电子万年历设计智能仪器仪表课设Word格式文档下载.docx
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真空检漏仪、、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。
广义来讲，仪器仪表也可具有自动控制、报警、和数据处置等功能，例如用于进程自动控制中的气动调节仪表，和，和集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。
智能仪器仪表的作用
90年代，仪器仪表的智能化突出表此刻以下几个方面：
微电子技术的进步更深刻地影响仪器仪表的设计；
DSP芯片的问世，使仪器仪表数字信号处置功能大大增强；
微型机的进展，使仪器仪表具有更强的数据处置能力；
图像处置功能的增加十分普遍；
VXI总线取得普遍的应用。
最近几年来，智能化测量控制仪表的进展尤其迅速。
国内市场上已经出现了多种多样智能化测量控制仪表，例如，能够自动进行差压补偿的智能节流式流量计，能够进行程序控温的智能多段温度控制仪，能够实现数字PID和各类复杂控制规律的智能式调节器，和能够对各类谱图进行分析和数据处置的智能色谱仪等
本课题的背景和意义
数字电子钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,普遍用于个人家庭,车站,码头办公室等公开场合,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的进展和石英晶体振荡器的普遍应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如按时自动报警、按时自动打铃、时刻程序自动控制、按时广播、自动起闭路灯、按时开关烘箱、通断动力设备、乃至各类按时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。
因此，研究数字钟及扩大其应用，有着超级现实的意义。
2系统设计简介
数字电子钟简介
数字温度计能够准确的判断和测量温度，以数字显示，而非指针或水银显示。
故称数字温度计或数字温度表。
数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器（如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等），将温度的转变转换成电信号的转变，如电压和电流的转变，温度转变和电信号的转变有必然的关系，如线性关系，必然的曲线关系等，那个电信号能够利用模数转换的电路即AD转换电路将模拟信号转换为数字信号，数字信号再送给处置单元，如单片机或PC机等，处置单元通过内部的软件计算将那个数字信号和温度联系起来，成为能够显示出来的温度数值，如25.0摄氏度，然后通过显示单元，如LED，LCD或电脑屏幕等显示出来给人观察。
如此就完成了数字温度计的大体测温功能。
设计要求
一、显示年月日时分秒及礼拜信息。
二、具有可调整日期和时刻功能
3、增加闰年计算功能
设计方案论证
方案一：
系统分为主控制器模块、显示模块、按键开关模块，主控制模块采用AT89C52单片机为控制中心，显示模块采用普通的共阴LED数码管，键输入采用中断实现功能调整，计时利用AT89C52单片机自带的按时器功能，实现对时刻、日期的操作，通过按键盘开关实现对时刻、日期的调整。
方案二：
系统分为主控模块、时钟电路模块、按键扫描模块，LCD显示模块，电源电路、复位电路、晶振电路等模块。
主控模块采用AT89C52单片机，按键模块用四个按键，用于调整时刻，显示模块采用LCD1602，时钟电路模块采用DS1302时钟芯片实现对时刻、日期的操作。
两个方案工作原理大致相同，只有显示模块和时钟电路不同。
LED数码管价钱适中，对于数字显示效果较好，而且利用单片机的端口也较少；
LCD1602液晶显示屏，显示功能壮大，能够显示大量文字、图形，显示多样性，清楚可见，价钱相对LED数码管来讲要昂贵些，可是基于本设计显示的东西较多，若采用LED数码管的话，所需数码管较多，而且无益于控制，因此选择LCD1602作为显示模块。
DS1302是一款高性能的实不时钟芯片，以计时准确、接口简单、利用方便、工作电压范围宽和低功耗等长处，取得普遍的应用，实不时钟有秒、分、时、礼拜、日、月和年，月小于31天时能够自动调整，并具有闰年补偿功能，而且在掉电时能够在外部纽扣电池的供电下继续工作。
单片机有按时器的功能，但时刻误差较大，且需要编写时钟程序，因此采用DS1302作为时钟电路。
对比以上方案，结合设计技术指标与要求咱们选择了方案二进行设计。
总框图:
该数字电子时钟的整体设计框图如图所示。
图数字电子钟整体设计框图
硬件设计电路
单片机最小系统是由晶振电路，上电复位、按键复位电路，ISP下载接口和电源指示灯组成。
原理图如图2-4所示。
图单片机最小系统设计电路图
3.系统硬件设计
主控制器选择
1．AT89C51单片机介绍：
AT89C51单片机是由深圳宏晶公司代理销售的一款MCU，是由美国设计生产的一种低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复写的FlashROM和128bytes的RAM，2个16位按时计数器[5]。
AT89C51单片机内部主要包括累加器ACC（有时也简称为A）、程序状态字PSW、地址指示器DPTR、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、寄放器、并行I/O接口P0~P3、按时器/计数器、串行I/O接口和按时控制逻辑电路等。
这些部件通过内部总线联接起来，组成一个完整的微型运算机。
单片机中央处置系统的方案设计，选用AT89C51单片机作为中央处置器，如图
（2）所示。
该单片机除拥有MCS-51系列单片机的所有长处外，内部还具有8K的在系统可编程FLASH存储器，低功耗的空闲和掉电模式，极大的降低了电路的功耗，还包括了按时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和按时器件，方便地组成一个最小系统。
整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高。
图3-1AT89C51引脚图
显示电路
1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或5X11等点阵字符位组成，每一个点阵字符位都能够显示一个字符。
