多功能电子万年历

--1泉州师范学院毕业论文（设计）题目多功能电子万年历物理与信息工程学院电子信息科学与技术专业07级1班学生姓名李竞佳学号070303031指导教师洪清泉职称教授完成日期2011年3月教务处制--2多功能电子万年历物信学院电子信息工程与技术070303031李竞佳指导教师：洪清泉教授【摘要】：该电子万年历，主要是对时间、温度、湿度的显示和语音播报，并能使用红外遥控器对时间进行修改。电子万年历的硬件部分采用STC89C52单片机为主控制芯片，DHT11、DS1302、ISD1730、红外一体化接头、LCD12864等组成外围电路。软件部分主要是基于51单片机的C语言程序，编程环境是keil。【关键词】：电子万年历单片机LCD12864DHT11ISD1730--3MultifunctionalelectroniccalendarCollegeofPhysicsandInformationEngineeringElectronicInformationScienceandTechnology070303031，LiJingjiaInstructor：HongQingquan,Professor【Abstract】：Theelectroniccalendarismainlytothetime,temperature,humiditydisplayandspeechbroadcastandcanbeappliedtoinfraredtimemodified.ElectroniccalendarhardwarepartadoptsmainlySTC89C52single-chipmicrocomputercontrolchip,DHT11,DS1302,ISD1730,infraredintegratedjoint,LCD12864etcbuffercircuit.Softwarepartmainlybasedon51SCMCprogramminglanguage,programmingenvironmentisKEIL.【Keywords】：Electroniccalendar、MCU、LCD12864、DHT11、ISD1730--4一、绪论1.1课题的背景和意义随着电子技术的迅速发展，特别是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。近年来，我国科技的不断发展，我国经济发展的支柱产业——电子产业获得长足发展，各种电子产品琳琅满目，随处可见，随着电子产品的更新速度的加快，各种功能强大，款式新颖的电子产品不断问世。数字万年历便是这一发展趋势中的代表，数字万年历顺应了人们对时间方面的要求。它的出现给人们的生活带来诸多方便，在时间极显宝贵的现代生活中，其作用更是不言而喻。它在学校、车站、码头、剧院、医院、办公室等公共场所的应用非常广泛。但传统的数字万年历除显示时间之外，功能较为单一，逐渐失去了市场。顺应技术发展和人们生产、生活需求，各种功能的新式万年历不断涌现，且功能不断更新。数字万年历作为电子类的小产品以其方便，实用等优势成为市场上的宠儿，同时也成为单片机设计培训中一个很实用的课题。因为这个课题有很好的开发性和可发挥性，因此对设计者的要求比较高，不仅考察了对单片机的掌握能力更加强调了对单片机扩展的应用。而且要求设计的数字万年历在操作上力求简洁，功能上尽量齐全，显示界面也要出色。所以数字万年历无论从实用的角度和培养能力的角度都很有价值。1.2电子万年历的现状和发展当前，数字万年历技术已经进入了优化人-家庭-环境的整体关系的阶段，它向着超微型、超高效以及集成电路的微型化方向发展。目前，市场上出售的数字万年历品种很多，其中大部分是基于单片机技术设计的电子系统。它们一般由输入脉冲电路、单片机、晶振和复位电路、外路存储器电路和LED显示电路组成。当今，数字万年历主要还是用于计时、自动报时，定时，日期查询以及自动控制等方面。由于单片机技术以及数字集成电路技术的发展，如今的数字万年历系统具有体积小、耗电省、计时准确、性能稳定、维护方便、走时准确、携带方便等优点，，此外，现在市场上已有现成的数字万年历集成电路芯片出售，而且价格便宜、使用也很方便。日历的发展经历了数千年的历史。现代日历随着使用范围的不断扩大，功能日益增加，种类也越来越多。从70年代以来，随着单片机和超大规模集成电路的发展，为数字万年历的飞速发展奠定了物质基础。近几年来，数字万年历的发展方向是朝着走时精度高、稳定性好、使用方便、耗电量小、走时延续时间长、体积小、功能多、制造成本低等方向发展。最新的数字万年历，它除了具有常见万年历功能外，而且还具有倒计时、多点定时、语音报时、实时温度测量等功能。在硬件方面它并没有太大的变化，主要是通过增加软件部分来实现倒计时、多点定时的功能。不难想像，随着科学技术的飞速发展，各种高新技术的出现并被广泛应用到生产、生活中，未来数字万年历产品也必将沿着体积小、耗电省、计时准确、性能稳定、维护方便、直时准确、携带方便等方向发展而其成本却越来越低。