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南 京 理 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 電子信息工程 設(shè)計(論文)題目： 基于單片機的電子萬年歷設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師: 2013 年 3 月 7 日  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 1.引言 萬年歷在我國已經(jīng)有上千年的歷史，萬年歷古時通稱時憲書或通書，是按照某一特定歷法的推算法則編排年、月、日、節(jié)氣等以供查考得工具書，是人類創(chuàng)造的文化成果之一。 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，給人類生活帶來了根本性的改變，尤其是單片機技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)走進了千家萬戶，而電子產(chǎn)品形式出現(xiàn)的電子萬年歷也成為一種為大眾所廣泛使用日常計時工具。與傳統(tǒng)萬年歷相比，電子萬年歷更符合消費者的生活需求 ，它可以對年、月、周、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償?shù)榷喾N功能，而且使用壽命長，誤差小，也因此越來越得到大眾的青睞。 2.電子萬年歷的設(shè)計意義 隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，對時間的要求越來越高，精準(zhǔn)數(shù)字計時的消費需求也是越來越多。21世紀(jì)的今天,最具代表性的計時產(chǎn)品就是電子萬年歷，它的出現(xiàn)被譽為世界鐘表業(yè)界的第三次革命。它使計時產(chǎn)品的走時日差從分級縮小到 1/600 萬秒，從原有傳統(tǒng)指針計時的方式發(fā)展為人們?nèi)粘８鼮槭煜さ囊构鈹?shù)字顯示方式，直觀明了，并增加了全自動日期、星期、溫度以及其他日常附屬信息的顯示功能，它更符合消費者的生活需求。因此，可以這樣說:電子萬年歷的出現(xiàn)帶來了鐘表計時業(yè)界跨躍性的進步。 近年來電子鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚奈锲?，其廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇院、辦公室等 公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來了極大的方便。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們已不再滿足于鐘表原先簡單的計時功能，希望出現(xiàn)一些新的功能，諸如日歷的顯示、鬧鐘的應(yīng)用等，以帶來更大的方便，而所有這些又都是以數(shù)字化的電子時鐘為基礎(chǔ)的。因此，研究實用電子時鐘及其擴展應(yīng)用有著非?，F(xiàn)實的意義，具有很大的實用價值。 3.電子萬年歷的市場前景 電子萬年歷是現(xiàn)代社會中的主要計時工具之一，廣泛應(yīng)用于社會生活需要的各個方面。但目前市場上各式各樣的LCD電子鐘大多數(shù)用全硬件電路實現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率損耗大等缺點。因此有必要對電子鐘進行改進。電子鐘的設(shè)計方法有多種，例如，基于微機系統(tǒng)的數(shù)字時鐘設(shè)計，基于VHDL數(shù)字時鐘的設(shè)計，還可用中小規(guī)模集成電路實現(xiàn)，也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的電路組成，及利用單片機來實現(xiàn)電子鐘等等。這些方法都各有特點，其中，利用單片機實現(xiàn)的電子萬年歷具有編程靈活，功能便于擴展，精確度高等特點與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準(zhǔn)確、顯示直觀等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。 利用單片機技術(shù)設(shè)計制作的電子萬年歷, 可以很方便的由軟件編程進行功能的調(diào)整和改進,使其在能夠準(zhǔn)確顯示年、月、日、時間、星期的同時,還能具有很多其他的功能。商家生產(chǎn)的電子萬年歷更從質(zhì)量、價格、實用上考慮不斷改變電子萬年歷的設(shè)計，使其更有市場。如設(shè)定鬧鐘、語音報時、閏年補償、溫濕度顯示等有一定的新穎性和實用性，同時體積小、攜帶方便，使用也更為方便，具有技術(shù)更新周期短、成本低、開放靈活等優(yōu)點，具備一定的市場前景。 4. 