畢業(yè)設計---太陽能萬年歷設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　中文題目： 太陽能萬年歷的設計</p><p>　　英文題目： The Design of a Solar-powered </p><p><b>　　Calendar</b></p><p>　學

2、院：機械與電子控制工程學院</p><p>　專 業(yè)：測控技術與儀器</p><p>　　題 目：_____ _太陽能萬年歷的設計______ _________</p><p>　　學 院： 機械與電子控制工程學院 專 業(yè)：__測控技術與儀器____</p><p>　　指導教師建議成績：

3、 </p><p>　　評閱教師建議成績： </p><p>　　答辯小組建議成績： </p><p><b>　　答辯委員會意見：</b></p><p><b>　　最終成績：</b></p><

4、p>　　主管教學副院長或答辯委員會主席簽字：</p><p>　　年 月 日</p><p>　　題 目：_____ _太陽能萬年歷的設計__ _ ___ _________</p><p>　　適合專業(yè)：_測控技術與儀器______

5、 </p><p>　　指導教師（簽名）： 肖燕彩 提交日期：2010 年 2 月 25 日</p><p>　　學 院：機械與電子控制工程學院 專 業(yè)：__測控技術與儀器____</p><p>　　姓 名： __鄭博______________

6、_ 學 號：__ _06222029________</p><p>　　題 目：_____ _ 太陽能萬年歷的設計___ ___ _________</p><p>　　指導教師簽名： 審核日期： 2010 年 3 月 18日</p><p>　　題

7、 目：_____ _ 太陽能萬年歷的設計___ ___ _________</p><p>　　總成績：____ 指導教師 (簽名)：________ 日期： _年 月 日</p><p>　　題 目：_____ _ 太陽能萬年歷的設計___ ___ _________</p><

8、p>　　評定成績： 評閱人： 日期： 年 月 日</p><p>　　題 目：_____ _ 太陽能萬年歷的設計___ ___ _________</p><p>　　評定成績： 答辯組長： 日期： 年 月 日</p>

9、;<p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　隨著社會、科技的發(fā)展，人類得知時間，從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，不斷研究、創(chuàng)新。為了在觀測時間的同時，能夠了解其它與人類密切相關的信息，比如溫度、星期、日期等，電子萬年歷誕生了，它集時間、日期、星期和溫度功能于一身，具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔等諸多優(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。&

10、lt;/p><p>　　盡管現(xiàn)在電子萬年歷的技術已經(jīng)相對成熟，但市場上的電子萬年歷還是應用傳統(tǒng)電池供電，傳統(tǒng)電池污染大、難以處理，而太陽能供電有其天然的優(yōu)勢，作為一種新能源，它是人類可以利用的最豐富的能源。地球上，無論何處都有太陽能，可以就地開發(fā)利用，不存在運輸問題。太陽能是一種潔凈的能源。在開發(fā)利用時，不會產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣、也沒有噪音，更不會影響生態(tài)平衡。絕對不會造成污染和公害。所以應該開發(fā)一種太陽能供電的萬年

11、歷系統(tǒng)。</p><p>　　本課題通過對一個基于單片機的能實現(xiàn)萬年歷功能，并用太陽能供電的電子時鐘的設計，從而達到學習單片機相關指令的應用，熟悉太陽能供電的原理的目的。系統(tǒng)由主控制器AT89C51、時鐘電路DS12887、顯示電路、按鍵電路、、復位電路和太陽能供電系統(tǒng)等部分構成，能實現(xiàn)時鐘日歷顯示的功能，能進行時、分、秒的顯示。</p><p>　　關鍵詞： 單片機、時鐘芯片、太陽能供

12、電</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the society, science and technology, mankind learned that time, from the view of the sun, to the present electronic clock pendulum clock, con

13、tinuous research and innovation. Observation time in the same time, be able to understand other human beings is closely related to information, such as temperature, week, date and so on, the birth of the electronic calen

14、dar, and it set the time, date, week and temperature-in-one, with easy to read, intuitive display functional diversity, and many other</p><p>　　Although the electronic calendar technology is relatively matur

15、e, but electronic calendar on the market uses traditional batteries, traditional batteries pollute the environment and hard to handle, solar power has its advantage as a kind of new energy, it is a kind of the most abund

16、ant energy which human can use inexhaustible. On earth, solar energy exist wherever there are, people can exploit solar energy wherever, and not exist on the transportation problem. Solar energy is a kind of clean ene<

17、;/p><p>　　Based on a microcontroller based on the will to achieve calendar of a multi-functional electronic clock design, thereby achieve studying and understanding the relevant directives SCM in all aspects of

18、 the application. By main control AT89C51、clock circuit DS12887、display circuit、keystroke circuit and restore circuit componented, to achieve clock calendar display function can be carried out, hours seconds of the show.

19、 </p><p>　　Keywords : singlechip, the clock chip，the solar power</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　中文摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p

20、><b>　　目錄IV</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1課題研究背景及意義1</p><p>　　1.2 萬年歷技術的發(fā)展1</p><p>　　1.3 國內外研究狀況2</p><p>　　1.3.1目前

21、的電子萬年歷的產(chǎn)品現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.2太陽能電池的產(chǎn)品現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4現(xiàn)階段萬年歷技術存在問題與趨勢分析4</p><p>　　1.4.1現(xiàn)階段電子萬年歷設計中存在的問題4</p><p>　　1.4.2萬年歷產(chǎn)品的發(fā)展趨勢5</p><p>　　1.5本課題的主要工作5

22、</p><p>　　第2章 太陽能萬年歷工作原理6</p><p><b>　　2.1 引言6</b></p><p>　　2.2 太陽能電池的概況、原理和應用7</p><p>　　2.2.1太陽能概況7</p><p>　　2.2.2太陽能光伏電池簡介8</p>&l

