基于51单片机和lcd1602的万年历设计毕业设计63页

基于51单片机和lcd1602的万年历设计毕业设计63页内容摘要：

第一章：绪论是介绍了基于 STC89C52 单片机的万年历 研究 意义 ，重点阐述了本课题的研究内容和研究工作。 第二章：单片机的概述主要阐述了单片机系统的定义以及单片机系统的发展现状和发展趋势。 因为只有对单片机有了更深入的了解，才能设计出更好的单片机控制系统。 本章的结尾是 对 单片机 C语言编程的介绍。 第三章：主要介绍了 设 计要求和 课题器件选 择 的论证方案。 第四 章：硬件基础中主要描述了 万年历 的各个模块的硬件设计方案，并结合各个元器件和相应的硬件原理图进行分析，最后展示为了实现研究目标所需要的全部硬件基础。 第 五 章：软件基础主要罗列了实现 万年历 各个功能的 C 语言程序的流程图，并分别对其进行了解释和分析，最后把各个 C 语言子程序在巧妙结合在一起，共同控制整个系统，也就形成了实现研究目标所需要的所有软件基础。 第 六 章：主要 对 Keil 软件 Proteus 软件进行简单介绍，并给出了 关于 Proteus 软件仿真 调试 万年历的过程。 最后简要的介绍了硬 件调试中的问题和解决办法。 第 七 章：主要是对本次实验研究的总结，提出本次实验的不足之处以及相应的改进方法，以便后人继续深入研究。 本章是论文的绪论部分，着重介绍了万年历的研究意义。 然后介绍了本文所要解决的实际问题及意义，以及要电子万年历系统要实现的功能和方法。 最后简单地描述了本论文的整体框架和论文章节的安排。 常熟理工学院毕业设计（论文） 3 第 二 章 单片机的概述 目前单片机渗透到 了 我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。 导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及 远 程控 制 玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。 更不用说自动控制领域 中 的机器人、智能仪表、医疗器械了。 单片机具有结构简单、控制功能强、可靠性高、体积小、价格低等优点，因而在许多行业都得到了广泛应用，并且在诸多领域中都发挥了无可比拟的巨大作用。 和特点 单片机的定义 单片机即单片微型计算机，是把 中央处理器 、 存储器 、 定时 /计数器 、 输入输出接口都集成在一块 集成电路 芯片 上的 微型计算机。 与应用在个人电脑中的通用型 微处理器 相比，它更强调自供应（不用外接硬件） 和节约成本。 单片机 也被称为 微控制器（ Microcontroller），是因为它最早被用 于 工业控制领域。 单片机 的 芯片内仅 由 CPU 的专用 处理器 发展而来。 最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 单片机的特点 单片机以其卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领域。 单片机应用在检测、控制领域中，具有如下特点： 体积小、控制功能强、成本低。 因而可以方便地组装各种智能式控制设备和仪器，做到机、电、仪一体化。 易扩展。 很容易构成各种规模的应用系统，为应用系统的设计和生产带来极大方便。 可靠性好、使用温度范围宽。 在各种恶劣的环境下都能可靠的工作，这是其他机种无法比拟的。 种类多，型号全。 很多单片机厂家逐年扩大适应各种需要，有针对性地推出一系列型号产品，使系统开发工程师有很大的选择余地。 大部分产品有较好的兼容性，保证了已开发产品能顺利移植，较容易地使产品进行升级换代。 常熟理工学院毕业设计（论文） 4 低功耗。 现在新型单片机的功耗越来越小，供电电压从 5V 降低到了 ，甚至1V，工作电流从 mA降到 181。 A 级，工作 频率从十几兆可编程到几十千赫兹。 特别是很多单片机都设置了多种工作方式，这些工作方式包括等待、暂停、睡眠、空闲、节电等。 可以采用 C语言开发环境， 具有 友 好的人机互交环境。 大多数单片机都提供基于 C语言开发平台，并提供大量的函数供使用，这使产品的开发周期、代码可读性、可移植性都大为提高。 单片机的发展现状 单片机技术在不断的发展，它反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。 在这几方面，较为典型地说明了数字单片机 的 技术 水平。 在目前，用户对单片机的需要越来越 多，但是，要求也越来越高。 下面分别就这三个方面说明单片机的技术进步状况。 