萬(wàn)年歷事物報(bào)警系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

1、 萬(wàn)年歷事物報(bào)警系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)摘 要隨著科技的快速發(fā)展，時(shí)間的流逝，至從觀太陽(yáng)、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類(lèi)不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄，電子萬(wàn)年歷是一種應(yīng)用非常廣泛的日常計(jì)時(shí)工具，數(shù)字顯示的日歷時(shí)鐘已經(jīng)越來(lái)越流行，特別是適合在家庭居室、辦公室、大廳、會(huì)議室、車(chē)站和廣場(chǎng)等使用，也出現(xiàn)了各式各樣的萬(wàn)年歷其中壁掛式led數(shù)碼管顯示的日歷鐘已逐漸受到人們的歡迎led數(shù)字顯示的日歷鐘顯示清晰直觀、走時(shí)準(zhǔn)確、可以進(jìn)行夜視等。并且在萬(wàn)年歷上還可以增加很多其他功能比如溫度顯示、音樂(lè)報(bào)時(shí)等。而對(duì)于這樣有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，也符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。本課題首先

2、對(duì)萬(wàn)年歷的基本功能進(jìn)行研究和分析，對(duì)萬(wàn)年歷的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以及單片機(jī)芯片的選擇。其次是顯示模塊的方案，led液晶顯示的強(qiáng)大功能。再者對(duì)報(bào)警系統(tǒng)加入的方案。實(shí)現(xiàn)萬(wàn)年歷的功能的擴(kuò)展。關(guān)鍵詞：萬(wàn)年歷的市場(chǎng)需求；多樣化的功能；報(bào)警系統(tǒng)擴(kuò)展calendar things alarm system researchabstractalong with the rapid development of technology, the passage of time, to the sun, pendulum clock from view until now, human continuous resear

3、ch, electric clock innovation record, electronic calendar is a very extensive daily timing tool, digital display calendar clock has more popular, especially suitable for family bedroom, office, hall, conference room, station and plaza use, also appeared a wide variety of calendar one wall hung led d

4、igital pipe display calendar clock has gradually get the welcome of people led digital display calendar clock shows clear intuitive, keep good time, can undertake night vision, etc. and in the calendar also can increase a lot of other functions such as temperature display, music chime, etc. for such

5、 a read convenient, direct display, functional diversity, simple circuit, low cost, and many other advantages, also accord with the development trend of electronic instruments, and has a broad market prospect. this subject is the basic function of calendar first study and analysis of the calendar, s

6、ystem design, and single-chip microcomputer chip choice. second is the scheme, the led display module the strong function of liquid crystal display (lcd). furthermore to alarm system to join the scheme. make calendar can realize alarm function. keywords: calendar market demand; the function of diver

7、sification; alarm目 錄第一章緒 論11.1萬(wàn)年歷系統(tǒng)研究的背景11.2功能要求21.3主要的研究?jī)?nèi)容及模塊的選擇21.3.1技術(shù)可行性21.3.2單片機(jī)的選擇31.3.3顯示模塊的選擇41.3.4鍵盤(pán)模塊的選擇41.3.5總體方案的選擇4第二章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)62.1電路設(shè)計(jì)62.2系統(tǒng)硬件的介紹72.2.1主控制器at89c5172.2.2時(shí)鐘電路ds130272.2.3顯示驅(qū)動(dòng)max721992.3主要單元電路的設(shè)計(jì)112.3.1顯示電路112.3.2鍵盤(pán)接口122.3.3時(shí)鐘電路15第三章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)173.1程序設(shè)計(jì)173.2程序流程圖183.2.1顯示驅(qū)動(dòng)程序流

8、程圖183.2.2時(shí)間控制流程圖19第四章萬(wàn)年歷功能的擴(kuò)展報(bào)警系統(tǒng)204.1溫度報(bào)警功能的擴(kuò)展20第五章總結(jié)225.1總結(jié)225.2展望23致 謝24參考文獻(xiàn)25第一章 緒 論1.1萬(wàn)年歷系統(tǒng)研究的背景隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，對(duì)時(shí)間的要求越來(lái)越高，精準(zhǔn)數(shù)字計(jì)時(shí)的消費(fèi)需求也是越來(lái)越多。二十一世紀(jì)的今天，最具代表性的計(jì)時(shí)產(chǎn)品就是電子萬(wàn)年歷，它是近代世界鐘表業(yè)界的第三次革命。第一次是擺和擺輪游絲的發(fā)明，相對(duì)穩(wěn)定的機(jī)械振蕩頻率源使中保的走時(shí)差從分級(jí)縮小到秒級(jí)，代表性的產(chǎn)品就是帶有擺或擺輪游絲的機(jī)械鐘或表。第二次革命是石英晶體振蕩器的應(yīng)用，發(fā)明了走時(shí)精準(zhǔn)更高的石英電子鐘表，使鐘表的走時(shí)月