23、t;p>　　2.2.3太陽能電池的分類9</p><p>　　2.2.4太陽能電池發(fā)電原理12</p><p>　　2.2.5太陽能能源的利用14</p><p>　　2.3電子萬年歷的基本原理16</p><p><b>　　2.4小結17</b></p><p>　　第3章 系

24、統(tǒng)硬件設計17</p><p>　　3.1系統(tǒng)硬件的選擇17</p><p>　　3.3.1 單片機的選擇17</p><p>　　3.3.2顯示模塊的選擇18</p><p>　　3.3.3鍵盤模塊的選擇18</p><p>　　3.2 系統(tǒng)硬件框圖19</p><p>　　3.3

25、 主控制器AT89C51單片機的連接20</p><p>　　3.4數(shù)碼管顯示模塊的設計22</p><p>　　3.4.1數(shù)碼管顯示模塊的概述22</p><p>　　3.4.2 驅動芯片MAX7219原理22</p><p>　　3.4.3 MAX7219與單片機接口的設計26</p><p>　　3.5

26、時鐘芯片模塊設計27</p><p>　　3.5.1時鐘芯片模塊概述27</p><p>　　3.5.2時鐘芯片DS12887的原理27</p><p>　　3.5.3 時鐘芯片與單片機接口的設計34</p><p>　　3.6太陽能供電系統(tǒng)的研究及選型35</p><p>　　3.6.1太陽能供電系統(tǒng)的總體

27、設計35</p><p>　　3.6.2蓄電池的概述及選型36</p><p>　　3.6.3太陽能電池板的概述及選型38</p><p>　　3.6.4太陽能電源安裝使用中注意的問題39</p><p>　　3.6.5 太陽能電源存在的問題39</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設計41</p&g

28、t;<p><b>　　4.1引言41</b></p><p>　　4.2 主程序41</p><p>　　4.3初始化子程序43</p><p>　　4.4 顯示驅動程序46</p><p>　　4.5按鍵掃描程序49</p><p>　　第5章 系統(tǒng)整體使用與調試52

29、</p><p>　　5.1 實驗目的52</p><p>　　5.2硬件測試52</p><p>　　5.3軟件測試53</p><p><b>　　5.4小結54</b></p><p><b>　　結 論55</b></p><p>

30、<b>　　致 謝56</b></p><p><b>　　參考文獻57</b></p><p>　　附錄一： 外文翻譯60</p><p>　　附錄二： 外文原文65</p><p>　　附錄三： 系統(tǒng)程序清單72</p><p><b>　　第1章

31、緒論</b></p><p>　　1.1課題研究背景及意義</p><p>　　隨著人們生活水平的日益改善，對生活品質的要求也越來越高，因而更注重家庭生活環(huán)境及辦公場所的裝飾與實用，而人們日常往來的禮品需求也更加注重品位、時尚和實用化。電子萬年歷把動感技術和萬年歷技術有機地結合起來，既實用又富有美感，新穎時尚，充滿活力。</p><p>　　電子萬年歷從

32、1998年開始大面積推廣，人們消費新一代計時產(chǎn)品數(shù)量不斷提高，其豐厚的利潤和巨大的市場潛力，為鐘表行業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。隨著電子萬年歷的日益普及與消費層次的擴大，延伸出許多旁支品類，使電子萬年歷成為市場反應很熱烈的品類之一。</p><p>　　現(xiàn)在電子萬年歷技術已經(jīng)相對成熟，但是絕大多數(shù)萬年歷還是用普通電池提供能源，而電池中的有害物質污染環(huán)境，難以處理。若利用太陽能電池供電，就可避免以上危害，目前市場上還沒

33、有成熟的太陽能供電萬年歷，所以開發(fā)一種利用太陽能供電的電子萬年歷十分必要。</p><p>　　1.2 萬年歷技術的發(fā)展</p><p>　　若是現(xiàn)代用的"時鐘"歷史也很悠久在上萬年前，人類已經(jīng)學會了觀察掌握時間的運行規(guī)律。 </p><p>　　二十一世紀的今天，最具代表性的計時產(chǎn)品就是電子萬年歷，它是近代世界鐘表業(yè)界的第三次革命。第一次是擺和

34、擺輪游絲的發(fā)明，相對穩(wěn)定的機械振蕩頻率源使鐘表的走時差從分級縮小到秒級，代表性的產(chǎn)品就是帶有擺或擺輪游絲的機械鐘或表。第二次革命是石英晶體振蕩器的應用，發(fā)明了走時精度更高的石英電子鐘表，使鐘表的走時月差從分級縮小到秒級。第三次革命就是單片機數(shù)碼計時技術的應用（電子萬年歷），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)展為人們日常更為熟悉的夜光數(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

35、附屬信息的顯示功能，它更符合消費者的生活需求！因此，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……　　</p><p>　　我國生產(chǎn)的電子萬年歷有很多種，總體上來說以研究多功能電子萬年歷為主，使萬年歷除了原有的顯示時間，日期等基本功能外，還具有鬧鈴，報警等功能。商家生產(chǎn)的電子萬年歷更從質量，價格，實用上考慮，不斷的改進電子萬年歷的設計，使其更加的具有市場。</p><p>　　萬年歷技

36、術隨著科學的進步而進步，近年來，微電子技術、自動控制技術和計算機技術廣泛應用到時鐘萬年歷技術領域，大大推動了萬年歷技術的發(fā)展，進一步提高了萬年歷的準確性。</p><p>　　1.3 國內外研究狀況</p><p>　　1.3.1目前的電子萬年歷的產(chǎn)品現(xiàn)狀</p><p>　　電子萬年歷產(chǎn)品是采用獨立芯片控制內部數(shù)據(jù)運行，以LED夜光數(shù)碼顯示日期、時間、星期、節(jié)氣倒