二、电子万年历的方案设计2.1万年历的简单模拟方案本设计实现的功能是在LCD12864液晶屏上显示出日期、时间，温度、湿度，以及通过温湿度传感器对周围环--5境进行监测，当温度或湿度超过某一个设定值时，通过LCD1284显示报警信号。同时可通过遥控器对日期和时间进行更改，如果修改成功则在液晶屏上显示“修改成功！”字样。除了上述功能以外，本设计还可以对日期、时间和温湿度进行语音播报。本电子万年历硬件包括电源模块，主控制模块,时钟模块，温湿度检测模块，显示模块，红外遥控模块，语音播报模块。下图为这个硬件电路的概图。图1硬件方案2.2硬件电路模块2.2.1主控制模块主控制模块采用STC89C52芯片，芯片主要控制其余各个模块，通过对温湿度模块的控制采集温度和湿度，对时钟模块的控制读取时间，通过液晶来显示报警信息，通过对遥控器传来信号的识别来执行对时间修改、语音播报等功能。STC89C52[1]芯片介绍如下：主要性能与MCS-51单片机产品兼容；8K字节在系统可编程Flash存储器；1000次擦写周期；全静态操作：0Hz～33Hz；三级加密程序存储器；32个可编程I/O口线；三个16位定时器/计数器；八个中断源；全双工UART串行通道；低功耗空闲和掉电模式；掉电后中断可唤醒；看门狗定时器；功能特性描述STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。--6STC89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，2位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。2.2.2时钟模块时钟模块采用达拉斯公司生产的DS1302时钟芯片，以下是对此芯片进行的介绍：DS1302[2,3]是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，工作电压宽达2.5～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS-1302内部有一个31×８的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。以下是其封装及其引脚功能：图2DS1302外部引脚表1DS1302引脚功能此模块的主要功能是提供实时时钟。2.2.3温湿度检测模块温湿度检测模块采用的是DHT11数字温湿度传感器，以下是对此芯片的介绍：DHT11[4]数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为4引脚号引脚名称功能1VCC1主电源2、3X2、X3振荡源，外接32768KHz晶振4GND地线5RST复位、片选线6I/O串行数据输入输出端7SCLK串行数据时钟8VCC2后备电源--7针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。以下是其封装：图3DHT11封装表2DHT11引脚功能本模块实现的功能是实现对周围温度和湿度的检测。2.2.4显示模块显示模块采用LCD12864液晶，其主要实现的功能是显示时间和温度。以下是对此模块的介绍：带中文字库的128X64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。以下是其封装及其引脚功能：（只对串口模式下的几个引脚做说明）图412864封装引脚号引脚名称功能1VCC电源端2DATA数据输入输出端3NC空4GND地线--8表312864引脚功能（串行）本模块实现的功能是实现对时间和周围温湿度的显示。2.2.5红外遥控模块红外遥控模块分为发射部分和接收部分，发射部分采用电视遥控器，而接收部分采用的是红外一体化接收头。以下是红外遥控的系统框图：图5红外遥控的系统框图红外线发射端就是红外遥控器，主要包括键盘、编码调制芯片、红外线发射LED。当按下某一按键后，遥控器上的编码调制芯片便进行编码，并结合载波电路的载波信号而成为合成信号，再经红外线发射二极管，将红外线信号发射出去。一体化红外线接收器是一种集红外线接收和放大于一体，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。2.2.6语音播报模块语音模块采用ISD1730语音芯片，其主要实现的功能是播报时间、温湿度。以下是对此模块的介绍：ISD1730[5]是华邦ISD公司2007年新推出的单片优质语音录放电路，该芯片提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示（vAlert）,双运作模式（独立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功引脚号引脚名称电平功能1VSS0V电源地2VDD+5V电源正（3.0-5.5V)3VO-对比度（亮度）调整4CSH/L片选端，高电平有效5SIDH/L串行数据输