9、差從分級(jí)縮小到秒級(jí)。第三次革命就是單片機(jī)數(shù)碼計(jì)時(shí)技術(shù)的應(yīng)用（電子萬(wàn)年歷），使計(jì)時(shí)產(chǎn)品的走時(shí)日差從分級(jí)縮小到1/600萬(wàn)秒，從原有的傳統(tǒng)指針計(jì)時(shí)的方式發(fā)展為人們?nèi)粘８鼮槭煜さ囊构鈹?shù)字顯示方式，直觀明了，并增加了全自動(dòng)日期、星期、溫度以及其他日常附屬信息的顯示功能，它更符合消費(fèi)者得生活需求。因此，電子萬(wàn)年歷的出現(xiàn)帶來(lái)了鐘表計(jì)時(shí)業(yè)界跨越性的進(jìn)步我國(guó)生產(chǎn)的電子萬(wàn)年歷有很多種，總體上來(lái)說(shuō)以研究多功能電子萬(wàn)年歷為主，使萬(wàn)年歷除了原有的顯示時(shí)間，日期等基本功能外，還具有鬧鈴，報(bào)警等功能，商家生產(chǎn)的電子萬(wàn)年歷更質(zhì)量，價(jià)格，使用上該考慮，不斷的改進(jìn)電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)，使其更加的具有市場(chǎng)。本設(shè)計(jì)為軟件，硬件相結(jié)合的

10、一組設(shè)計(jì)，在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)硬件部分有相關(guān)了解，這樣有助于對(duì)設(shè)計(jì)題目的更深了解，有助于軟件設(shè)計(jì)?；镜囊私庖恍┲饕骷幕竟δ芎妥饔?。除了采用集成化的時(shí)鐘芯片外，還采用mcu的方案，利用at89系列單片機(jī)微機(jī)制成萬(wàn)年歷電路，采用軟件和硬件結(jié)合的方法，控制led數(shù)碼管輸出，分別用來(lái)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒，其最大的特點(diǎn)是：硬件電路簡(jiǎn)單，安裝方便易于實(shí)現(xiàn)。軟件設(shè)計(jì)獨(dú)特，可靠。at89c51是由atmel公司推出的一種小型單片機(jī)。95年出現(xiàn)在中國(guó)市場(chǎng)。其主要特點(diǎn)為采用flash存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與mcs-51完全兼容，可以很快被中國(guó)廣大用戶接受。本文介紹了基于at89

11、c51單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子萬(wàn)年歷。首先我們簡(jiǎn)單介紹了單片機(jī)的發(fā)展與其在中低端領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)以及可以的開(kāi)發(fā)意義；接著介紹了at89c51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和本畢業(yè)論文所要外擴(kuò)的led顯示及其驅(qū)動(dòng)方法，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)年歷基本電路的設(shè)計(jì)，然后使用單片機(jī)匯編語(yǔ)言進(jìn)行萬(wàn)年歷程序的設(shè)計(jì)，程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，使得邏輯關(guān)系簡(jiǎn)單明了，維護(hù)方便。圖1-1 數(shù)碼管顯示萬(wàn)年歷圖1-2 數(shù)字萬(wàn)年歷圖1-3 液晶顯示萬(wàn)年歷1.2功能要求本電子萬(wàn)年歷能動(dòng)態(tài)顯示年、月、日、星期、小時(shí)、分鐘、秒。1.3主要的研究?jī)?nèi)容及模塊的選擇1.3.1技術(shù)可行性隨著國(guó)內(nèi)超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微處理器及其外圍芯片有了迅速的發(fā)展。集成技術(shù)的最新

12、發(fā)展之一是將cpu和外圍芯片，如程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、并行i/o口、串行i/o口、定時(shí)計(jì)數(shù)器、終端控制器及其他控制部件集成在一個(gè)芯片之中，制成單片計(jì)算機(jī)。而近年來(lái)推出的一些高檔單片機(jī)還包括有許多特殊功能單元，如a/d、d/a轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器、通信控制器、鎖相環(huán)、dma、浮點(diǎn)運(yùn)算單元、pwm控制輸出單元、pwm輸出時(shí)的死區(qū)可編程控制功能等。因此，只要外加一些擴(kuò)展電路及必要的通道接口就可以構(gòu)成各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)流水線控制系統(tǒng)、作為家用電器的主控制器、分布式控制系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)或作為其主控制節(jié)點(diǎn)起中繼作用、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等。單片機(jī)的出現(xiàn)，并在各技術(shù)領(lǐng)域中得到如此迅猛的發(fā)展，與單

13、片機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)應(yīng)用喜用所形成的下述特點(diǎn)有關(guān)：1. 單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。這些可靠性的獲得除了依靠單片機(jī)芯片本身的高可靠性以及應(yīng)用有最少的連接外，還可以方便地采用軟、硬件技術(shù)。2. 系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。3. 由于構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，相當(dāng)多的測(cè)、控功能由軟件實(shí)現(xiàn)，故具有柔性特性，不須改變硬件系統(tǒng)就能適當(dāng)?shù)馗淖兿到y(tǒng)功能。4. 有優(yōu)異的性能、價(jià)格比。1.3.2單片機(jī)的選擇采用傳統(tǒng)的at89c51作為電機(jī)的控制核心。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于