37、計，以及溫度等日常信息，糅合了多項先進電子技術及現(xiàn)代經(jīng)典工藝打造的現(xiàn)代數(shù)碼計時產(chǎn)品。</p><p>　　目前電子萬年歷產(chǎn)品主要以LED顯示信息，電子萬年歷以LED顯示方式分為靜態(tài)顯示產(chǎn)品和動態(tài)顯示產(chǎn)品，靜態(tài)顯示：靜態(tài)的每一位數(shù)碼管是一直處于通電狀態(tài),只需輸入一個新的信號就會更新舊的數(shù)據(jù)并顯示；動態(tài)顯示：動態(tài)的每一位數(shù)碼管在新數(shù)據(jù)輸入之前是處于斷電狀態(tài)，當輸入一個新的信號后再給所需點亮的數(shù)碼管通電方能點亮顯示，其

38、他的數(shù)碼管以同樣的方式在短時間內依次掃描點亮。電子萬年歷產(chǎn)品以外觀形式分為全數(shù)碼顯示萬年歷產(chǎn)品和帶畫面電子萬年歷產(chǎn)品，其中帶畫面電子萬年歷以其時尚的外型更加符合人們的需求[1]。</p><p>　　電子萬年歷產(chǎn)品的核心技術是單片機數(shù)碼計時技術，應用單片機對時鐘進行控制，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)指針計時的產(chǎn)品發(fā)展為人們日常更為熟悉的夜光數(shù)字顯示產(chǎn)品，直觀明了，并增加了全自動日期、

39、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，電子萬年歷產(chǎn)品的出現(xiàn)帶來了鐘表計時業(yè)界跨躍性的進步。</p><p>　　1.3.2太陽能電池的產(chǎn)品現(xiàn)狀</p><p>　　目前太陽能電池產(chǎn)品多種多樣，太陽能電池按結晶狀態(tài)可分為結晶系薄膜產(chǎn)品和非結晶系薄膜產(chǎn)品兩大類，而前者又分為單結晶形產(chǎn)品和多結晶形產(chǎn)品。單晶硅太陽能電池轉換效率最高，技術也最為成熟。在實驗室里最

40、高的轉換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時的效率為15%[2]。在大規(guī)模應用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導地位，但由于單晶硅成本價格高，大幅度降低其成本很困難。非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實際應用。如果能進一步解決穩(wěn)定性問題及提高轉換率問題，那么，非晶硅大陽能電池無疑是太陽能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一</p><p>

41、　　目前,太陽能電池產(chǎn)品的應用已從軍事領域、航天領域進入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設施等部門，尤其可以分散地在邊遠地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價很貴的輸電線路。從長遠來看，隨著太陽能電池制造技術的改進以及新的光—電轉換裝置的發(fā)明，各國對環(huán)境的保護和對再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池產(chǎn)品仍將是利用太陽輻射能比較切實可行的方法，可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景[3]。</p><

42、p>　　1.4現(xiàn)階段萬年歷技術存在問題與趨勢分析</p><p>　　1.4.1現(xiàn)階段電子萬年歷設計中存在的問題</p><p>　　(1)使用污染高的電池電源</p><p>　　目前決大多數(shù)電子萬年歷產(chǎn)品都使用電池提供能源，普通的電池危害環(huán)境，難以處理，還威脅人們的健康。電池主要含有貢、鎘、鉛、鎳、鋅、銅等重金屬。一節(jié)干電池里含有50 - 100mg的貢，

43、一旦電池中的水銀混入地下水，則可能通過農(nóng)作物或飲用水進入人體，損傷人的健康。一枚指甲大小的廢紐扣電池，能污染60萬升的水；一節(jié)1號電池爛在地里，可使一平方米的土地草木不升。</p><p>　　(2)萬年歷功能相對單一</p><p>　　電子萬年歷可添加更多功能，例如計算器功能、觸摸可變亮、倒計時功能、計數(shù)器功能等等。更多的功能可以讓用戶使用起來更加方便。</p><

44、p>　　1.4.2萬年歷產(chǎn)品的發(fā)展趨勢</p><p>　　今后，萬年歷的發(fā)展有以下趨勢：</p><p>　?、俑€(wěn)定、可靠；②更多樣的功能；③更精美、小巧的外觀；④更智能化的設計；⑤污染高的電池電源供電轉向清潔的太陽能電源供電。</p><p>　　1.5本課題的主要工作</p><p>　　本課題研究設計一個電子的萬年歷，以時鐘芯

45、片技術和單片機應用技術為核心進行設計，并使萬年歷外型美觀，滿足人們生活品質的要求，為適應節(jié)能環(huán)保的要求，使用太陽能電池板供電。</p><p>　　本設計預期達到的功能：</p><p>　　(1)具有最基本的時鐘、日歷顯示功能；</p><p>　　(2)可用太陽能電池為萬年歷供電；</p><p>　　(3)系統(tǒng)有較好的抗干擾能力與可靠性

46、，以防發(fā)生記時錯誤。</p><p>　　通過學習時鐘芯片原理、單片機原理及模擬電路設計的相關知識，自行設計各功能模塊電路，完成硬件搭接、編程調試工作，讓大學所學知識在實踐中予以體現(xiàn)。通過開題報告及畢業(yè)論文的撰寫，提高搜集資料的能力及寫作翻譯能力，并在答辯中鍛煉口才。</p><p>　　第2章 太陽能萬年歷工作原理</p><p><b>　　2.1 引

