红外遥控万年历毕业论文.doc
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1、请在此处放置您学校的LOGO!基于单片机制红外遥控万年历学院:_专业:_姓名:_学号:_2013年 月 日摘 要 本文介绍了一款能够实现可以遥控设置时间,日期,闹钟的电子万年历,该设计模型可以解决壁挂式电子万年历的时间,日期,闹钟调整不方便的问题。系统主要由STC89C52单片机控制模块,电源模块,DS1302时间生成模块,红外遥控模块,LCD12864显示模块组成。由电源模块提供保证整个系统的运行所城电压;由时间生成模块生成的时间日期通过单片机模块一系列处理后,通过液晶模块实时显示输出年,月,日,时,分,秒和星期等信息。配合红外遥控模块对时间日期的调整,使得该系统操作简单方便,非常实用。关键
2、词: 万年历、单片机STC89C52、DS1302、LCD12864、红外遥控37目 录前言4第一章 系统总体设计1.1 单片机主控系统设计方案61.2 时钟芯片系统设计方案61.3 按键控制系统设计方案7 1.4 显示系统设计方案.81.5 系统设计原理框图7第二章 红外遥控万年历的硬件设计82.1 单片机最小系统设计82.2 DS1302时钟模块设计82.3 红外编解码模块设计:92.4 LCD12864显示模块设计10第三章 红外遥控万年历的软件设计123.1 主程序设计 123.2 时钟模块驱动设计143.3 阴历时间转换程序设计143.4 红外接收接码驱动设计143.5 红外编码发射
3、驱动设计14第四章 系统调试154.1 硬件系统调试14 4.2 软件系统调试14 参考文献4附录 前言课题的背景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
4、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。以基于单片机的万年历作为设计的课题,因为它有很好的开放性和可发挥性,对本人我单片机的水平对应的要求比较高,不仅考察了对单片机的掌握能力而且强调了对单片机扩展的应用。另外液晶显示
5、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,同时将其制成一份精致的成品可作实用的展品。所以,电子万年历作为设计课题很有价值。课题的主要工作本论文主要研究基于单片机的万年历设计。当程序执行后,LCM12864 显示即时时间、年月日、星期、天干地支、温度等。设置4 个操作键:KEY1,设置键;KEY2,跳出键;KEY3,上调键;KEY4,下调键。本设计的主要内容:1、 了解单片机技术的发展现状,熟悉万年历各模块的工作原理;2、 选择适当的芯片和元器件,确定系统电路,绘制电路原
6、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。设计目标设计目标:使基于STC89C52 单片机的万年历实现以下三个功能:1、具有年、月、日、星期、时、分、秒的显示功能;2、具备年、月、日、星期、时、分、秒的校准功能;3、具有闹钟时间的设置和报警提示功能,具有闹钟的打开关闭功能;4、具有整点报时的功能;5、具有用红外遥控器操作的功能。第一章 系统总体设计1.1 单片机主控系统设计方案单片机也被称为微控制器(Microcontroller),是以一个大规模集成电路为主组成的微型计算机,在一个芯片内含有计算机的基本功能部件:中央处理器CPU、存储器和
7、I/O 接口,CPU 通过内部的总线和存储器、I/O 接口相连。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。单片机应用在控制领域中,具有如下特点: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,成本低,可靠性高,种类多,型号全,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。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。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。综上:本系统的主控芯片选择80C51家族的STC89C52RC单片机,它具备上面所述的所有特点,
8、能以很高的性价比来满足我们的设计需求。1.2 时钟系统设计方案方案一: 不使用芯片,采用单片机的定时计数器 这种方法原理是利用单片机芯片的定时器来产生固定的时间,模拟时钟的时, 分,秒.如:利用AT80C52芯片,定时器用工作方式1,每50ms产生一个中断,循环20次,即1s周期.每一个周期加1,那么1min为60个周期,1h就是60*60=3600个周期,一天就是3600*24=86400个周期。此方法优点是可以省去一些外围的芯片,但这种方法只能适用于一些要求不是十分精确,不做长期保留的场合。 方案二: 并行接口时钟芯片 DS12887 特点:采和单片机应用系统并行总线(三总线)扩展的接口电
