(diào)試調(diào)試分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。421硬件調(diào)試當(dāng)硬件主板做完，要搭建硬件電路元件時(shí)候，必須對(duì)硬件主板進(jìn)行檢查和調(diào)試。首先必須對(duì)電路板（PCB板）各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢查。此外硬件調(diào)試中，還應(yīng)注意單片機(jī)18和管腳19所外接的晶體振蕩器是否起振，它直接關(guān)系到時(shí)鐘振蕩電路是否起作用。還有就是數(shù)碼管的選用應(yīng)注意數(shù)碼管的共陽(yáng)極還是共陰極的型號(hào)。422軟件調(diào)試軟件部分占本次課題的很大一部分工作量，在軟件程序燒進(jìn)CPU后，上電運(yùn)行時(shí)能出現(xiàn)初始化時(shí)間，但起初存在以下問(wèn)題（1）燒入程序后，LED數(shù)碼管顯示閃動(dòng)，而且亮度不均勻。解決首先對(duì)調(diào)用的延時(shí)進(jìn)行逐漸修改，可以解決顯示閃動(dòng)問(wèn)題。其次，由于本作品使作動(dòng)態(tài)掃描方式顯示的數(shù)字，動(dòng)態(tài)掃描很快，人的肉眼是無(wú)法看出，但是調(diào)用的顯示程序時(shí)，如果不在返回時(shí)屏蔽掉最后的附值，則會(huì)出現(xiàn)很亮的現(xiàn)象，所以在顯示的后面加了屏蔽指令，最后解決了此問(wèn)題。（2）當(dāng)對(duì)小時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，小時(shí)的字符值得上限不是12/24，而是從099之間進(jìn)行變換。（3）當(dāng)對(duì)分鐘進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，分鐘的字符值從0跳到99，而正確的應(yīng)該是059。（4）當(dāng)對(duì)時(shí)間和分鐘調(diào)整時(shí)每當(dāng)小時(shí)與分鐘的低位加到9時(shí)得需連續(xù)按幾下加1鍵時(shí)間與分鐘的低位才能變0并向高位進(jìn)1，而正確的應(yīng)該是在此后按一下加1鍵就可以完成。以上問(wèn)題都是程序的設(shè)計(jì)編程問(wèn)題所出現(xiàn)的情況，當(dāng)把程序修改正確后，以上現(xiàn)象得以解決，順利達(dá)到要求指標(biāo)。423綜合調(diào)試綜合調(diào)試指讓用戶的軟件在其硬件上實(shí)際運(yùn)行，進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試，從中發(fā)現(xiàn)硬件故障，這是對(duì)用戶系統(tǒng)檢驗(yàn)的重要一關(guān)。其調(diào)試可分為DS12887時(shí)鐘芯片的調(diào)試、DS18B20的調(diào)試、LED顯示調(diào)試等。通過(guò)調(diào)試使系統(tǒng)正常的工作，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果。結(jié)束語(yǔ)本課題最大的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧輕便，易于調(diào)試，實(shí)用性強(qiáng)及應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等。在當(dāng)今信息化的社會(huì)里，他能夠及時(shí)，準(zhǔn)確，直觀的給廣大公眾帶來(lái)了不言而喻的效益。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是C語(yǔ)言）的掌握方面都能向前邁了一大步。再次回顧自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)制作過(guò)程，心中有感慨，有失落，有興奮，有喜悅，也有苦惱，但我覺(jué)得它值得我這樣去做，因?yàn)樗粌H讓有了一次實(shí)踐的機(jī)會(huì)，讓我學(xué)會(huì)怎樣去面對(duì)制作過(guò)程中遇到的困難，怎么去解決，讓我學(xué)會(huì)了思考，這不僅加深了我以前因?yàn)?