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“挑战杯”第十八届学生课外学术科技作品
题 目 电子万年历 姓 名 李希才 学 号 104090328 院、 系 物理与电子信息学院 专 业 电子信息科学类
目 录
摘要： ....................................................................................................................................... 1 关键字： ................................................................................................................................... 1 1前言 ........................................................................................................................................ 1
1.1 选题背景 .................................................................................................................... 1 1.2本选题研究和发展现状 ............................................................................................. 1 1.3 研究方法 .................................................................................................................... 2 2系统描述 ................................................................................................................................ 2
2.1 系统功能简介 ............................................................................................................ 2 2.2 系统总体设计 ............................................................................................................ 2 3系统硬件设计 ........................................................................................................................ 4
3.1 单片机控制电路 ...................................................................................................... 4 3.2 系统电源电路 .......................................................................................................... 5 3.3 时间管理电路 .......................................................................................................... 5 3.4 液晶显示电路 .......................................................................................................... 7 3.5 温度传感器电路 ...................................................................................................... 8 3.6 键盘电路 .................................................................................................................. 8 4系统软件设计 ........................................................................................................................ 9
4.1 软件结构设计 .......................................................................................................... 9 4.2 程序设计 ................................................................................................................ 10 5结论 ...................................................................................................................................... 10 参考文献 ................................................................................................................................. 11 附录 ......................................................................................................................................... 13
基于STC12C5A16S2单片机的电子万年历和温度采集系统设计
摘要：单片机是种集成度高、可靠性高、功能强、体积小、功耗低、价格低廉的微型处理器，已经广泛的运用于各种场合。故本文采用MCS-51系列单片机STC12C5A16S2为中心器件来设计电子万年历，详细介绍了单片机控制原理、LCD液晶显示原理、温度传感器的操作原理、适时时钟控制原理。本系统可以对按键进行时间调节,具有温度显示和日历极其时钟显示功能，可以精确的显示年、月、周、日、时、分、秒和时时环境温度。
关键字：STC12C5A16S2单片机；DS1302；液晶显示；DS18B20
1前言 1.1 选题背景
随着电子技术的迅速发展，现代电子产品以广泛的运用于各个领域。而随着社会的发展和科技的进步，人们对电子万年历的要求也越来越高，传统的显示方式已经不能满足人们的需求，而新型电子万年历不论是功能上还是样式上都发生了质的变化[1]。与此同时，单片机正向着高集成度、高可靠性、功能强、体积小、功耗低、价格低廉的方向发展[2]，单片机在新型电子万年历上也得到了广泛运用。
电子万年历是人们日常生活中必不可少的生活必需品，广泛用于车站、航站、剧院、办公室、餐厅、宾馆等公共场所，给人们的生活、学习、出行、娱乐等带来了很大的方便[3]。 1.2本选题研究与发展现状
本选题运用了单片机、时钟芯片、温度传感器、液晶显示技术，而单片机最为嵌入式系统的最典型代表，内部含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及其系统总线等功能部件[4]。目前单片机正向着微型化、低功耗、高性能、高集成度、高速度方向发展。
传统的实时时钟可以通过软件编程实现，但这种方法需要编制的程序复杂，代码多，软件开销大，且不易保存时间信息，而专用的实时时钟则可以避免这些问题，做到精确走时。液晶显示器（LCD）具有低功耗、体积小、显示量大等优点，目前已经成为一种占主导地位的显示器件，像携式智能仪表、液晶电视、移动电话全部都是采用LCD设计的产品[5]。
钟表的数字化给人们带来了极大的方便，由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的技术，使得数字中具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，具有广泛的研究意义[6][7]。
1.3 研究方法
本选题运用的研究方法主要有如下几点，体现了本科电子信息科学与技术专实地参观法：主要了解电子产品的研发和生产过程，对本选题的设计有个明资料查阅法：通过大量的资料查阅，以掌握在本设计中需要用到的知识，和制作法：通过参观和相关资料的查阅，本设计的最终目的是将产品做出，因业学生的动手实践能力。
确的概念，对了解具体设计的过程有一定的帮助。 对本设计有个大体的概况，明白每一个步骤该怎么做。 此需要实际制作。 2系统描述 2.1 系统功能简介
该系统包括供电电源、单片机控制部分、时间发生管理电路、液晶显示部分、温度采集部分以及键盘模块组成，其核心是MCS-51单片机。能完成对日期和时间以及温度的显示[8]。 本系统可以实现：
（1）可以对年、月、日、时、分、秒、温度进行液晶显示； （2）开机时可以显示提示信息以及预先存储的信息； （3）可以灵活的对日期和时间进行设置；
（4）在主电源掉电的情况下可以保证内部时间准确走时。
2.2 系统总体设计
电子万年历系统的总体框图如图1所示。
液晶显示电路（LCD12864）时间管理（DS1302）CPU(STC12C5A16S2)温度传感器（DS18B20）复位电路键盘供电电路 图1 电子万年历系统框图
Figure 1 electronic calendar system block diagram
2.2.1供电电源
在本电子万年历系统中，需用到5V电源。而5V电源来源多种多样，本设计方案一：220V/50Hz交流电输入，经电源变换转换成5V直流电压。本方案供方案二：干电池进行供电。为方便部分场合的供电需求，可使用6节干电池采用两种方案给系统供电。
电没有进行自主设计，而是采用普通手机充电器即可进行供电。 进行DC/DC变换，得到5V直流进行系统供电。 2.2.2 时间管理
在各种场合中，准确的时间信息能给人们生活和学习带来极大的方便，同时在电子系统中也会起着关键作用。如在数据采集时，对某些重要信息不仅需要记录其内容，还需要记录事件发生的准确时间。再如在银行营业大厅中使用的利率和汇率等点阵的显示屏上面的时间信息，其中包括年月日星期时间等[9]。所以为了时间得以保存，在本系统中采用了实时时钟芯片DS1302，以便随时记忆时间信息。
2.2.3 温度采集
温度是一个非电量物理信号，因此需要先将温度信号通过传感器转换为电量信号后才能进一步处理。而随着代替技术的进步，很多生产商都推出了基于数字化传输的温度传感器，为此，在本系统中选用一种单总线数字式温度传感器DS18B20来对温度进行采集。具有成本低、节省I/O口、抗干扰能力强、便于总线扩展等特点。 2.2.4 LCD显示
在本系统中，显示内容比较多，需要对日期和时间以及温度进行详细的显示。数码管虽然有成本低、接线简单、配置灵活、容易编程等特点，但显示内容有限，并且会占用较多的I/O资源，所以在本系统中采用点阵式液晶显示器（LCD）。具有低功耗、体积小、质量轻、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，画面效果好、抗干扰能力强等特点，广泛用于各种智能仪器和低功耗电子产品中[11][12]。为此本系统采用了12864显示器。 2.2.5 主控制器（CPU）
在本系统中，主控制器负责完成对时间信号和温度信号以及键盘输入信号的采集和处理，以及完成相关信息的显示信息处理。主控制器是系统控制的中心，其工作效率的高低关系到系统效率的高低以及该系统的稳定性。而51单片机具有成本低、稳定性好，且运行速度能满足该系统的要求[13][14]。故在本系统中采用STC12C5A16S2作为主控制器。 2.2.6 键盘