9、路,采用这种接口电路具有操 作速度快,编程方便的优点。 但是对于80C52单片机来说,低位地址线要通过锁存器输出,还要地址译码器,而且并行口芯片的体积相对较大。方案三: 串行接口时钟芯片DS1302优点:它采用简单的三线制串行接口与单片机连接,使用简单,接口容易,与微型计算机连线较少等特点,在单片机系统尤其是手持式信息设备中己得到了广泛的应用。因次,我选择了串行时钟芯片DS1302。1.3 按键控制系统设计方案 在对日期和时间进行切换显示,对日期和时间进行调节校准,对闹钟进行设置的过程中,系统需要产生激励电流,因此需要用按键。按键设计一般有两种方案: 方案一:使用独立式键盘。独立式键盘是指直接
10、用I/O口线构成的单个按键电路。独立式按键硬件电路设置简单,软件程序编写也相对容易。如下图所示:图1.3.1 独立键盘原理图 方案二:矩阵键盘 ,它的缺点是占用IO口太多,如下图所示: 图1.3.2 矩阵键盘原理图根据现实需求,本系统创新性的抛弃这两种方案,采用红外遥控器做为系统的按键,红外遥控器可以不受位置的限制来对万年历功能进行调整 和设置,从而摆脱了壁挂式万年历操作不方便的缺点,最大限度的给人带来方便。红外1.4 显示模块选择 方案一: LED数码管显示特点:数码管显示比较常用的是采用CD4511和74LS138实现数码转换数码显示分动态显示和静态显示,静态显示具有锁存功能,可以使数据显
11、示得很清楚,但浪费了一些资源。目前单片机数码管普通采用动态显示,编程简单,但只能显示数字,不能显示中文。 方案二: LCD1602特点:能够显示英文和数字。1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号。 方案三: LCD16824作为一种输出方式,液晶显示最大的特点就是能够实现友好的人机界面,它己经广泛应用于现代工业控制和智能化仪器仪表等领域,它己经成为单片机就用开发领域典型模块之一。能够方便的显示文字和数字。因此我选择LCD16824作为显示模块。1.5 系统设计原理框图复位电路晶振电路电源电路主
12、控模块STC89C52红外接收模块驱动电路LCD显示模块红外遥控模块1302时钟芯片模块图1.4 红外遥控万年历系统原理框图第二章 红外遥控万年历硬件设计2.1 单片机最小系统设计2.1.1 STC89C52具有下列主要性能: 8KB可改编程序Flash存储器(可经受1000次的写入/擦除周期) 全静态工作:0Hz24MHz三级程序存储器保密1288字节内部RAM32条可编程I/O线2个16位定时器/计数器6个中断源可编程串行通道片内时钟振荡器2.1.2 STC89C52的引脚及功能STC89C52单片机的管脚分布如下图所示。图4-2 STC89C52的管脚2.1.3 晶振电路图2 晶振电路在
13、晶振电路中,C1、C2为晶振的负载电容,分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,电路中取了30PF。晶振引脚的内部通常是一个反相器。在晶振输出引脚 XO 和晶振输入引脚 XI 之间用一个电阻连接, 很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻, 引脚外部就不用接了。这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处与线性状态,反相器就如同一个有很大增益的放大器, 以便于起振。2.1.4 复位电路图3 复位电路单片机复位电路有上电自动复位和手动复位两种方式。上电复位要求接通电源后,自动进行复位操作。手动复位要求接通电源的前提下,在单片机运行的条件下,在单片机运行期间,用按钮开关操作使单片机进行复位的操作。这里采用的是手动
14、复位。2.2 DS1302时钟模块设计2.2.1 DS1302芯片介绍低功耗时钟芯片DS1302可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时,且具有闰年补偿等多种功能。(1) DS1302的性能特性实时时钟,可对年月日,时分秒,星期以及带闰年补偿的年进行计数;具有318位的RAM用于数据暂存;最少三个I/O引脚即可与MCU进行连接;较宽的电压工作东围 3.3 - 5.5 V;低电压时功耗极低;具有单字节或多字节(脉冲方式)两种数据读写传送方式;可选的慢速充电(至VCC1)的能力。 (2) DS1302管脚图图2.2.1 DS1302管脚图如果在传送过程中置RST为低电平,则会终止本次数据传送,并