47、言</b></p><p>　　長期以來，人們就一直在努力研究利用太陽能。我們地球所接受到的太陽能，只占太陽表面發(fā)出的全部能量的二十億分之一左右，這些能量相當于全球所需總能量的3-4萬倍，可謂取之不盡，用之不竭。其次，宇宙空間沒有晝夜和四季之分，也沒有烏云和陰影，輻射能量十分穩(wěn)定。因而發(fā)電系統(tǒng)相對說來比地面簡單，而且在無重量、高真空的宇宙環(huán)境中，對設備構件的強度要求也不太高。再者，太陽能和石油、煤炭等

48、礦物燃料不同，不會導致"溫室效應"和全球性氣候變化，也不會造成環(huán)境污染。正因為如此，太陽能的利用受到許多國家的重視，大家正在競相開發(fā)各種光電新技術和光電新型材料，以擴大太陽能利用的應用領域。特別是在近10多年來，在石油可開采量日漸見底和生態(tài)環(huán)境日益惡化這兩大危機的夾擊下，我們越來越企盼著“太陽能時代”的到來。從發(fā)電、取暖、供水到各種各樣的太陽能動力裝置，其應用十分廣泛，在某些領域，太陽能的利用已開始進入實用階段。&l

49、t;/p><p>　　本設計采用太陽能電源為電子萬年歷供電旨在體現(xiàn)這樣一種潔凈、環(huán)保、可持續(xù)的思想。把太陽能帶入我們日常生活的最細微處，將環(huán)保與節(jié)能并舉。</p><p>　　單片機現(xiàn)在已越來越廣泛地應用于智能儀表、工業(yè)控制、日常生活等很多領域，可以說單片機的應用已滲透到人類的生活、工作的每一個角落，這說明它和我們每個人的工作、生活密切相關，也說明我們每個人都有可能和有機會利用單片機去改造身邊

50、的儀器、產(chǎn)品、工作與生活環(huán)境。本設計采用AT89C51單片機作為控制中心，正體現(xiàn)了單片機在現(xiàn)代生活中的智能化應用[4]。</p><p>　　電子萬年歷是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。</p><p>　　2.2 太陽能電池的概況、原理和應用</p><p&

51、gt;　　2.2.1太陽能概況</p><p>　　太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質能、風能、海洋能、水能等都來自太陽能，廣義地說，太陽能包含以上各種可再生能源。太陽能作為可再生能源的一種，則是指太陽能的直接轉化和利用。通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成熱能利用的屬于太陽能熱利用技術，再利用熱能進行發(fā)電的稱為太陽能熱發(fā)電，也屬于這一技術領域；通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成電能利用的屬于太陽能光發(fā)電技術

52、，光電轉換裝置通常是利用半導體器件的光伏效應原理進行光電轉換的，因此又稱太陽能光伏技術。</p><p>　　二十世紀50年代，太陽能利用領域出現(xiàn)了兩項重大技術突破：一是1954年美國貝爾實驗室研制出6％的實用型單晶硅電池，二是1955年以色列Tabor提出選擇性吸收表面概念和理論并研制成功選擇性太陽吸收涂層。這兩項技術突破為太陽能利用進入現(xiàn)代發(fā)展時期奠定了技術基礎。</p><p>　　

53、70年代以來，鑒于常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)保壓力的增加，世界上許多國家掀起了開發(fā)利用太陽能和可再生能源的熱潮。1973年，美國制定了政府級的陽光發(fā)電計劃，1980年又正式將光伏發(fā)電列入公共電力規(guī)劃，累計投入達8億多美元。1992年，美國政府頒布了新的光伏發(fā)電計劃，制定了宏偉的發(fā)展目標。日本在70年代制定了“陽光計劃”，1993年將“月光計劃”（節(jié)能計劃）、“環(huán)境計劃”、“陽光計劃”合并成“新陽光計劃”。德國等歐共體國家及一些發(fā)展中國家也

54、紛紛制定了相應的發(fā)展計劃。90年代以來聯(lián)合國召開了一系列有各國領導人參加的高峰會議，討論和制定世界太陽能戰(zhàn)略規(guī)劃、國際太陽能公約，設立國際太陽能基金等，推動全球太陽能和可再生能源的開發(fā)利用。開發(fā)利用太陽能和可再生能源成為國際社會的一大主題和共同行動，成為各國制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內容[5]。</p><p>　　幾十年來，太陽能利用技術在研究開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展，成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展

55、的新興產(chǎn)業(yè)之一。</p><p>　　2.2.2太陽能光伏電池簡介</p><p>　　作為太陽能電池工作基本原理的光伏效應(Photovoltaic Effect縮寫PV) 是在1839年被發(fā)現(xiàn)的。由太陽光的光量子與材料相互作用而產(chǎn)生電勢， 從而把光的能量轉換成電能，此種進行能量轉化的光電元件稱為太陽電池(Solar Cell)，也可稱之為光伏電池。1954年Bell實驗室研發(fā)出第一個太

56、陽能電池，不過由于效率太低，造價太高，缺乏商業(yè)價值。隨著航天技術的發(fā)展，使太陽能電池的作用不可替代，太陽能電池成為太空飛行器中不可取代的重要部分。1958年3月發(fā)射的美國Vanguard 1號上首次裝設了太陽能電池。1958年5月蘇聯(lián)發(fā)射的第3顆人造衛(wèi)星上也開始裝設太陽能電池。到1969年美國人登陸月球，這使得太陽作為太陽能電池的發(fā)展達到了第1個巔峰期。此后，幾乎所有發(fā)射的人造天體上都裝設太陽能電池。20世紀70年代初期，由于中東戰(zhàn)爭，

57、石油禁運, 使得工業(yè)國家的石油供應中斷，出現(xiàn)了“能源危機”，人們開始認識到不能長期依靠傳統(tǒng)能源。特別是近年來地面能源面臨的礦物燃料資源的減少與環(huán)境污染的問題，于是太陽能電池的應用已被提上了各國政府的議事日程。1990年以后，太陽能的發(fā)展開始與民用電相結合，</p><p>　　第1代太陽能電池包括單晶硅和多晶硅2種，工業(yè)化產(chǎn)品效率一般為13% ～15%，目前可工業(yè)化生產(chǎn)、可獲得利潤的太陽能電池就是指第1代電池。但