系統(tǒng)設(shè)計及仿真工具 在電路系統(tǒng)設(shè)計中，通常采用“計算機仿真技術(shù)”作為重要的前期設(shè)計手段。計算機仿真具有設(shè)計靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點。可使設(shè)計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險。因此采用Proteus 軟件進行單片機系統(tǒng)仿真設(shè)計。 Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。 課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生走向就業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)。由于PROTEUS提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設(shè)計的靈活性、提供了實驗室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實踐精神、創(chuàng)造精神的平臺,有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計能力及仿真軟件的操作能力。 5.系統(tǒng)總體設(shè)計思路 本課題立足于一個具體的制作實例，即以單片機為控制核心的電子萬年歷的設(shè)計與制作。通過查找相關(guān)資料文獻、分析電子萬年歷系統(tǒng)設(shè)計功能，確定系統(tǒng)設(shè)計方案。 此設(shè)計即液晶屏上顯示年、月、日、時、分、秒及星期原理框圖如圖1，電路一般包括以下幾個部分：鍵盤、單片機、溫度傳感器及顯示電路。 系統(tǒng)框圖如下： 圖 1單片機實現(xiàn)液晶顯示萬年歷以及溫度總框圖 對于各部分： (1) 為使時鐘走時與標(biāo)準(zhǔn)時間一致，校時電路是必不可少的，鍵盤用來校正液晶上顯示的時間。 (2) 單片機通過輸出各種電脈沖信號來驅(qū)動控制各部分正常工作。 (3) 溫度傳感器用來測量外部的確定溫度值。 (4) 單片機發(fā)送到信號經(jīng)過顯示電路通過譯碼最終在液晶屏上顯示出來 本設(shè)計選擇采用PIC16F877A作為主控制系統(tǒng)，因為儲存液晶的字庫需要較大的存儲空間，而該芯片內(nèi)部存儲器為8KB ROM 存儲空間，足以滿足使用要求，且該芯片端口多，功能全。 采用KS0108系列液晶顯示屏作為顯示模塊：因為其可顯示文字，清晰可見，讀取時間比較直觀，而且體積較小，使用方便，性價比高,指令簡單，更容易滿足對于電路更加簡潔的要求。 采用DS1302時鐘芯片實現(xiàn)時鐘：因為DS1302芯片是一種高性能的時鐘芯片，它可以儲存從2000-2099年的日歷及實時時鐘，可以很方便地讀寫。同時能自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù)，而且精度高，工作電壓2.5V～5.5V范圍內(nèi)，2.5V時耗電小于300nA。 采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，此類傳感器為數(shù)字式傳感器而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機連接，可以避免A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，降低硬件成本，簡化系統(tǒng)電路。 電路設(shè)計最終方案決定 綜上所述, 采用PIC16F877A作為主控制系統(tǒng)，KS0108液晶顯示器作為顯示設(shè)備，DS1302提供時鐘電路，DS18B20作為數(shù)字式溫度傳感器，再加上多個獨立按鍵，即可組成一個完整的萬年歷系統(tǒng)，如下圖所示： 獨立式鍵盤模塊 PIC16F877A 主控制模塊 KS0108液晶屏顯示模塊 DS18B20溫度采 集模塊 DS1302時鐘模塊 圖2 基于芯片PIC16F877A萬年歷系統(tǒng)的框圖 6.主要參考文獻： [1] 官騰．陳達. 淺析電子萬年歷設(shè)計. 計算機光盤軟件與應(yīng)用，2011，05. [2] 滕振芳. 張昆. 基于單片機的電子萬年歷的設(shè)計. Value Engineering，2010，06. [3] 代啟化. 基于. Proteus的電路設(shè)計與仿真[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，234（19）：82-84. [4]羅翼，張宏偉.PIC單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實例[M].北京：中國電力出版社，2005. [5] 武衛(wèi)強. 許西文. 基于AT89C52的萬年歷掛鐘的設(shè)計. 科技資訊，2011，11（a）. [6]肖婧.