基于单片机的多功能电子万年历的设计.doc

发布时间：2022-06-02 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.52M 资料格式：doc 举报版权申诉

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1.1 课题的背景与意义

1.2 数字万年历的现状与发展

1.3 论文的主要工作及章节安排

1.4 本章小结

3.4 液晶显示

3.6 语音闹铃模块

3.7 电源的设计

安徽工程大学毕业设计（论文）基于单片机的多功能电子万年历的设计摘要随着科技的快速发展，自从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。本文主要介绍了基于单片机的智能电子万年历的研制，该万年历能够实时显示公历年、月、日、时、分、秒，以及对应的农历日期、24节气、天干地支、闹铃功能，同时还能够实时测取环境温度。本系统的硬件部分主要由AVR单片机、时钟芯片、温度传感器等部件组成，文中给出了详细的硬件设计实现及相关电路图；软件部分主要包含公历转农历的算法设计模块、显示模块、时间的读取、温度的检测模块，按键的扫描输入模块等，文中给出了系统的软件程序流程图及各功能模块的软件程序清单，最后介绍了整体系统的设计实现、仿真及调试过程，给出了下一步的改进方案等。关键词：单片机；液晶技术；万年历；时钟芯片 I

基于单片机的多功能电子万年历设计 Design of Multifunctional digital Perpetual Calendar Based on MCU Abstract With the development of technology,Since the concept of the sun, Baizhong, andnow the electronic bell,human beings continue to study and constant innovation record。 This paper-based Microcontroller Development of Intelligent electronic calendar, The calendar can display real-time in the calendar year, month, day, hours, minutes and seconds,a nd the correspond ing date of the Lunar New Year, 24 Solar Terms,at the same time also to real-time measurement from the ambient temperature,In addition to the user through the keyboard input years of history,for the correspond ing period of the Lunar. The system hardware from some of the major AVR microcontroller, a number of digital control, decoder, the clock chip,temperature sensors and other components,the paper gives a detailed design and implementation of hardware and related circuit; the major Lunar calendar Software contains some of to the algorithm design module,dynamic digital display modules,time to read,temperature detection module,Press enter the scanning module.In this paper, the system software modules and flow chart of the list of software programs,Finally, the realization of the overall system design, simulation and debugging process, the next step is the improvement programmes. Keywords：MCU；crystal technology；Calendar；Clock chip II

安徽工程大学毕业设计（论文）目录引言……………………………………………………………………………………………1 第 1 章绪论……………………………………………………………………………………2 1.1 课题的背景与意义………………………………………………………………………2 1.2 数字万年历的现状与发展………………………………………………………………2 1.3 论文的主要工作及章节安排……………………………………………………………3 1.4 本章小结…………………………………………………………………………………3 第 2 章方案论证比较…………………………………………………………………… …4 2.1 多功能数字万年历系统概述………………………………………………………… 4 2.2 计时方案…………………………………………………………………………………4 2.3 温度检测方案……………………………………………………………………………5 2.4 显示方案…………………………………………………………………………………5 2.5 本章小结…………………………………………………………………………………5 第 3 章系统硬件设计………………………………………………………………………6 3.1 主控制器 ATmega16 单片机介绍………………………………………………………6 3.2 时钟电路 DS1302………………………………………………………………………6 3.3 温度检测 DS18B20……………………………………………………………………7 3.4 动态显示…………………………………………………………………………………8 3.5 键盘接口…………………………………………………………………………………8 3.6 语音闹铃模块……………………………………………………………………………8 3.7 电源设计…………………………………………………………………………………9 3.8 本章小结………………………………………………………………………………11 第 4 章系统软件设计………………………………………………………………………12 4.1 公历计算显示程序设计………………………………………………………………13 4.1.1 DS1302 内部寄存器………………………………………………………………13 4.1.2 时间读取程序设计…………………………………………………………………15 4.2 农历转换程序设计……………………………………………………………………16 4.2.1 公历转农历算法研究………………………………………………………………16 4.2.2 干支纪年简介………………………………………………………………………18 4.2.3 公历转农历程序……………………………………………………………………18 4.3 温度测量程序设计……………………………………………………………………20 4.3.1 DS18B20 的测温原理………………………………………………………………20 4.3.2 温度程序……………………………………………………………………………21 4.4 二十四节气算法研究…………………………………………………………………23 4.5 系统仿真………………………………………………………………………………24 4.6 本章小结………………………………………………………………………………25 结论与展望…………………………………………………………………………………26 致谢…………………………………………………………………………………………27 参考文献……………………………………………………………………………………28 附录 A 电子万年历原理图…………………………………………………………………29 附录 B 外文文献与译文……………………………………………………………………30 III