58、是由于生產(chǎn)工藝等因素使得該類型的電池生產(chǎn)成本較高。第2代太陽能電池是薄膜太陽能電池，其成本低于第1代，可大幅度增加電池板制造面積，但是效率不如第1代。至今太陽能電池已經(jīng)發(fā)展到了第2代。在將來的第3代太陽能電池應該具有以下特征：薄膜化、高效率、原材料豐富和無毒性?？赏麑崿F(xiàn)的第3代電池效率的途徑包括：疊層電池、多帶光伏電池、碰撞離化、光子下轉換、熱載流子電池、熱離化、熱光伏電池等。</p><p>　　2.2.3太陽

59、能電池的分類</p><p>　　電池行業(yè)是２１世紀的朝陽行業(yè)，發(fā)展前景十分廣闊。在電池行業(yè)中，最沒有污染、市場空間最大的應該是太陽能電池，太陽能電池的研究與開發(fā)越來越受到世界各國的廣泛重視。</p><p>　?。?）單晶硅高效電池</p><p>　　單晶硅高效電池的典型代表是斯但福大學的背面點接觸電池（PCC），新南威爾士大學（UNSW）的鈍化發(fā)射區(qū)電池（PE

60、SC，PERC，PERL以及德國Fraumhofer太陽能研究所的局域化背表面場（LBSF）電池等。</p><p>　　我國進行了高效電池研究，并取得了可喜結果。近年來硅電他的一個重要進展來自于表面鈍化技術的提高。從鈍化發(fā)射區(qū)太陽電池（PESC）的薄氧化層（＜10nm）發(fā)展到PCC／PERC／PER1。電池的厚氧化層（110nm）。熱氧化鈍化表面技術已使表面態(tài)密度降到10 cm2以下，表面復合速度降到100cm

61、／s以下。此外，表面V型槽和倒金字塔技術，雙層減反射膜技術的提高和陷光理論的完善也進一步減小了電池表面的反射和對紅外光的吸收。低成本高效硅電池也得到了飛速發(fā)展。</p><p>　?。?）多晶硅高效電池</p><p>　　多晶硅太陽電他的出現(xiàn)主要是為了降低成本，其優(yōu)點是能直接制備出適于規(guī)?；a(chǎn)的大尺寸方型硅錠，設備比較簡單，制造過程簡單、省電、節(jié)約硅材料，對材質要求也較低。晶界及雜質影

62、響可通過電他工藝改善；由于材質和晶界影響，電池效率較低。電池工藝主要采用吸雜、鈍化、背場等技術。</p><p>　　近年來吸雜工藝再度受到重視，包括三氯氧磷吸雜及鋁吸雜工藝。吸雜工藝也在微電子器件工藝中得到應用，可見其對純度達到一定水平的單晶硅硅片也有作用，但其所用的條件未必適用于太陽電他，因而要研究適合太陽電池專用的吸雜工藝。研究證明，在多晶硅太陽電池上，不同材料的吸雜作用是不同的，特別是對碳含量高的材料就顯

63、不出磷吸雜的作用。有學者提出了磷吸雜模型，即吸雜的速率受控干兩個步驟：①金屬雜質的釋放／擴散決定了吸雜溫度的下限；②分凝模型控制了吸雜的最佳溫度。另有學者提出，在磷擴散時硅的自間隙電流的產(chǎn)生是吸雜機制的基本因素。</p><p>　　常規(guī)鋁吸雜工藝是在電池的背面蒸鍍鋁膜后經(jīng)過燒結形成，也可同時形成電他的背場。近幾年在吸雜上的工作證明，它對高效單晶硅太陽電池及多晶硅太陽電池都會產(chǎn)生一定的作用。</p>

64、<p>　　鈍化是提高多晶硅質量的有效方法。一種方法是采用氫鈍化，鈍化硅體內的懸掛鍵等缺陷。在晶體生長中受應力等影響造成缺陷越多的硅材料，氫鈍化的效果越好。氫鈍化可采用離子注入或等離子體處理。在多晶硅太陽電池表面采用PECVD法鍍上一層氮化硅減反射膜，由于硅烷分解時產(chǎn)生氫離子，對多晶硅可產(chǎn)生氫鈍化的效果。</p><p>　　在高效太陽電池上常采用表面氧鈍化的技術來提高太陽電他的效率，近年來在光伏級的

65、晶體硅材料上使用也有明顯的效果，尤其采用熱氧化法效果更明顯。使用PECVD法在更低的溫度下進行表面氧化，近年來也被使用，具有一定的效果。</p><p>　　多晶硅太陽電他的表面由于存在多種晶向，不如（100）晶向的單晶硅那樣能經(jīng)由腐蝕得到理想的絨面結、構，因而對其表面進行各種處理以達減反射的作用也為近期研究目標，其中采用多刀砂輪進行表面刻槽，對10cmX10cm面積硅片的工序時間可降到30s，具有了一定的實用潛

66、力。</p><p>　　多孔硅作為多晶硅太陽電他的減反射膜具有實用意義，其減反射的作用已能與雙重減反射膜相比，所得多晶硅電他的效率也能達到13.4％。我國北京有色金屬研究總院及中科院感光化學研究所共同研制的在絲網(wǎng)印刷的多晶硅太陽電池上使用多孔硅也已達到接近實用的結果。</p><p>　　由于多晶硅材料制作成本低于單晶硅cZ材料，因此多晶硅組件比單晶硅組件具有更大的降低成本的潛力，因而提