14、其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。圖1-4 at89c51實(shí)物圖1.3.3顯示模塊的選擇采用傳統(tǒng)的led數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化、防曬、防潮、防火、防高溫，對(duì)外界環(huán)境要求低、易于維護(hù)，同時(shí)其精度比較高，稱(chēng)重輕，精確可高，操作簡(jiǎn)單。數(shù)碼管采用bcd編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。液晶顯示屏具有輕薄短小、低耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫(huà)面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但由于液晶是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號(hào)，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫(kù)，編程工作量大，控制器的資源占用較多，其成

15、本也偏高。在使用時(shí)，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶的顯示芯片，不易維護(hù)。所以不選擇液晶顯示屏為顯示模塊。1.3.4鍵盤(pán)模塊的選擇在對(duì)日期和時(shí)間進(jìn)行切換，對(duì)日期和時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)校準(zhǔn)過(guò)程中，系統(tǒng)需要產(chǎn)生激勵(lì)電流，一次需要用按鍵。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)需要的按鍵不多，星期加1鍵，日期加1鍵，月數(shù)加1鍵，年數(shù)加1鍵，秒數(shù)加1鍵，分?jǐn)?shù)加1鍵，時(shí)數(shù)加1鍵，時(shí)間/日期切換鍵，要求簡(jiǎn)單。所以選擇采用簡(jiǎn)單的獨(dú)立式鍵盤(pán)。獨(dú)立式鍵盤(pán)是指直接用i/o口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。1.3.5總體方案的選擇按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，初步確定系統(tǒng)由主控模塊、時(shí)控模塊、顯示驅(qū)動(dòng)及顯示模塊和鍵盤(pán)接口模塊共4個(gè)模

16、塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖所示。時(shí)鐘電路（1302）主控制電路（at89c51）鍵掃描電路顯示驅(qū)動(dòng)（max7219）led顯示電路圖1-5 電子萬(wàn)年歷電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖主控芯片使用51系列at89c51單片機(jī)，時(shí)鐘芯片使用美國(guó)dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實(shí)時(shí)時(shí)鐘ds1302采用ds13.2作為計(jì)時(shí)芯片，可以做到計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。更重要的是，ds1302可以在很小電流的后備電源（2.55.5v電源，再2.5v時(shí)耗電小于300na），而且ds1302可以編程選擇多種充電電流來(lái)對(duì)后備電源進(jìn)行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。顯示驅(qū)動(dòng)采用max7219，max7219是微處理器和共

17、陰極八段八位led數(shù)碼管顯示、圖條/柱圖顯示或61點(diǎn)陣顯示接口的小型串行輸入輸出芯片。片內(nèi)包括bcd譯碼起、多路掃描控制器、字和位驅(qū)動(dòng)器和8×8靜態(tài)ram。外部只需要一個(gè)電阻設(shè)置所有l(wèi)ed顯示器字段電流。max7219和微處理器只需三根導(dǎo)線連接，每位顯示數(shù)字有一個(gè)地址由微處理器寫(xiě)入。允許使用者選擇每位是bcd譯碼或不譯碼。使用者還可選擇停機(jī)模式、數(shù)字亮度控制、從18選擇掃描位數(shù)和對(duì)所有l(wèi)ed掀起的測(cè)試模式。顯示模塊采用普通的共陰極四位一體八段led數(shù)碼管。第二章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)2.1電路設(shè)計(jì)下圖為電子萬(wàn)年歷電路設(shè)計(jì)原理圖，系統(tǒng)由主控制器at89c51、時(shí)鐘電路ds1302、顯示驅(qū)

18、動(dòng)max7219電路，顯示電路及鍵掃描電路組成。圖2-1 電子萬(wàn)年歷電路設(shè)計(jì)原理圖2.2系統(tǒng)硬件的介紹2.2.1主控制器at89c51atmel公司生產(chǎn)的at89c51單片機(jī)采用高性能的靜態(tài)80c51設(shè)計(jì)，并采用先進(jìn)工藝制造，還帶有非易失性flash程序存儲(chǔ)器。它是一種高性能、低功耗的8位cmos微處理芯片，市場(chǎng)應(yīng)用最多。其主要特點(diǎn)如下：8kb flash rom，可以擦除1000次以上，數(shù)據(jù)保存10年。l 256字節(jié)內(nèi)部ram;l 電源控制模式；l 時(shí)鐘可停止和恢復(fù)；l 空閑模式；l 掉電模式；l 6個(gè)中斷源；l 4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；l 4個(gè)8位i/o口；l 全雙工增強(qiáng)型tuar；l 3個(gè)16位

19、定時(shí)/計(jì)數(shù)器：t0、t1（標(biāo)準(zhǔn)80c51）和增加的t2（捕獲和比較）l 全靜態(tài)工作方式：024mhz2.2.2時(shí)鐘電路ds1302ds1302的性能特性：l 實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月以及帶閏月補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行比較；l 用于高速數(shù)據(jù)暫存的31×8位ram；l 最少引腳的串行i/o；l 2.55.5v電壓工作范圍；l 2.5v時(shí)耗小于300na；l 用于時(shí)鐘或ram數(shù)據(jù)讀/寫(xiě)的單字節(jié)或多字節(jié)（脈沖方式）數(shù)據(jù)傳送方式；l 簡(jiǎn)單的三線接口；l 可選的慢速充電（至vcc1）的能力。ds1302在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把rst腳置為高電平，然后把8位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)