内部结构的进步 单片机在内部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如：定时器，比较器， A/D 转换器， D/A 转换器，串行通信接口， Watchdog 电路， LCD 控制器等。 有的单片 机为了构成控制网络或形成局部网，内部含有局部网络控制模块 CAN。 例如，Infineon 公司的 C 505C， C515C， C167CR， C167CS32FM， 81C90。 因此，这类单片机十分容易构成网络。 特别是在控制，系统较为复杂时，构成一个 控制网络十分有用。 为了能在变频控制中方便使用单片机，形成最具经济效益的嵌入式控制系统。 有的单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路，这些单片机有 Fujitsu 公司的MB89850 系列、 MB89860 系列； Motorola 公司的 MC68HC08MR1 MR24 等。 在这些单片机中，脉宽调制电路有 6个通道输出，可产生三相脉宽调制交流电压，并内部含死区控制等功能。 特别引人注目的是：现在有的单片机已采用所谓的三核（ TrCore）结构。 这是一种建立在系统级芯片（ System on a chip）概念 上的结构。 这种单片机由三个核组成：一个是微控制器和 DSP 核，一个是数据和程序存储器核，最后一个是外围专用集成电路（ ASIC）。 这种单片机的最大特点在于把 DSP 和微控制器同时做在一个片上。 这是目前单片机最大的进步之一。 这些单片机都是高档单片机， MCU 都是 32 位的，而 DSP 采用 16 或32 位结构，工作频率一般在 60MHz 以上。 功耗、封装及电源电压的进步 现在新的单片机的功耗越来越小，特别是很多单片机都设置了多种工作方式，这些工常熟理工学院毕业设计（论文） 5 作方式包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等工作方式。 而单片机的封装水平也大大提高 ，随着贴片工艺的出现，单片机也大量采用了各种合符贴片工艺的封装方式出现，以大量减少体积。 在这种形势中， Microchip 公司推出的 8 引脚的单片机特别引人注目。 这是PIC12CXXX 系列。 它含有 ～ 2K程序存储器， 25～ 128 字节数据存储器， 6个 I/O 端口以及一个定时器，有的还含 4 道 A/D ，完全可以满足一些低档系统的应用。 扩大电源电压范围以及在较低电压下仍然能工作是今天单片机发展的目标之一。 目前，一般单片机都可以在 ～ 的条件下工作。 而一些厂家，则可以生产出在 ～ 6V 的条件下工作的单片机。 工艺上的进步 现在的单片机基本上采用 CMOS 技术，但已经大多数采用了 以上的光刻工艺，有个别的公司，如 Motorola 公司则已采用 甚至是 技术。 这些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性。 单片机的发展趋势 单片机在目前的发展形势下，表现出几大趋势： 可靠性及应用越来越水平高 ， 和互联网连接已是一种明显的走向； 所集成的部件越来越多， NS（美国国家半导体）公司的单片机已把语音、 图像 部件也集成到单片机中，也就是 说，单片机的意义只是在于单片集成电路， 而不在于其功能了。 如果从功能上讲它可以讲是万用机。 原因是其内部已集成上各种应用电路 ； 功耗越来越低和模拟电路结合越来越多。 随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高，单片机还会不断产生新的变化和进步，最终人们可能发现：单片机与微机系统之间的距离越来越小，甚至难以辨认。 编程语言的选择 在 1972 年，美国贝尔实验室的 在 B 语言的基础上最终设计出了一种新的语言，他取了 BCPL 的第二个字母作为这种语言的名字， 这就是 C 语言。 在众多的程序设计语言中， C 语言简洁紧凑，语言表达能力强， 其结构化的流程控制有助于编制结构良好的程序。 C 语言程序经编译后生成的目标程序代码效率高，几乎可以与汇编语言媲美。 C 语言既具备高级语言使用方便、接近自然语言和数学语言的特性，同时也具备对计算机硬件系统的良好操纵和控制能力。 C 语言可移植性好，一个 C 语言源程序可以不做改动，或者稍加改动，就可以从一种型号的计算机移转到另外一种型号的计算常熟理工学院毕业设计（论文） 6 机上编译运行。 因此， C语言被广泛应用于各类系统软件和应用软件的开发。 