15、且I/O引脚变为高阻态。上电运行时,在VCC =2.3V之前,RST脚必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时,才能将RST置为高电平。DS1302的管脚图如图4-3所示,内部结构图如图4-4所示,表4-2为各引脚的功能。图2.2.2 DS1302内部结构图表2-2-1 DS1302引脚功能表引脚号引脚名称功能1VCC2主电源2,3X1,X2振荡源,外接32768HZ晶振4GND地线5RST复位/片选线6I/O串行数据输入/输出端(双向)7SCLK串行数据输入端8VCC1后备电源DS1302的控制字如图4-5所示。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1;如果它为逻辑0,则不能把数据写入到DS
16、1302中。位6如果为0,则表示存取日历时钟数据;为1表示存取RAM数据。位51(A4A0)指示操作单元的地址。最低有效位(位0)如为0,表示要进行写操作;为1表示进行读操作。控制字节总是从最低位开始输入/输出。7 6 5 4 3 2 1 01RAM CKA4A3A2A1A0RAM K图2.2.3 控制字节的含义DS1302的数据读写时序如下图:SCLKKRSTI/O571357210246046R/CA2A3A0A1R/WA41DATAI/OBYTEDATAI/OBYTE图2.2.4 数据读写程序DS1302共有12个寄存器,其中有7个寄存器与日历、时钟相关,存放的数据位为BCD码形式,其日
17、历、时间寄存器及其控制字见表3-3,其中奇数为读操作,偶数为写操作。表2.2.3 DS1302的日历、时钟寄存器及其控制字寄存器名命令字取值范围各位内容写操作读操作76543210秒寄存器80H81H00-59CH10SECSEC分钟寄存器82H83H00-59010MINMIN小时寄存器84H85H01- 12或00-2312/24010APHRHR日期寄存器86H87H01-28,29,30,310010DATEDATE月份寄存器88H89H01-12000IOMMONTH周日寄存器8AH8BH01-0700000DAY年份寄存器8CH8DH00-9910YEARYEAR时钟暂停:秒寄存器
18、的位7定义位时钟暂停位。当它为1时,DS1302停止振荡,进入低功耗的备份方式。通常在对DS1302进行写操作时(如进入时钟调整程序),停止振荡。当它为0时,时钟将开始启动。AM-PM/12-24小时方式:小时寄存器的位7定义为12或24小时方式选择位。它为高电平时,选择12小时方式。在此方式下,位5是AM/PM位,此位是高电平时表示PM,低电平表示AM,在24小时方式下,位5为第二个10小时位(2023h)。2.2.2 DS1302 的应用实时时钟芯片DS1302采用串行数据传输,可为掉电保护电源提供可编程的充电功能,也可以关闭充电功能,芯片采用32768Hz晶振。要特别说明的是,备用电源B
19、T1可以用电池或超级电容(10万F以上)。虽然DS1302在主电源掉电后耗电很小,但如果要长时间保证时钟正常,最好选用小型充电电池。如果断电时间较短(几小时或几天),可以用漏电较小的普通电解电容代替(100F就可以保证1小时的正常走时)9。DS1302在第一次加电后,需进行初始化操作。初始化后就可以按正常方法调整时间及闹铃。DS1302的时钟电路如图3-7所示。图2-2 DS1302时钟电路 2.3 红外编解码模块设计图2.3.1 HS0038 红外接收电路2.3.1 概述一体化接收头(HS0038)接收遥控器用来产生遥控编码脉冲,完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。遥控编码
20、脉冲是一组串行二进制码,对于一般的红外遥控系统,此串行码输入到单片机,并由其内部CPU完成对遥控指令解码,并执行相应的遥控功能。2.3.2 SMOO38引脚功能 表2.3.1 HS0038引脚功能引脚符号功能说明1OUT输出一组串行二进制码遥控编码脉冲2VSS接电源(+5V)3GND接地2.3.3 二进制码的解调图13 二进制码的解调过程红外接收头接收到遥控信号需先进行解调,其解调过程如图13所示,当接收到调制信号时,输出高电平,否则输出为低电平,是调制的逆过程。HS0038是一体化集成的红外接收器件,直接就可以输出解调后的高低电平信号。2.3.4 红外信号的调制和发射红外信号的调制和发射由单
21、片机最小系统、矩阵编码键盘和红外信号发射电路组成。单片机最小系统在前面介绍中已经提到,这里就不再赘述。2.3.5 红外发射电路图15 红外发射电路如图所示,经单片机调制后的编码信号由单片机的P3.2口输出,经红外发射二极管D2发射出去。2.7.2 遥控器键盘编码电路当单片机检测到有按键被按下时,就发射与之相对应的二进制编码信号,按键和二进制编码信号的对应关系见表5。二进制信号(如图a和b所示)的调制过程(如图c所示)由单片机来完成,它采用PPM编码 (如图d所示)。单片机把编码后的二进制信号调制成频率为38kHz 的间断脉冲串,相当于用二进制信号的编码乘以频率为38kHz 的脉冲信号得到的间断
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