67、高多晶硅電池效率的研究工作也受到普遍重視。近10年來多晶硅高效電他的發(fā)展很快，其中比較有代表性的工作是Geogia Tech．電池，UNSW電池，Kysera電池等。</p><p>　?。?）多晶硅薄膜電池</p><p>　　為了大幅度降低太陽電池的成本，光伏界一直在研究開發(fā)薄膜電池，并先后開發(fā)出非晶硅薄膜電他，硫化鎬（CdTe）電他，銅鋼硒（C1S）電池等。特別是非晶硅電池，一經(jīng)問

68、世，很快實現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)。1987年非晶硅電他的市場份額超過40％。但非晶硅電池由于效率低、不穩(wěn)定（光衰減），市場份額逐年降低，1998年市場份額降為13％。cdTe電池性能穩(wěn)定，但由于資源有限和Cd毒性大，近10年來市場份額一直維持在：13％左右；c1S電他的實驗室效率不斷攀升：最近達到18％，但由于中試產(chǎn)品的重復性和一致性沒有根本解決，產(chǎn)業(yè)化進程一再推后，至今仍停留在實驗室和中試階段；與此同時，晶體硅電池效率不斷提高，技術不斷改進，

69、加上晶硅穩(wěn)定，無毒，材料資源豐富，人們開始考慮開發(fā)多晶硅薄膜電池。多晶硅薄膜電池既具有晶硅電他的高效、穩(wěn)定、無毒和資源豐富的優(yōu)勢，又具有薄膜電池工藝簡單、節(jié)省材料、大幅度降低成本的優(yōu)點，因此多晶硅薄膜電池的研究開發(fā)成為近幾年的熱點。另一方面，采用薄片硅技術，避開拉制單晶硅或澆鑄多晶硅、切片的昂貴工藝和材料浪費的缺點，達到降低成本的目的。嚴格說，后者不屬于薄膜電他技術，只能算作薄片化硅電池技術[6]</p><p>

70、;　　2.2.4太陽能電池發(fā)電原理</p><p>　　太陽電池是一種對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅， 非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，見圖2-1，現(xiàn)已晶體硅為例描述光發(fā)電過程，太陽能電池結構見圖2-2。 P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅，形成P-N結。</p><p>　　圖2-1 太陽能電池</p>

71、<p>　　圖2-2 太陽能電池結構圖</p><p>　　一束光照在半導體上和照在金屬或絕緣體上效果截然不同。由于金屬中自由電子如此之多，以致光引起的導電性能的變化完全可忽略。絕緣體在很高溫度下仍未能激發(fā)出更多的電子參加導電。而導電性能介于金屬和絕緣體之間的半導體對體內電子的束縛力遠小于絕緣體，可見光的光子能量就可以把它從束縛激發(fā)到自由導電狀態(tài)，這就是半導體的光電效應。當半導體內局部區(qū)域存在電場時，光

72、生載流子將會積累，和沒有電場時有很大區(qū)別，電場的兩側由于電荷積累將產(chǎn)生光電電壓，這就是光生伏特效應，簡稱光伏效應。太陽電池就是利用這種效應制成的。</p><p>　　當太陽光照射到半導體上時，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半導體吸收或透過。被吸收的光，當然有一些變成熱，另一些光子則同組成半導體的原子價電子碰撞，于是產(chǎn)生電子—空穴對。這樣，光能就以產(chǎn)生電子—空穴對的形式轉變?yōu)殡娔?、如果半導體內存在P—N結，則

73、在P型和N型交界面兩邊形成勢壘電場，能將電子驅向N區(qū)，空穴驅向P區(qū)，從而使得N區(qū)有過剩的電子，P區(qū)有過剩的空穴，在P—N結附近形成與勢壘電場方向相反光的生電場。光生電場的一部分除抵銷勢壘電場外，還使P型層帶正電，N型層帶負電，在N區(qū)與P區(qū)之間的薄層產(chǎn)生所謂光生伏打電動勢。若分別在P型層和N型層焊上金屬引線，接通負載，則外電路便有電流通過。如此形成的一個個電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來，就能產(chǎn)生一定的電壓和電流，輸出功率。</p&g

74、t;<p>　　當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的的實質是：光子能量轉換成電能的過程。</p><p>　　2.2.5太陽能能源的利用</p><p>　　人類在21世紀面對的最大困難是什么？答案是不可再生能源的日漸減少和環(huán)境污染的日益嚴重。如何解決這一對難題成為困擾世界經(jīng)濟發(fā)展的首要任務。各種可再生能源的優(yōu)越性日漸突出。

75、于是，人們將目光紛紛投向了太陽。</p><p>　　太陽時時刻刻都在向地球發(fā)送能量，并且這種能量是取之不盡，用之不竭的。如果僅僅將太陽發(fā)射到地球的總輻射功率換算成電功率，可以高達KW, 比目前全世界平均消費電力還要大數(shù)億倍。太陽能不但數(shù)量巨大，而且源于太陽的各種綠色能源，如：風能、潮汐能、生物質能、水力能都屬于可再生能源，只要有太陽的存在，能源就像陽光一樣源源不斷。太陽能的利用有很多種，可以利用光的熱效應，將太

76、陽輻射轉化成熱能；也可以利用光的伏特效應，將太陽輻射直接轉換成電能等。在太陽能的有效利用中，太陽能的光電利用成為近些年發(fā)展最快、最具活力的研究領域。太陽能電池的研究發(fā)展也日益迅速起來。</p><p>　　太陽能電池是利用太陽光和材料相互作用直接產(chǎn)生電能，不需要消耗燃料和水等物質，使用中不釋放包括二氧化碳在內的任何氣體，是對環(huán)境無污染的可再生能源。這對改善生態(tài)環(huán)境、緩解溫室氣體的有害作用具有重大意義[11]。因此