所以 本系统以 C语言进行软件设计，增加了程序的可读性和可移植性，便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设 计的逻辑关系更加简洁了。 本章小结 本章主要介绍了单片机的定义 和特点， 重点描述了单片机发展现状和未来的发展趋势，最后简单地介绍了 选择的编程语言。 常熟理工学院毕业设计（论文） 7 第 三 章 设计要求和 方案论证 设计要求 具 备在液晶上显示 年、月、日、星期、时、分、秒 的 功能； 具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能； 具有与即时时间同步的功能； 具有显示温度的功能； 单片机芯片的选择方案和论证 方案一 : 采用 AT89S51 芯片作为硬件核心，内部具有 4KB ROM 存储空间 ,能于 3V 的超低压工作 ,而且与 MCS51系列 单片机完全兼容 ,但是运用于电路设计中时由于不具备 ISP 在线编程技术 ，所以 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，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。 方案二 : 采用 STC89C52芯片 ,STC89C52 是一种低功耗、高性能 的 8位 CMOS 微控制器，具有 8K的 可编程 Flash 存储器。 同样具有 AT89S51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当 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 ,因此 选择采用 STC89C52作为主控制系统 核心。 显示模块选择方案和论证 方案一： 采用 LED数码管动态扫描 ,LED数码管价格适中 ,对于显示数字合适 ,采用动态扫描法与单片机连接时 ,虽然占用的单片机口线少，但连线还需要花费一点时间，所以也不用此种作为显示。 方案二： 采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合 ,若 采用在显示数字显得太浪费 ,且价格也相对较高 ,所以 在此 也不用此种作为显示。 常熟理工学院毕业设计（论文） 8 方案三： 采用 1602 液晶显示屏 ,该 液晶显示屏的显示功能强大 ,内置 192种字符， 可显示大量 符号 、数字 ,清晰可见 ,而且功率消耗小 寿命长 抗干扰能力强。 所以在此设计中采用 1602 液晶显示屏。 时钟芯片的选择方案和论证 方案一： 直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。 采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大 ,所以不采用此方案。 方案二 ： 采用 DS1302 时钟芯片实现时钟， DS1302 芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年进行计数，而且精度高 ,位的 RAM 做为数据暂存区，工作电压 ～ 范围内， 300nA。 所以本设计采用 DS1302 时钟芯片。 方案一： 使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行 A/D 转换。 此设计方案需用 A/D转换电路，增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。 方案二： 采用数字式温度传感器 DS18B20，此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以去除 A/D 模块，降 低硬件成本，简化系统电路。 另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。 因此本设计选用 DS18B20温度传感器。 常熟理工学院毕业设计（论文） 9 电路设计最终方案决定 综上各方案所述 ,对此次作品的方案选定 : 采用 STC89C52 作为主控制芯片， DS1302 时钟芯片计时， DS18B20 采集温度 ， LCD1602 作为显示 模块。 本章小结 本章主要介绍了 系统 要 实现的功能和 万年历系统硬件平台的选择，比较了 主控模块，时钟模块，显示模块，温度采集模块中 不同器件的优劣， 最后确定 了 电路设计的 整体 方案。 这 也 是完成设计的先决 条件。 常熟理工学院毕业设计（论文） 10 第四章 系统的硬件设计与实现 电路设计框图 根据上章确定的方案给出了系统整体的设计框图。