20、在sclk的上升沿被訪問(wèn)到。在開(kāi)始8個(gè)時(shí)鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器后，另外的時(shí)鐘周期在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫(xiě)操作時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8，在多字節(jié)方式下為8+字節(jié)數(shù)，最大可達(dá)248字節(jié)數(shù)。如果在傳送過(guò)程中置rst腳為低電平，則會(huì)終止本次數(shù)據(jù)傳送，并且i/o引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在vcc2.5v之前，rst腳必須保持低電平。只有在sclk為低電平時(shí)，才能將rst置為高電平。ds1302的控制字如圖所示?？刂谱止?jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到ds1302中。位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù);為1則表示存取ram數(shù)據(jù)。位51（

21、a4a0）指示操作單元的地址。最低有效位（位0）如果位0，則表示要進(jìn)行寫(xiě)操作；為1表示進(jìn)行讀操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開(kāi)始輸入/輸出。為了提高對(duì)32個(gè)地址尋址能力（地址/命令位15=邏輯1），可以把時(shí)鐘/日歷或ram寄存器規(guī)定為多字節(jié)（burst）方式。位6規(guī)定時(shí)鐘或ram，而位0規(guī)定讀或?qū)?。在時(shí)鐘/日歷寄存器中的地址931或ram寄存器中的地址31不能存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)。在多字節(jié)方式下，讀或?qū)憦牡刂?的位0開(kāi)始。必須按數(shù)據(jù)傳送的次序?qū)懽钕鹊?個(gè)寄存器。但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫(xiě)ram時(shí)，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫(xiě)所有的31字節(jié)，不管是否寫(xiě)了全部31字節(jié)，所寫(xiě)的每一字節(jié)都將傳送至ram。ds1302共有12個(gè)寄存

22、器，其中有7個(gè)寄存器與日歷/時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為bcd碼形式。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字如下表所示，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作。圖2-2 ds1302實(shí)物圖表2-1 ds1302地址寄存器名命令字取值范圍各位內(nèi)容寫(xiě)操作讀操作76543210秒寄存器80h81h00-59ch10secsec分寄存器82h83h00-59010minmin時(shí)寄存器84h85h01-12或00-2312/24010hrhr日寄存器86h87h01-28,29,30,31001datedate月寄存器88h89h01-1200010mmonth周寄存器8ah8bh01-0700000day年寄存器8ch8d

23、h00-9910 yearyear時(shí)鐘暫停：秒寄存器的位7定義位時(shí)鐘暫停位。當(dāng)它為1時(shí)，ds1302停止振蕩，進(jìn)入低功耗的備份方式，通常在對(duì)ds1302進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)（如進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整程序），停止振蕩。當(dāng)它為0時(shí)，時(shí)鐘將開(kāi)始啟動(dòng)。am-pm/12-24小時(shí)方式：小時(shí)寄存器的位7定義為12或24小時(shí)方式選擇位。它為高電平時(shí)，選擇12小時(shí)方式。在此方式下，位5為第二個(gè)10小時(shí)位（2023h）。ds1302的晶振選用32768hz，電容推薦值為6pf。因?yàn)檎袷庮l率較低，也可以不接電容，對(duì)計(jì)時(shí)精度影響不大。2.2.3顯示驅(qū)動(dòng)max7219l max7219和單片計(jì)算機(jī)連接有三條引線（din、clk、loa

24、d），采用16位數(shù)據(jù)串行移位接收方式l 八位led顯示、圖條/柱圖顯示或64點(diǎn)陣顯示l 包括bcd譯碼器、多路掃描控制器、字和位驅(qū)動(dòng)器和8×8靜態(tài)raml 可選擇停機(jī)模式、數(shù)字亮度控制、從18選擇掃描位數(shù)和對(duì)所有l(wèi)ed顯示器的測(cè)試模式l 最多能驅(qū)動(dòng)8位led顯示器l 內(nèi)部ram地址0108h分別對(duì)應(yīng)于dig0dig7.l 掃描界限寄存器（地址0bh）：該寄存器中d0d3位數(shù)據(jù)設(shè)定值為07h，設(shè)定值表示顯示器動(dòng)態(tài)掃描個(gè)數(shù)位18。l 停機(jī)寄存器（地址0ch）：當(dāng)d0=0時(shí)，max721處于停機(jī)狀態(tài)；當(dāng)d0=1時(shí)，處于正常工作狀態(tài)。l 顯示測(cè)試寄存器（地址0fh）：當(dāng)d0=0時(shí)，max72