77、太陽能電池有望成為21世紀的重要新能源。目前一些發(fā)達國家采用太陽能電池發(fā)出的電并入電網(wǎng)的措施，既能部分平衡高峰用電，又可省去儲電的費用。太陽能發(fā)電系統(tǒng)一般沒有發(fā)電機具有的轉動部件，所以也不會產(chǎn)生噪音，不容易損壞。太陽能發(fā)電裝置規(guī)?？纱罂尚?，小的可以是數(shù)瓦或數(shù)十瓦，如便攜式太陽能手電筒和太陽能手機充電器，大的可以是數(shù)兆瓦或數(shù)十兆瓦，例如大型發(fā)電站等。</p><p>　　近年來，光伏電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)2004年數(shù)

78、據(jù)分析，各種太陽能電池中硅基太陽能電池占總產(chǎn)量的98%，晶體硅太陽能電池占總產(chǎn)量的84.6%，多晶硅太陽能電池占總量的56%。2005 年，世界光伏市場安裝1460MW，比2004年增長34%。全球光伏電池產(chǎn)量預測如圖2-3所示,其中縱坐標表示光伏發(fā)電占總發(fā)電的百分比。據(jù)統(tǒng)計, 2005～2010年世界太陽能電池平均年增長率在25%。</p><p>　　圖2-3 全球光伏電池產(chǎn)量預測圖</p>&

79、lt;p>　　2.3電子萬年歷的基本原理</p><p>　　電子萬年歷是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時、分、秒數(shù)字顯示的計時裝置,廣泛用于個人家庭、車站、 碼頭辦公室等公共場所,成為人們日常生活中不可少的必需品,由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用,使得電子萬年歷的精度,遠遠超過老式的計時方法。</p><p>　　電子萬年歷是采用獨立芯片控制內部數(shù)據(jù)運行，以LED夜光數(shù)碼顯示日

80、期、時間、星期、節(jié)氣倒計，以及溫度等日常信息，糅合了多項先進電子技術及現(xiàn)代經(jīng)典工藝打造的現(xiàn)代數(shù)碼計時產(chǎn)品[8]。</p><p>　　目前的電子萬年歷基本都是以單片機為核心，采用時鐘芯片進行數(shù)據(jù)運行處理，時鐘芯片可以對年、月、日、十、分、秒進行精確記時，許多時鐘芯片還具有閏年補償、鬧鐘、溫度測量等多種功能。</p><p><b>　　2.4小結</b></p&

81、gt;<p>　　本章主要介紹了太陽能能源的利用現(xiàn)狀與前景，太陽能光伏電池的原理和應用以及萬年歷的一般工作原理。通過這些原理為太陽能萬年歷的設計工作奠定基礎。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　3.1系統(tǒng)硬件的選擇 </p><p>　　3.3.1 單片機的選擇</p><p>　　方案一：采用傳統(tǒng)

82、的AT89C51作為電機的控制核心。單片機算術運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術成熟和成本低等優(yōu)點，使其在各個領域應用廣泛[9]。</p><p>　　方案二：采用FTC10F04單片機，還帶有非易失性Flash程序存儲器。它是一種高性能、低功耗的8位CMOS微處理芯片，市場應用最多。其主要特點如下：8KB Flash ROM，可以擦除1000次

83、以上，數(shù)據(jù)保存10年[10]。</p><p>　　由于本系統(tǒng)對CPU運算速度要求很高，需要執(zhí)行很復雜的運算，方案一成本比較低，適合做設計，方案二運算速度高，性能好，所以兩種方案都有可取之處。選用方案一作為主方案，方案二作為備用方案。</p><p>　　3.3.2顯示模塊的選擇 </p><p><b>　　方案一：</b></p&g

84、t;<p>　　使用液晶顯示屏顯示時間數(shù)字。 液晶顯示屏（LCD）具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強等特點。但由于液晶是以點陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，控制器的資源占用較多，其成本也偏高。在使用時，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶的顯示芯片，不易維護[11]。</p><p>&l

85、t;b>　　方案二：</b></p><p>　　采用點陣式數(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費,且價格也相對較高,所以也不用此種作為顯示.</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　使用傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管顯示。 數(shù)碼管具有：低能耗、低損

86、耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對外界環(huán)境要求低，易于維護，同時其精度比較高，稱重輕，精確可靠，操作簡單。數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。</p><p>　　根據(jù)以上的論述，采用方案三，使用八段四位一體數(shù)碼管串口的動態(tài)顯示，由于顯示位數(shù)較多，故應使用顯示驅動，在本設計中采用MAX7219顯示驅動芯片。</p><p>　　3.3.3鍵盤

87、模塊的選擇</p><p>　　在對日期和時間進行切換，對日期和時間進行調節(jié)校準過程中，系統(tǒng)需要產(chǎn)生激勵電流，因此需要用按鍵。</p><p>　　方案一：使用獨立式鍵盤。獨立式鍵盤是指直接用I/O口線構成的單個按鍵電路。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單。</p><p>　　方案二：使用矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤是由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上，行線、

88、列線分別連接到按鍵開關的兩端。其特點是簡單且不增加成本，這種鍵盤適合按鍵數(shù)量較多的場合。</p><p>　　根據(jù)以上的論述，因本系統(tǒng)需要的按鍵不多，只有時間/日期切換鍵，要求簡單。所以采用方案一獨立式鍵盤。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)硬件框圖</p><p>　　電子萬年歷電路是由AT89C51單片機為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；

89、時鐘電路由DS12887提供，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V～5.5V，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點；顯示部份由6個數(shù)碼管以及數(shù)碼管擴展芯片MAX7219構成，使用動態(tài)掃描顯示方式對數(shù)字的顯示。整個電子萬年歷系統(tǒng)由太陽能電池供電系統(tǒng)硬件框圖見圖3-1。</p><p>　　圖3-1系統(tǒng)硬件框圖</p&