單片機入門與趣味實驗設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008. [7] 王來志.王小平. AT89C51單片機的萬年歷設(shè)計與Proteus仿真. 工程技術(shù)，2011. [8]周潤景，徐宏偉，丁莉.單片機電路設(shè)計、分析與制作[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010. [9] 李學(xué)海．PIC單片機原理[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004． [10] 何此昂. 鄧穎. Microchip PIC24系列單片機原理與程序設(shè)計[M]. 北京：人民郵電出版社，2011. [11]李榮正，劉啟中，陳學(xué)軍.PIC單片機原理及應(yīng)用（第3版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006. [12] Microchip Technology Inc. PIC24FJ128GA010 系列數(shù)據(jù)手冊. [13] 深圳漢昇實業(yè)有限公司. KS0108 控制器系列液晶模塊使用說明書. [14] Microchip Technology Inc. TC1047A數(shù)據(jù)手冊. [15] [意]Lucio Di Jasio.李中華.張雨濃.黃小紅.譯. 16位單片機C語言編程：基于PIC24 ．北京：人民郵電出版社，2010．  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 一、設(shè)計（論文）主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)： 1. 研究的內(nèi)容 本設(shè)計為軟件、硬件相結(jié)合的一組設(shè)計。采用軟件和硬件結(jié)合的方法，控制數(shù)碼管輸出，分別顯示年、月、日、時、分、秒。主要任務(wù)分為以下兩部分： (1) 電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計：主要包括系統(tǒng)方案設(shè)計，原理框圖設(shè)計，硬件原理電路圖設(shè)計，軟件程序設(shè)計。 (2) 電子萬年歷系統(tǒng)的硬件設(shè)計與軟件系統(tǒng)設(shè)計：主要包括硬件部分的處理器模塊（單片機選型），溫度采集模塊；時鐘、溫度顯示電路模塊；萬年歷鍵盤調(diào)整模塊；供電模塊；以及軟件部分的系統(tǒng)及程序設(shè)計。 2. 預(yù)期目標(biāo) 設(shè)計一個基于單片機的電子萬年歷，主要的功能和具體的性能指標(biāo)如下： (1) 實現(xiàn)年、月、日、星期、時、分、秒進行計時及顯示、時間與陰陽歷能夠自動關(guān)聯(lián)等功能； (2) 可以通過按鍵設(shè)置年、月、日及星期； (3) 能檢測環(huán)境溫度； (4) LED數(shù)碼管顯示年、月、周、日、時、分、秒、環(huán)境溫度 二、設(shè)計（論文）的研究重點及難點 重點：1. 選擇合適的單片機處理器和各種功能模塊以達到實際要求 2. 軟件程序的編寫 難點：1. 硬件電路的設(shè)計 2. 軟件程序的設(shè)計 三、設(shè)計（論文）研究方法及步驟（進度安排）： 1．研究方法； 本設(shè)計主要采用文獻查詢和實驗驗證相結(jié)合的方法。主要包括系統(tǒng)方案設(shè)計，原理框圖設(shè)計，硬件原理電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計，然后通過計算機仿真和軟件程序的調(diào)試驗證設(shè)計方案是否達到目的。 2．進度安排： 1. 2013-01-01—2013-03 -10 查閱文獻，系統(tǒng)總體框架設(shè)計，書寫開題報告； 2. 2013-03-11—2012 -03-31 硬件電路設(shè)計與硬件仿真； 3. 2013-04-01—2013-04-20 軟件設(shè)計與軟件仿真； 4. 2013-04-21—2013-05-10 系統(tǒng)調(diào)試； 5. 2013-05-11—2013-06-01 整理文檔，撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。 四、進行設(shè)計（論文）所需條件： 1. 互聯(lián)網(wǎng)上搜索學(xué)習(xí)與選題有關(guān)的專業(yè)知識； 2. 仿真調(diào)試軟件 PROTUES及PROTEL軟件； 3. 相關(guān)元器件技術(shù)手冊； 4. 各種專業(yè)刊物和專業(yè)書籍等參考資料； 5. 與導(dǎo)師密切配合。  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責(zé)人： 年 月 日