25、19按設(shè)定模式正常工作；當(dāng)d0=1時(shí)，處于測(cè)試狀態(tài)。在該狀態(tài)下，不管max7219處于什么模式，全部led將按最大亮度顯示。l 亮度寄存器（地址0ah）：亮度可以用硬件和軟件兩種方式調(diào)節(jié)亮度寄存器中的d0d3位可以控制led顯示器的亮度。max7219通過(guò)d11d84位地址位譯碼，可尋址14個(gè)內(nèi)部寄存器，分別是8個(gè)led顯示位寄存器，5個(gè)控制寄存器和1個(gè)空操作寄存器。led顯示寄存器由內(nèi)部8×8靜態(tài)ram構(gòu)成，操作者可直接對(duì)位寄存器進(jìn)行個(gè)別尋址，以刷新和保持?jǐn)?shù)據(jù)，只要v+超過(guò)2v（一般為+5v）?？刂萍拇嫫靼ǎ鹤g碼模式，顯示亮度調(diào)節(jié)，掃描限制（選擇掃描位數(shù)）。關(guān)斷和顯示測(cè)試寄存器。

26、max7219的驅(qū)動(dòng)程序首先必須對(duì)5個(gè)控制寄存器初始設(shè)置即初始化，各控制寄存器設(shè)置含義如下：譯碼模式選擇寄存器（地址=f9h）；max7219有兩種譯碼方式：b譯碼方式和不譯碼方式。當(dāng)選擇不譯碼時(shí)，8個(gè)數(shù)據(jù)為分別一一對(duì)應(yīng)7個(gè)段和小數(shù)點(diǎn)位；b譯碼方式是bcd譯碼，直接送數(shù)據(jù)就可以顯示。實(shí)際應(yīng)用中可以按位設(shè)置選擇b譯碼或是不譯碼方式。掃描限制寄存器：地址=fbh；用于設(shè)置顯示的led個(gè)數(shù)（18），比如當(dāng)設(shè)置為0xx4時(shí)，led05顯示。亮度調(diào)節(jié)寄存器：地址=fah；共有16級(jí)選擇，用于led顯示亮度的強(qiáng)弱設(shè)置。關(guān)斷模式寄存器：地址=fch；有兩種模式選擇：一種是關(guān)斷狀態(tài)模式（d0=0）；一種是正常

27、操作狀態(tài)（d0=1），通常選擇正常操作狀態(tài)。顯示測(cè)試寄存器：地址=ffh;有兩種選擇用于設(shè)置led是測(cè)試狀態(tài)還是正常操作狀態(tài)：當(dāng)在測(cè)試狀態(tài)時(shí)（d0=1）各位全應(yīng)亮，一般選擇正常操作狀態(tài)（d0=0）。2.3主要單元電路的設(shè)計(jì)2.3.1顯示電路顯示部分采用普通的共陰極數(shù)碼管顯示，采用動(dòng)態(tài)掃描，以減少硬件電路。年月日時(shí)分秒星期共需要17位數(shù)碼顯示，考慮到一次掃描17位數(shù)碼管顯示時(shí)會(huì)出現(xiàn)閃爍情況，故采用動(dòng)態(tài)掃描，可將數(shù)碼管數(shù)量減少至9位也就是兩個(gè)四位一體八段led顯示數(shù)碼管和一個(gè)一位led數(shù)碼管設(shè)計(jì)數(shù)碼管同時(shí)掃描，顯示時(shí)采用串行口輸出段碼，用max7219驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管表2-2 max7219引腳功能引腳

28、號(hào)名稱(chēng)功能說(shuō)明1din串行數(shù)據(jù)輸入端。在clk的上升沿?cái)?shù)據(jù)被鎖入芯片內(nèi)部16為移位寄存器2、3、5-8、10、11dig0-dig78位led位選線，從共陰極led中吸入電流4、9gnd地線（兩個(gè)gnd必須接在一起）12load鎖入輸入的數(shù)據(jù)。在load的上升沿最后的16位串行數(shù)據(jù)被鎖入13clk時(shí)鐘輸入，最高時(shí)鐘頻率為10mhz，在clk的上升沿?cái)?shù)據(jù)被鎖入內(nèi)部移位寄存器。在clk的下降沿，數(shù)據(jù)從dout腳被輸出14-1720-23sega-segcdp7段驅(qū)動(dòng)和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)18iset該腳通過(guò)一個(gè)電阻與v+相連，設(shè)置峰值段電流19v+電源電壓，+5v24dout串行數(shù)據(jù)輸出，輸入到din得數(shù)據(jù)

29、在16.5個(gè)時(shí)鐘周期后在dout腳發(fā)出，該腳用于與級(jí)聯(lián)擴(kuò)展doutload1 132 143 154 165 176 187 198 209 2110 2211 2312 24dindig0dig4gnddig6dig2dig3dig7gnddig5dig1clkseg dseg dpseg eseg cv+isetseg gseg bseg fseg amax7219 圖2-3 max7219引腳分布圖2.3.2鍵盤(pán)接口鍵盤(pán)在單片機(jī)系統(tǒng)中是一個(gè)很重要的部件。為了輸入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都要用到鍵盤(pán)，鍵盤(pán)是人工干預(yù)計(jì)算機(jī)的主要手段。鍵盤(pán)可分為編碼和非編碼鍵盤(pán)兩種。編碼鍵盤(pán)采用硬件線

