单片机万年历(2)

1 绪论

液晶显示的万年历已经越来越流行，特别适合在家庭居室、办公室、大厅、会议室、车站和 广场等地方使用，它具有显示清晰直观、走时准确、可以进行夜视等功能，并且还可以扩 展出其它多种功能。

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1.1选题背景与意义

万年历是我国古代传说中最古老的一部太阳历。为纪念历法编撰者万年的功绩，便将 这部历法命名为“万年历” 。而现在所使用的万年历，实际上就是记录一定时间范围内（比 如 100 年或更多）的具体阳历或阴历的日期的年历，方便有需要的人查询使用，与原始历 法并无直接联系。随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微 机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起。单片机具有集成度高，通用性好，功能强， 特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数 字、智能化方面有广泛的用途。单片机的应用已经渗透到工业控制、家用电器、通信设备、 信息处理、尖端武器等各个领域。而随着单片机的发展，人类用于计时的工具也在不断发 展更新，单片机技术使得万年历有了新的发展方向。目前世界上单片机年产量已达十多亿 片，通常是当年微处理器产量的 4-5 倍以上。用最少的芯片就能实现最强大的功能，这是 将来电子产品的主流方向，它将无可置疑地一步步取代其它同类产品，其数量之大和应用 面之广，是其它任何类型的计算机所无法比拟的。

本设计的主要内容：1、了解单片机技术的发展现状，熟悉万年历各模的工作原理；2、选择适当的芯片和元器件，确定系统电路，绘制电路原理图，尤其是各接口电路；3、熟悉单片机使用方法和 C 语言的编程规则，编写出相应模块的应用程序。

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2 正文

2.1 单片机的定义和特点 2.1.1 单片机的定义

单片机是一种集成的电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O接口和中断系统、定时器、计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

2.1.2 单片机的特点

单片机在控制领域中，具有种类多，型号全，集成度高，通用性好，功能强，性价比高，特别是体积小，重量轻，耗能低，成本相对较低，抗干扰能力强等优点。最重要的是可以采用C语言开发环境，具有友好的人机互交环境。

2.2 单片机的应用及发展趋势

一、更生活化 目前，随着我国国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高，人们在忙于工作之余，人们对生活的质量要求越来越高。 举例：豆浆机是一种新型的家用饮料机，以黄豆为原料，直接加工成熟的热豆浆。豆浆机由粉碎黄豆的搅拌机、 豆浆加热器和控制电路三大部分组成。用单片机研制的全自动豆浆机的控制电路，只要按下启动按键，豆浆机就开始工作。整个过程由单片机全自动控制，用起来更加地方便、更加的安全。

二、低碳化 2010 世博会已逐渐离我们远去，但是上海世博会的理念一直与我们紧密相连。 1、低功耗 CMOS 化， CMOS 电路的特点是低功耗、 高密度、低速度、低价格。CMOS 虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而 CHMOS 则具备了高速和低功耗的特点， 这些特征， 更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。 所以我相信这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。2、低噪声与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品

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能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。

三、 高性能化 主要是指进一步改进 CPU 的性能， 加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其 I/O 功能，由此引入了虚拟外设的新概念。随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将更强。

2.3 单片机芯片的选择

方案一：采用 AT89C51 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 MCS-51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 AT89C51 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。

2.4 显示模块选择

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： 采用点阵屏显示，点阵屏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。 方案三： 采用 LCD1602 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 LCD1602 液晶显示屏。

2.5实时环境温度采集模块

方案一：热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件．热敏电阻由半导体

陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化．

通过一定的电路可以将周围环境的温度变化转化成电压的变化，通过AD转化器件将

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信号传输给单片机进行分析，从而测出当前环境温度，但误差大，不稳定，对环境要求较高。

方案二：DS18B20是美国DALLAS公司生产的数字温度传感器，采用单总线的接口

方式与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20 的双向通讯。 单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。测量温度范围宽，测量精度高 ，在使用中不需要任何外围元件，支持多点组网功能 多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上，实现多点测温，供电方式灵活 DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。因此非常适合本系统使用。

综上比较上述两种方案，宜采用方案（2）构成本设计的实时温度采集模块。

最终方案：本设计采用AT89C51 芯片作为硬件核心，采用 LED 数码管动态扫

描，采用DS18B20温度传感器

2.6 元器件的选择

用单片机自制电路图，一般会用到以下元器件：

电阻：常用的有100R，220R，1K，2.2K，5,1K，10K，47K和100K。一般选1/16W或1/8W就足够了。通常都是用来限流、分压、上拉等。

电容：常用的电容一般有电解电容、瓷片电容等。其中电解电容常用的有1u、10u、100u、470u等，具有容量大、有极性等特点，基本都用于电源滤波、退耦等。瓷片电容常用的有22p、27p和30p几种，具有小型、高耐压和频率特性好等特点，基本都用于晶振电路做负载电容，为CPU提供工作时钟。

二极管：单片机开发常用的二极管主要有以下几种。1N4148，这大概是单片机和数字电路里最常用的型号了，通常用于单向信号隔离（如键盘/显示电路）或信号钳位（常见于脉冲收发电路和整形电路）。1N4001/4007/5401等，用于电源整流，把变压器的交流信号变成脉动直流。根据电压和电流不同而选择不同的型号。稳压二极管，常用于AD转换电路的参考电压源，也常用于对单片机电源进行稳压。高频检波二极管，常用的有2AP9，一般用于无线收发电路中。变容二极管，通常用于调频无线发射或电调谐接收。

还有发光二极管，常用的有各种可见光发光管、双色发光管等。还有红外发光管（用于红外遥控）和红外接收管，还有可以用来感受可见光的光敏二极管（通常用于光控，比如防盗、自动灯等）。

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3 硬件的设计

3.1 主要的单元电路模块 3.1.1 ：AT89C51单片机的简介

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，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，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C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。

1．主要特性：

·与MCS-51 兼容

·4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 ·全静态工作：0Hz-24Hz ·三级程序存储器锁定 ·128*8位内部RAM ·32可编程I/O线

·两个16位定时器/计数器 ·5个中断源 ·可编程串行通道

·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路

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