基于单片机的多功能电子万年历设计英文原文：…………………………………………………………………………………30 中文译文：…………………………………………………………………………………33 附录 C 参考文献题录及摘要………………………………………………………………35 附录 D 电子万年历源程序…………………………………………………………………37 IV

安徽工程大学毕业设计（论文）插图清单图 2-1 数字万年历系统框图............................................................................................4 图 3-1 DS1302 与 ATmega16 连接图...............................................................................7 图 3-2 DS18B20 与 AtMEGA16 连接图.......................................................................... 8 图 3-3 报时电路................................................................................................................9 图 3-4 稳压电源原理图..................................................................................................10 图 3-5 电源电路..............................................................................................................10 图 4-1 系统程序流程图..................................................................................................13 图 4-2 公历程序流程图..................................................................................................14 图 4-3 DS18B20 测温原理..............................................................................................21 V

基于单片机的多功能电子万年历设计表格清单表 3-1 LCD12864 显示内容...........................................................................................8 表 4-1 DS1302 的寄存器及其控制字..........................................................................14 表 4-2 RS 位配置..........................................................................................................15 VI

安徽工程大学毕业设计（论文）引言人类的日常生活离不开时间，任何具有周期性变化的自然现象都可以用来测量时间。远古时代的中国人通过观测日影的位置以确定当时的时辰或刻数，发明了古老的计时工具日晷。日晷虽然只由一根晷针和刻有刻线的晷面组成，但是它确利用了复杂的天体运动规律，这反映了我国古代劳动人民的智慧。随着科技的进步以及中西文化的交融，希腊人根据水流从一个容器滴漏到另一个容器的数量来计量时间从而发明了滴漏，在当时得到了普遍的应用。到十四世纪，简易的机械钟开始在欧洲流行，1656年出现了有摆的座钟。它是以伽利略发现的摆动具有规则性这个原理为基础而发明的。自此以后人类掌握了比较精确的计时工具，并不断改进计时方法。现在人们日常生活中广泛使用的是机械表、电子表、电子钟等。对于日以上的时间系统计量与安排则属于历法范畴，历法在我们几千年的华夏文明中占有重要的地位，中华子孙繁衍生息，最早就是依靠耕种为主的农业，那时人们是日出而作、日落而息。后来经过长期的经验积累，掌握了太阳的变化，发现年、月、日都直接与天体运行周期相关。因此，人们就把四季更迭的周期定为年，把月亮盈亏变化的周期定为月。一回归年365.2422日，一朔望月为29.5306日，它们既不是月的整数倍，也不是日的整数倍，使用起来很不方便。因此在人为规定历法中的年和月都是整数日，这种整数日的年和月，称为历年和历月。这就是早期的历法，根据春夏秋冬的季节变化及天干地支时间为依据，来确定什么时候应该耕种，什么时间该收获，这些历法一直延续了几千年，这是在世界上也是首屈一指的。现在人们日常生活中广泛使用的有日历和挂历等。以上介绍的记录时间的钟表和记录年、月、日的挂历都只具有某一方面的功能，比如钟表只能记录时间，即便是比较先进的钟表顶多也只能多一个记录日期的功能；挂历也只能记录日期而不能记录时间。随着科技的发展，电子技术和计算机应用领域不断扩大，特别是单片机的出现，是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机单芯片的微小体积和低的成本，可广泛地嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具，于是基于单片机的醒目而时尚的电子版万年历顺应而生。基于单片机的电子万年历结合了时钟和日历的功能，将其二者融为一体，在显示时间的同时还能显示日期和年、月，它主要是通过单片机来读取时钟芯片的时间、日期，然后送给显示设备显示出来。本文设计的数字万年历与普通万年历相比具有一下特点：1.除了能显示通用的公历外还能显示我国的农历，除了能显示农历的日、月外还能显示农历的年号、节气。它是根据单片机读取到的时钟芯片的日期计算出农历的日期、年号和节气，然后通过单片机的I/O口直接送给液晶显示屏，通过软件程序来控制显示内容； 2.能查询1921 年2月8日至2100年2月8日间任意一天的公历和农历的对应关系；3.能实时准确显示它所处环境的温度。本设计所采用的测温元件是美国DALLAS半导体公司生产的一种智能温度传感器DS18B20，测温范围为－55℃～125℃，最高分辨率达到0.0625℃；4.能实现多点定时并且语音报时。 - 1 -

基于单片机的多功能电子万年历设计第 1 章绪论 1.1 课题的背景与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，数字万年历则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的诸多方便，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 数字万年历的现状与发展当前，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，并为数字万年历上的集中控制提供了基础。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、外部存储器电路和 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和采用了先进的石英技术，使得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、走时准确、性能稳定、携带方便等方向发展而其成本却越来越低。 - 2 -

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