30、路來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)編碼，每按下一個(gè)鍵，鍵盤(pán)能自動(dòng)生成按鍵代碼，鍵數(shù)較多，而且還具有去抖動(dòng)功能。這種鍵盤(pán)使用方便，但硬件較復(fù)雜，pc機(jī)所用的鍵盤(pán)就屬于這種。非編碼鍵盤(pán)僅提供按鍵開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，其他工作由軟件完成，這種鍵盤(pán)鍵數(shù)較少，硬件簡(jiǎn)單，一般在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用。此處主要介紹該類(lèi)非編碼鍵盤(pán)及其與mcs-51型單片機(jī)的借口。1) 按鍵開(kāi)關(guān)去抖動(dòng)問(wèn)題按鍵開(kāi)關(guān)在電路中的連接如圖所示。按鍵未按下時(shí)，a點(diǎn)電位為高電平5v；按鍵按下時(shí)，a點(diǎn)電位為低電平。a點(diǎn)電位就用于向cpu傳遞按鍵的開(kāi)光狀態(tài)。但是由于按鍵的結(jié)構(gòu)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，在按鍵按下和斷開(kāi)時(shí)，出點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)瞬間還會(huì)接觸不穩(wěn)定，引起a點(diǎn)電平不穩(wěn)定如圖2

31、-3b所示，鍵盤(pán)的抖動(dòng)時(shí)間一般為510ms，抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)引起cpu對(duì)一次鍵操作進(jìn)行多次處理，從而可能產(chǎn)生錯(cuò)誤。因此必須設(shè)法消除抖動(dòng)的不良后果。消除抖動(dòng)的不良后果的方法有硬、軟件兩種。為了節(jié)省硬件，通常在單片機(jī)系統(tǒng)中，一般不采用硬件方法消除鍵抖動(dòng)，而是用軟件消除抖動(dòng)的方法。根據(jù)抖動(dòng)特性，在第一次檢測(cè)到按鍵按下后，執(zhí)行一段延時(shí)510ms讓前沿抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)真正有鍵按下。當(dāng)檢測(cè)到按鍵釋放后，也要給510ms的延時(shí)，待后延抖動(dòng)消失后才轉(zhuǎn)入該鍵處理程序。+5vraa）鍵輸入按下鍵松開(kāi)鍵前沿抖動(dòng)鍵盤(pán)穩(wěn)定后沿抖動(dòng)b）鍵抖動(dòng)圖2-4 鍵輸入和鍵抖動(dòng)2) 查詢式按鍵及

32、其接口按照鍵盤(pán)與cpu的連接方式可以分為查詢按鍵和矩陣式鍵盤(pán)。查詢式按鍵是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵占用一根i/o口線，每根i/o口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他i/o口線上按鍵的工作狀態(tài)。查詢式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根i/o口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，i/o口線浪費(fèi)較大，且電路結(jié)構(gòu)顯得繁雜。故這種形式適用于按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合。3) 矩陣式鍵盤(pán)及其接口矩陣式鍵盤(pán)又稱(chēng)行列式鍵盤(pán)，有n個(gè)行線和m個(gè)列線，經(jīng)限流電阻接+5v電源上，按鍵跨接在行線和列線上，n×m行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成mn個(gè)按鍵，組成一個(gè)鍵盤(pán)。與獨(dú)立式按鍵相比，mn個(gè)按鍵只占用m+n根i/o口線，因此適用于按鍵

33、較多的場(chǎng)合。當(dāng)無(wú)鍵閉合時(shí)，相應(yīng)的i/o之間開(kāi)路。當(dāng)有鍵閉合時(shí)，與閉合鍵相連接的兩條i/o口線之間短路。判斷有無(wú)鍵按下的方法是：第一步，置列線相關(guān)i/o口為輸入態(tài)，從行線相對(duì)應(yīng)的i/o輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則列線上有鍵閉合。第二步，置行相關(guān)i/o口輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線低電平，則該列線上有鍵閉合。綜合一二兩步的結(jié)果，可確定按鍵編號(hào)。但是鍵閉合一次只能進(jìn)行一次鍵功能操作。因此需等待近按鍵釋放后，再進(jìn)行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會(huì)連續(xù)多次進(jìn)行同樣的鍵操作4) 鍵盤(pán)掃描控制方式在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)鍵盤(pán)的處理工作僅是cpu工作內(nèi)容的一部分，cpu還要進(jìn)行數(shù)據(jù)