显示电路采用LCD1602液晶显示，如图（10）所示，图中只画出了其相应的接口，3脚用于调节LCD1602的背光,4、五、6为LCD1602的控制口，用于控制其写入或是读出指令，7至14脚为LCD1602的数据口，将数传送到LCD1602中。
其如图所示：
图LCD1602显示电路
温度传感器简介
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改良型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相较，它能直接读出被测温度，而且可按如实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。
DS18B20的性能特点如下：
独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
多个DS18B20能够并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；
不必外部器件；
可通过数据线供电，电压范围为～；
零待机功耗；
温度以9或12位二进制数字表示；
用户可概念报警设置；
报警搜索命令识别并标志超进程序限定温度（温度报警条件）的器件；
负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发烧而烧毁，但不能正常工作；
其测温原理图如下：
图3-3DS18B20的测温原理图
DS18B20温度传感器与单片机的接口电路
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必需有强的上拉，上拉开启时刻最大为10us。
采用寄生电源供电方式时VDD端接地。
由于单线制只有一根线，因此发送接口必需是三态的。
图3-4DS18B20温度传感器与单片机的接口电路
时钟电路
时钟电路主要由时钟芯片DS130二、备用电池、晶振等几部份组成，如图（6）所示。
DS1302采用3线串行接口，占用引脚少，内部集成了可编程日历时钟，用户能够按照需要通过单片机的控制来自行设置，支持双电源供电，能够利用外部主电源和备用电源，备份电源能够使时钟芯片继续工作。
图（a）DS1302时钟电路
DS1302各引脚的功能为：
8:
Vcc1：
备用电池端；
1:
Vcc2：
5V电源。
当Vcc2>
Vcc1+时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2<
Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电；
7:
SCLK：
串行时钟，输入；
6:
I/O：
数据输入输出口；
5:
CE/RST：
复位脚；
2、3:
X1、X2是外接晶振脚（的晶振）；
4:
地（GND）。
DS1302是SPI总线驱动方式。
它不仅要向寄放器写入控制字，还需要读取相应寄放器的数据。
DS1302的控制字如下图：
图（b）DS1302的控制字图
复位电路
复位电路是单片机的片内电路初始化，使单片机从一种肯定的状态开始运行。
复位操作通常有两种大体形式：
上电复位、开关复位。
此处选择上电复位，该操作要求接通电源后自动实现复位操作。
电容上电后使RST持续一段高电平时刻，此处电解电容C设定参数为10uf，如图所示：
常常利用的复位电路如下图所示：
图3-6复位电路
系统整体电路图
数字电子钟设计原理图如图3-8所示,控制器利用单片机AT89C51,温度计传感器利用DS18B20,用LCD1602实现温度显示。
图3-7系统整体设计图
4设计语言及软件介绍
4.1C语言介绍
1972年，贝尔实验室的DennisRitchie和Briankernighan在B语言的基础上,作了进一步的充实和完善，设计出了C语言。
C语言的主要特点是：
语言简练、紧凑，利用方便、灵活。
运算符丰硕。
C的运算符包括的范围普遍，共有34种运算符。
C将括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处置。
数据结构丰硕，具有现代化语言的各类数据结构。
具有结构化的控制语句。
语法限制不太严格，程序设计自由度大。
C语言允许直接访问物理地址，能进行位操作，能实现汇编语言的大部份功能，能够直接对硬件进行操作。
生成目标代码质量高，程序执行效率高。
C程序可移植性好。
软件介绍
Proteus软件是LabcenterElectronics公司的一款电路设计与仿真软件，它包括ISIS、ARES等软件模块，ARES模块主要用来完成PCB的设计，而ISIS模块用来完成电路原理图的布图与仿真。
Proteus的软件仿真基于VSM技术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，和单片机外围电路，比如键盘、LED、LCD等等。
通过Proteus软件的利用咱们能够轻易地取得一个功能齐全、实用方便的单片机实验室。
5系统软件设计
概述
主程序第一对系统环境初始化，设置按时器T0工作模式为16位按时/计数器模式，置位总中断允许位EA，并对键盘端口置位，再对LCD1602初始化，DS1302初始化。
接着扫描键盘，在键盘程序里面是对时刻、日期及闹钟的调整，最下面是时刻的显示。
系统程序设计模块
本电路包括大体的时钟电路模块、液晶显示模块、语音报时模块、温度传感器模块。
各功能模块通过控制芯片连接起来，完本钱设计要求。
5.2.1主程序
主程序流程图如图4.2.1所示:
图5.2.1主程序流程图
5.2.2DS18B20子程序
DS18B20程序框图如下
图5.2.2读出温度子程序流程图
5.2.3Ds1302子程序
其流程图如图5.2.3所示：
图5.2.3Ds1302程序框图
5.2.4按时器按时设定子程序
其流程图如图5.2.4所示：
图5.2.4按时器按时设定子程序
5.2.5LCD1602显示子程序
LCD子程序框图：
图5.2.5LCD1602子程序流程图
控制源程序
5.3.1C语言程序
DS18B20子程序：
sbitDQ=P3^3;
0f1c0c0F2010-01-078a8c0c0f0f0f0f0a0f0f0f0c0C8ari++ri++8c0C8ari--8c5.4.15.4.2士军.单片微型运算机与接口技术.北京：
电子工业出
版社.2008.
[2]谢自美．电子线路设计·
实验·
测试[M]．武汉：
华中理工大学出版社，1992.
[3]何立民．单片机应用系统设计[M]．北京：
北京航空航天大学出版社，1993.
[4]康华光．电子技术基础模拟部份（第五版）．高等教育出版社．
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