基于单片机的万年历加温度显示设计Word下载.docx

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完成时间2012年4月20日

摘要

本设计将制作一种基于单片机控制的带实时温度显示、具有定时功能的电子万年历。

传统的电子日历大都体积大，功耗大，显示不准确等特点。

为了缩小体积，减小功耗，使其变得小巧灵敏，本设计加入了时钟芯片DS1302，可对时间进行准确记时，同时可设置定时时间，实现定时功能。

另外本设计具有显示实时温度的功能。

传统的温度传感器系统大都采用放大、调理、A/D转换，转换后的数字信号送入计算机处理，处理电路复杂、可靠性相对较差，占用计算机的资源比较多。

本设计将采用DS18B20一线制数字温度传感器，可将温度信号直接转换成数字信号送给微处理器，电路简单，成本低，实现了时间温度同时显示的效果。

最后，温度和时间都将通过12864液晶显示器进行显示。

测试表明系统达到了设计要求的各项功能，各部分工作正常。

关键词时钟/温度检测/单片机/温度

mICROCONTROLLER-BASHED

CALENDERANDTEMPERATUREDISPLAYDESIGN

ABSTRACT

Thisdesigncreatesanelectroniccalendarwithreal-timetemperaturedisplayandtimingfunctionbasedonsinglechipcontrol.Mostoftraditionalcalendarsarecharacterizedbylargesize,highpowerconsumptionandinaccuratedisplay.Inordertoreducevolumeandpowerconsumptionandmakecalendarsbecomesmallandexquisite,thedesignaddsaclockchipDS1302,whichcanaccuratelyrecordthetimeandsetaregulartimetoachievetimingfunction.Inaddition,thisdesigndisplaysreal-timetemperaturefunction.Traditionaltemperaturesensorsystemismostlyamplified,recuperatedandA/Dconverted.Theconverteddigitalsignalisinputthecomputertobeprocessed,buttheprocessingcircuitiscomplicatedwithrelativelypoorreliabilityandoccupiesmoreresourcesofthecomputer.ThisdesignusestheDS18B20first-linesystemdigitaltemperaturesensortodirectlyconvertthetemperaturesignalintodigitalsignalandsenditthemicroprocessor,whosecircuitissimpleandlowcost,achievingthedisplayedeffectoftimeandtemperaturesimultaneously.Finally,thetemperatureandtimewillbedisplayedthroughthe12864liquidcrystaldisplay.Thetestindicatesthatthesystemhasreachedvariousfunctionsofthedesignrequirementsandeachpartoperatessmoothly.

KEYWORDSclock,temperaturedetection,SCM,temperature

1概论

1.1万年历发展背景

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。

1.2电子万年历的特点

电子万年历显示功能，包括公历年、月、日，时间、温度、星期、农历等等；

附带功能有：

定时闹铃、以及按钮是否可以正常调动。

本文提出了一种基于STC12C5A60S2单片机的万年历设计方案，采用LCD显示。

本方案以STC12C5A60S2单片机作为主控核心，与时钟芯片DS1302、温度芯片DS18B20、人体红外感应模块、闹钟模块、按键、LCD显示等模块组成硬件系统。

在硬件系统中设有7个独立按键和一个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、时间、温度显示等，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。

1.3国内外现状、发展

随着电子技术的迅速发展，特别是随大规模集成电路出现，给人类生活带来了根本性的改变。

尤其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户。

电子万年历的出现给人们的生活带来的诸多方便。

万年历中使用的LCD的应用很广泛，如手表上的液晶显示屏，仪表仪器上的液晶显示器或者是电脑笔记本上的液晶显示器，都使用了LCD。

在一般的办公设备上也很常见，如传真机，复印机，以及一些娱乐器材玩具等也常常见到LCD的足迹。

字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母，数字，符号等的点阵式液晶显示模块。

在显示器件上的设计，它是由若干个5×

7或5×

11等点阵符位组成。

每一个点阵字符位都可以显示一个字符。

点阵字符位之间有一空点距的间隔起到了字符间距和行距的作用。

目前市面上常用的有16字×

1行，16字×

2行，20字×

2行和40字×

2行等的字符模块组。

这些LCD虽然显示字数各不相同，但是都具有相同的输入输出界面。

市场上有许多电子万年历的专用芯片，如：

LM8363、LM8365等，但它们功能单一，电路连接复杂，不便于调试制作。

因此本系统采用了以STC12C5A60S2单片机技术为核心，配合DS18B20温度测量模块，DS1302时钟模块，人体感应模块，LCD显示模块，键盘模块使该设计具有现实功能齐全，人机交互，节能的特点。

随着单片机的发展，电子万年历呈现了微型化，功能丰富化的趋势，而且价格在不断下降，考虑到资源问题，现在的设计设计的万年历都采用了节能设计方案，万年历对人们的生活有着十分重要的作用，所以电子万年历还是有很大的发展前景的。

2系统基本方案选择和论证

2.1单片机芯片的选择方案和论证

方案一：

采用89C51芯片作为硬件核心，89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器，采用FlashROM，内部具有4KBROM存储空间，能于3V的超低压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，89C51是一种高效微控制器，51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案但是运用于电路设计中时由于不具备在线编程（ISP）技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插可能对芯片造成一定的损坏。

方案二：

采用STC12C5A60S2单片机，STC12C5A60S2单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。

内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换,针对电机控制，强干扰场。

STC12C5A60S2单片机内部有60KB的程序Flash存储器，1KB的数据Flash存储器，具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。

由于我们设计的万年历烧写文件大概在40KB左右，而STC12C5A60S2单片机的程序Flash为60KB，我们就不用在外接程序存储器了。

万年历的程序复杂，采用1T单片机有利于提高运算速度，使万年历显示更快捷。

经过综合比较最终选择方案二，即选择STC12C5A60S2作为主控制器。

2.2显示模块的选择方案和论证

中文字库的LCD12864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128×

64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8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8×

4行16×

16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。

万年历要求显示年月日、时分秒、星期、和农历。

LCD12864液晶可以完成设计的要求。

系统采用LED显示。

LED应用可分为两大类：

一是LED单管应用，包括背光源LED，红外线LED等；

另外就是LED显示屏，目前，中国在LED基础材料制造方面与国际还存在着一定的差距，但就LED显示屏而言，中国的设计和生产技术水平基本与国际同步。

LED显示屏是由发光二极管排列组成的显示器件。

它采用低电压扫描驱动，具有：

耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远等特点。

采用LED数码管动态扫描.价格上比较经济实惠，但不能显示文字，性价比不是很高，操作起来比较液晶显示来说略显繁琐，所以也不用此种作为显示。

经过综合比较最终选择方案一，即选择LCD12864液晶显示屏。

2.3时钟芯片的选择方案和论证

采用单片机定时。

单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。

直接采用单片机定时计数器提供秒信号，计数的脉冲由外部提供，定时的脉冲由外部晶振提供，定时加1的周期为一个机器周期；

定时时间与初值和晶振频率有关。

使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。

采用此种方案减少芯片的使用，节约成本，但程序复杂度较高。

采用DS1302时钟芯片。

DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。

采用双电源供