34、處理、顯示和其他輸入輸出操作，因此鍵盤(pán)處理工作既不能占用cpu套多時(shí)間，又需要cpu對(duì)鍵盤(pán)操作及時(shí)作出響應(yīng)。cpu對(duì)鍵盤(pán)處理控制的工作方式有以下幾種：1. 程序控制掃描方式程序控制掃描方式是在cpu工作空余，調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，響應(yīng)鍵輸入信號(hào)要求。2. 定時(shí)控制掃描方式定時(shí)控制掃描方式是利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器每隔一段時(shí)間和生定時(shí)中斷，cpu響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，并在有鍵閉合時(shí)轉(zhuǎn)入該鍵的功能子程序。3. 中斷控制掃描方式中斷控制掃描方式是利用外部中斷源，響應(yīng)輸入信號(hào)。當(dāng)無(wú)按鍵按下時(shí)，cpu執(zhí)行正常工作程序。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，cpu立即產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)子程序中掃描鍵盤(pán)，判斷是哪一個(gè)鍵被按下，然后執(zhí)

35、行該鍵的功能子程序。這種控制方式客服了前兩種控制方式可能產(chǎn)生的控掃描和不能及時(shí)響應(yīng)鍵輸入的缺點(diǎn)，既能及時(shí)處理鍵輸入，又能提高cpu運(yùn)行效率，旦要占用一個(gè)寶貴的中斷資源。下圖為工作于中斷方式的矩陣式鍵盤(pán)接口電路，在初始化時(shí)p1.4p1.7置輸出0，p1.0p1.3置為輸入態(tài)，p1.0p1.3分別接至與門(mén)各輸入端。當(dāng)有鍵閉合時(shí)int0=0，cpu中斷后，在中斷服務(wù)子程序中，再完成鍵識(shí)別和鍵功能處理。本設(shè)計(jì)提供了解2個(gè)按鈕的小鍵盤(pán)，向p1口輸出低電平，如果有鍵盤(pán)按下掃描鍵。在有鍵按下后，有一定的延時(shí)，防止鍵盤(pán)抖動(dòng)。+5v8051p1.0p1.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.7&

36、;0123456789101112131415int0圖2-5 工作于中斷方式的矩陣式鍵盤(pán)接口電路2.3.3時(shí)鐘電路ds1302可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓寬達(dá)2.55.5v。采用三線接口與cpu進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式依次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或ram數(shù)據(jù)。ds1302內(nèi)部有一個(gè)33×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的ram寄存器。ds1302是ds1202的升級(jí)產(chǎn)品，與ds1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行電流充電的能力。ds1302時(shí)鐘芯片包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)ram。它經(jīng)過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的串

37、行接口與微處理器通信，實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月和年等信息。對(duì)于小于31天的月和月末的日期自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，還包括閏年校正的功能。時(shí)鐘的運(yùn)行可以采用24小時(shí)或帶am/pm的12小時(shí)格式。采用三線接口與cpu進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式依次傳送多字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或ram數(shù)據(jù)。ds1302有主電源/后備電源雙電源引腳：vcc1在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源，并提供低功率的電磁備份；vcc1在雙電池系統(tǒng)中提供主電源。在這種運(yùn)行方式中，vcc1里連接到后備電源，以便在沒(méi)有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。ds1302由vcc1或vcc2中較大者供電。當(dāng)vcc2（vcc1+0.2v）

38、時(shí)，vcc2給ds1302供電；當(dāng)vcc2vcc1時(shí)，ds1302由vcc1供電。1 82 73 64 5vcc1x1x2gndvcc2sclki/orstds1302圖2-6 ds1302引腳分布圖第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1程序設(shè)計(jì)電子萬(wàn)年歷的程序主要包括3個(gè)方面的內(nèi)容：一是ds1302從單片機(jī)中讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，二是利用按鍵進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整，三是max7219從單片機(jī)中讀取數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)led數(shù)碼管顯示時(shí)間。at89c51單片機(jī)主要i/o的分配，p2.0-p2.2分別接max7219的din，load，clk三個(gè)功能端，p3接查詢式按鍵，p1.0-p1.2分別接ds1302的clk，i/o，rs

39、t端。3.2程序流程圖3.2.1顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖初始化max7219寄存器定義max7219讀入驅(qū)動(dòng)程 序?qū)懭雖ax7219地址向各地址發(fā)送數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)led顯示返回led是否顯示完？ds1302時(shí)間控制程序圖3-1 顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖3.2.2時(shí)間控制流程圖復(fù)位端產(chǎn)生一個(gè)高電平寫(xiě)入ds1302地址延時(shí)一段時(shí)間將該地址的數(shù)據(jù)讀出地址增加數(shù)據(jù)是否讀完？驅(qū)動(dòng)led顯示顯示驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)始變量初始化使ds1302沒(méi)有寫(xiě)保護(hù)復(fù)位端產(chǎn)生一個(gè)高電平寫(xiě)ds1302地址延時(shí)一段時(shí)間向該地址寫(xiě)數(shù)據(jù)地址增加數(shù)據(jù)是否寫(xiě)完？顯示驅(qū)動(dòng)程序初始化圖3-2 時(shí)間控制流程圖第四章 萬(wàn)年歷功能的擴(kuò)展報(bào)警系統(tǒng)4.1溫度報(bào)警功能的擴(kuò)展現(xiàn)

