摘 要本文围绕智能唤醒万年历控制系统设计这一研究课题展开，设计了一款以51单片机作为主要控制芯片的智能控制系统，达到了预期设立的性能指标。这款电子万年历突破了目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，能够对周围环境人体信号的检测从而自动启闭万年历的显示，降低现有产品的功耗参数，大大提升了现有产品的性价比，实现了万年历控制系统的改进和优化，使得本次毕业设计非常有意义。笔者所设计的这款自动控制系统经历了硬件系统和软件系统的设计和优化，在硬件上以几乎最少的元器件和极低的成本构建了一个完整的硬件系统；在软件上以非常流畅的代码运行方式实现了对硬件的控制，如果将这款万年历控制系统进行大量生产并将之投向市场，能够大大降低这种产品的成本。
目录
一、 引言 1
（一） 万年历控制系统的发展背景 1
（二） 万年历控制系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制芯片的选取 3
（二） AT89C51控制芯片简介 4
（三） 热释电红外传感器简介 5
（四） DS1302实时时钟芯片 6
（五） 温度传感器简介 7
（六） LCD1602显示器概述 8
三、 硬件系统设计 9
（一） 智能唤醒万年历系统的硬件结构框图设计 9
（二） AT89C51单片机最小系统设计 10
1. 晶振电路设计 10
2. 复位电路设计 10
（三） 热释电红外传感器电路设计 11
（四） DS1302实时时钟芯片电路的设计 11
（五） 温度传感器电路设计 12
（六） 显示器电路设计 13
（七） 闹钟电路设计 13
四、 软件系统设计 15
（一） 智能万年历系统的软件工作流程设计 15
（二） 热释电红外传感器工作流程设计 16
（三） DS1302实时时钟芯片的驱动流程设计 16
（四） 温度传感器工作流程设计 18
1. 复位操作 18
2. 读数
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据操作 18
3. 写数据操作 19
（五） 显示器工作流程设计 19
五、 仿真与调试 21
总 结 25
参考文献 26
致 谢 27
附录二 元件列表 29
附录三 程序 30
引言
万年历控制系统的发展背景
本课题将要设计一款以AT89C51单片机来作为中央处理器的万年历控制系统，这款系统与目前市面上绝大多数产品相比将具有更高的处理速度、更优秀的计时误差性能以及大幅度降低的功耗，下面对万年历系统的发展背景做简要介绍。万年历最早是以一种计时工具出现在人们的生活中的，古代中国农业发达，时间、气候以及温度的计量称为了辅助农业发展的一项重要工具，通过谚语或者纸质的日历等有形或者无形的时间日期参考方式，能够帮助古代人们很好的进行农业活动，随着社会的不断发展，当造纸技术不断发展发达后，纸质的日历或者台历出现在人们的生活中，这是万年历最早的雏形。随着时间的不断推移并且人们对于万年历所要实现的功能不断扩展，时间日期计量、温湿度检测、音乐播放等基本功能以及不能满足人们日益提高的生活标准，这些不断扩充的功能在单片机技术发展成熟后得到了实现，随着近几年来传感器技术发展成熟后实现了传感器外形不断缩小并且传感精度不断提升，以单片机等微处理器芯片作为核心芯片的电子万年历系统以各种外形外观涌现在市场上，几乎所有普通万年历甚至智能型万年历都采用这种微处理器架构来设计其内部硬件框架，其性能主要受微处理器以及传感器的影响，采用高端性能处理器如32位的ARM芯片是设计高端万年历的首选，本课题所要设计的这款万年历控制系统以单片机的强大处理功能作为核心技术，配合其他功能模块来实现课题预期制定的各项指标。
万年历控制系统的国内外发展现状
纵观近五年的电子万年历市场，可以得出一个明显的现象：中端层次的电子万年历市场几乎出现饱和状态，消费者对于中低端产品的需求不断下降，近几年来智能家居概念的不断深入人心带动了智能家居产品的发展，万年历作为家庭生活中重要的一个电器，实现与其它家用电器的相互兼容以及共同控制，实现家居的联网是电子万年历的主要发展前景，目前国内外性能最高的电子万年历内部处理器采用的是由英国ARM公司设计的CortexM3架构设计的，这款32位数据处理性能的架构使得这款万年历不但能够实现计时、室温测量等常见功能，更增添了语音和画质的处理。
本文主要研究内容
本文在智能万年历发展背景的基础上选择了智能万年历作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的智能万年历系统，并实现以下功能指标：
1、采用C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发；
2、具有对万年历面板周围环境的人体信号检测，当没有人时可以关闭显示从而降低功耗，而有人时立即打开显示；
3、采用+5V直流电压进行系统供电。
4、能够实现时间日期的显示；
5、具有农历显示功能；
6、具有对室温的检测功能；
7、能够实现闹钟功能；
8、计时误差每24小时不得高于0.5秒；
方案选择及元器件介绍
控制芯片的选取
本章主要进行系统控制芯片的选取和各器件的相关介绍，首先我从大学期间接触过的几款单片机中选取了两款进行了细致的比较和考核，最终决定从这两款单片机中选择其中一个作为本次毕业设计的主控单片机，第一款单片机是我大三学习过程中接触到的一款高性能单片机STM32，其内核架构采用了M3系列的ARM，该单片机由意法半导体公司推出，是一款典型的32位微处理器，其中我对F103Z系列有过一段短暂的学习和使用经历；第二款单片机是美国ATMEL公司推出的AT89C51单片机，对于这款芯片我已经有了近三年的学习经验。
如果采用STM32单片机作为本文的主控单片机，那么将带来三大方面的优势，首先最主要的是STM32单片机内部采用了高稳定度的PLL（锁相环）技术，这使得它能够在外部施加较低振荡频率的晶振时，就能够以80M以上的主频进行稳定工作，其中PLL能够使得外部晶振输出的频率进行倍频，并且倍数能够灵活的通过软件进行控制，如此高的主频配合了其32位数据处理宽度的特性，使得STM32在做一些中高速的数字信号处理时能够表现出非常高的灵活度和精确度，该单片机在一定程度上代表了当前单片机世界的最高水平；第二大优势是其内部丰富的资源模块，就以我熟悉的F103Z型号单片机来说，其内部具有数十路高速AD采样通道，同时内部集成了一个内置的温度采集模块，另外高性能多用途的UART、CAN以及SPI等常用接口也被集成在同一片内，如果将STM32应用于本系统，能够大大地降低系统的外形体积以及相关模块的消耗，并且对于电路的构建也能够带来相当大的便利；第三大优势要说到它的学习资料丰富性，由于STM32单片机目前代表着单片机的先进水平，因此国内外学习者众多，因此无论是图书馆还是网络上，都能够找到其各方面的开发资料，非常有利于本毕业设计的成功完成，下图为STM32单片机的外形图。

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