40、階段萬(wàn)年歷的技術(shù)已經(jīng)很成熟，所以在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了很多擴(kuò)展功能加入其中。本論文加入的是一種溫度報(bào)警功能。溫度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)也是在日常生活和工業(yè)應(yīng)用非常廣泛的工具，能實(shí)時(shí)采集周?chē)臏囟刃畔⑦M(jìn)行顯示，程序內(nèi)部設(shè)定有報(bào)警上下限，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同可設(shè)定不同的報(bào)警上下限。數(shù)字溫度傳感器選用ds18b20。ds18b20的主要特性有：1) 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5v，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 。2) 獨(dú)特的單線接口方式，ds18b20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與ds18b20的雙向通訊。3) ds18b20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)ds18b20可以并聯(lián)在唯一的三線上，

41、實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。4) ds18b20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。5) 溫度范圍-55+125，在-10+85時(shí)精度為0.5。6) 可編程的分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨率溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。7) 在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。8) 測(cè)量節(jié)后直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給cpu，同時(shí)可傳送crc校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。9) 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能

42、正常工作。vccdqgndr3vccgndp2.64k7圖4-1 ds18b20溫度傳感器開(kāi)始定義at89c51各引腳功能，及定時(shí)器，計(jì)數(shù)器和led顯示器的初始化參數(shù)，完成系統(tǒng)初始化設(shè)定復(fù)位，等待中斷讀取溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、顯示溫度未超上下限？顯示當(dāng)前溫度值溫度達(dá)到下限？警報(bào)，并且led小燈閃爍警報(bào)，并且led小燈閃爍結(jié)束yesnoyesnoyes溫度達(dá)到上限？no圖4-2 溫度報(bào)警流程圖溫度報(bào)警器采用蜂鳴器，下圖為蜂鳴器設(shè)計(jì)圖vccfm1cs9013npngndr11kr22kled2p1.0圖4-3 溫度報(bào)警電路蜂鳴器用cs9013三極管驅(qū)動(dòng)，蜂鳴器用5v的無(wú)源蜂鳴器，并接一個(gè)發(fā)光二極管作為指示

43、燈，同時(shí)在發(fā)光二極管前串接個(gè)限流電阻，數(shù)據(jù)端口接p1.0。第五章 總結(jié)5.1總結(jié)2011年3月，我開(kāi)始了我的畢業(yè)論文工作，時(shí)至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)寫(xiě)作過(guò)程難以用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。歷經(jīng)了一個(gè)多月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬(wàn)千，在這次畢業(yè)論文的過(guò)程中，我擁有了無(wú)數(shù)難忘的回憶和收獲。3月初，在與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師羅老師的交流討論中我的題目定了下來(lái)是：萬(wàn)年歷事物報(bào)警系統(tǒng)研究。當(dāng)選題報(bào)告，開(kāi)題報(bào)告定下來(lái)的時(shí)候我當(dāng)時(shí)便立刻著手資料的收集工作中，當(dāng)面對(duì)浩瀚的書(shū)海真實(shí)有些茫然，不知如果下手，在導(dǎo)師細(xì)心的指導(dǎo)下

44、，終于使我對(duì)自己的工作方向和方法有了掌握。在搜集資料的過(guò)程中，我認(rèn)真準(zhǔn)備了一個(gè)筆記本。我在學(xué)校圖書(shū)館，電子閱覽室搜集資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于論文的撰寫(xiě)。然后我將收集到得資料仔細(xì)整理分類(lèi)，及時(shí)拿給導(dǎo)師進(jìn)行溝通。4月初，資料已經(jīng)查找完畢了，我開(kāi)始著手論文的寫(xiě)作。在寫(xiě)作過(guò)程中遇到困難我就及時(shí)和導(dǎo)師聯(lián)系，并和同學(xué)互相交流，請(qǐng)教專(zhuān)業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個(gè)一個(gè)解決掉，論文也慢慢成型。4月底，論文的文字?jǐn)⑹鲆呀?jīng)完成。5月開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)圖形的繪制工作和電路的設(shè)計(jì)工作。為了畫(huà)出自己滿意的電路圖，流程圖等。在設(shè)計(jì)電路初期，由于沒(méi)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，覺(jué)得無(wú)從下手，空有很多設(shè)計(jì)思想，卻不知道應(yīng)該選哪個(gè)，經(jīng)過(guò)導(dǎo)師的指導(dǎo)，我的設(shè)計(jì)漸漸有了頭緒，通過(guò)查詢資料，逐漸確立系統(tǒng)方案。方案中l(wèi)ed顯示屏驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)是個(gè)比較頭疼的問(wèn)題，在反復(fù)推敲，對(duì)比的過(guò)程中，最終定下了驅(qū)動(dòng)電路采用max7219驅(qū)動(dòng)芯片。當(dāng)我終于完成了所有打字、繪圖、排版、校對(duì)的任務(wù)后整個(gè)人都很累，但同時(shí)看著電腦熒屏上的畢業(yè)設(shè)計(jì)稿件我的心里是甜的，我覺(jué)得這一切都值了。這次畢業(yè)論文的制作過(guò)程是我的一次再學(xué)習(xí)，再提高的過(guò)程。在論文中我充分地運(yùn)用了大學(xué)期間所學(xué)到得知