90、gt;<p>　　3.3 主控制器AT89C51單片機的連接</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機，引腳圖見圖3-2。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失內

91、存制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容，其引腳圖見圖3-2。由于將多功能8位CPU和閃爍內存組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本[12]。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案[13]。</p><p>　　圖3-2 AT89C51引腳圖</p><p>　　AT89C5

92、1的主要特性：</p><p>　　·與MCS-51 相容</p><p>　　·4K字節(jié)可編程閃爍內存 </p><p>　　· 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p><b>　　

93、83;三級程序內存鎖定</b></p><p>　　·128*8位內部RAM</p><p>　　·32可編程I/O線</p><p>　　·兩個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　·5個中斷源</b></p><p><b&

94、gt;　　·可編程串行通道</b></p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　·片內振蕩器和時鐘電路 </p><p>　　要想使單片機正常工作，必須給它配備時鐘和復位電路，在本系統(tǒng)中，單片機的具體連接如圖3-3所示 </p><p>　　圖3-3 主控制

95、器AT89C51的外圍電路圖</p><p>　　3.4數(shù)碼管顯示模塊的設計</p><p>　　3.4.1數(shù)碼管顯示模塊的概述</p><p>　　顯示電路采用具有高亮度，使用壽命長，價格低廉等特點的LED數(shù)碼管，整個顯示電路由LED數(shù)碼管和顯示驅動芯片MAX7219電路構成。由于本系統(tǒng)中顯示的內容較多，共需要6個數(shù)碼管，首先顯示時間時、分、秒，通過按鍵控制，然后

96、顯示日期年、月、日，從而實現(xiàn)日期和時間進行切換。</p><p>　　3.4.2 驅動芯片MAX7219原理</p><p>　　MAX7219/MAX7221是一種集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅動器,它連接微處理器與8位數(shù)字的7段數(shù)字LED顯示，也可以連接條線圖顯示器或者64個獨立的LED，管腳圖見圖3-4。其上包括一個片上的B型BCD編碼器、多路掃描回路，段字驅動器，而且還有一個8

97、*8的靜態(tài)RAM用來存儲每一個數(shù)據(jù)。只有一個外部寄存器用來設置各個LED的段電流。MAX7221與SPI?、QSPI?以及 MICROWIRE?相兼容，同時它有限制回轉電流的段驅動來減少EMI（電磁干擾）。</p><p>　　一個方便的四線串行接口可以聯(lián)接所有通用的微處理器。每個數(shù)據(jù)可以尋址在更新時不需要改寫所有的顯示。MAX7219/MAX7221同樣允許用戶對每一個數(shù)據(jù)選擇編碼或者不編碼。</p>

98、;<p>　　圖3-4 MAX7219/MAX7221管教圖</p><p>　　整個設備包含一個150μA的低功耗關閉模式，模擬和數(shù)字亮度控制，一個掃描限制寄存器允許用戶顯示1-8位數(shù)據(jù)，還有一個讓所有LED發(fā)光的檢測模式[15]。</p><p><b>　　1、管腳配置</b></p><p><b>　　如圖3.

99、4。</b></p><p>　　2、功能特點 </p><p>　　(1) 10MHz 連續(xù)串行口</p><p>　　(2) 獨立的LED 段控制</p><p>　　(3) 數(shù)字的譯碼與非譯碼選擇</p><p>　　(4) 150μA 的低功耗關閉模式</p><

100、p>　　(5) 亮度的數(shù)字和模擬控制</p><p>　　(6) 高電壓中斷顯示</p><p>　　(7) 共陰極LED 顯示驅動</p><p>　　(8) 限制回轉電流的段驅動來減少EMI（MAX7221）</p><p>　　(9) SPI, QSPI, MICROWIRE串行接口（MAX7221）</p><

101、;p>　　(10) 24 腳的DIP 和SO 封裝</p><p>　　3、典型應用電路，具體如圖3-5</p><p>　　圖3-5 MAX7219/MAX7221典型應用電路</p><p><b>　　4、管腳描述</b></p><p>　　表3-1 MAX7219的管教描述列表</p>&l

102、t;p>　　5、時序圖，如圖3-6</p><p>　　圖3-6 MAX7219/MAX7221時序圖</p><p>　　3.4.3 MAX7219與單片機接口的設計</p><p>　　DIN 與AT89C51的P1.4相連，是MAX7219的串行數(shù)據(jù)輸入端，在時鐘上升沿時將數(shù)據(jù)載入其內部的16位寄存器中。DIG0—DIG5與6個LED的驅動端相連，用來驅

103、動6個LED。LOAD是載入數(shù)據(jù)端，連續(xù)數(shù)據(jù)的后16位在LOAD端的上升沿時被鎖定。CLK是時鐘序列輸入端，在時鐘的上升沿，數(shù)據(jù)移入內部移動寄存器，與AT89C51的P1.5相連。SEG A—SEG G,DP分別與LED的7段數(shù)碼管和小數(shù)點相連，是7段數(shù)碼管和小數(shù)點相連的驅動，為顯示器提供電流，具體如圖3-7。</p><p>　　圖3-7 MAX7219與六個數(shù)碼管的連接電路圖</p><p

104、>　　3.5時鐘芯片模塊設計</p><p>　　3.5.1時鐘芯片模塊概述</p><p>　　電子技術正在不斷地改變我們的生活，改變著我們的世界。隨著時鐘芯片的問世，使萬年歷技術得到徹底的改變，通過時鐘芯片的時鐘信號進行計時，實現(xiàn)計時功能，將其時間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機輸出，大大提高了萬年歷的穩(wěn)定性和準確性[16]。</p><p>　　在系統(tǒng)中的我們采用達拉斯公司

105、生產(chǎn)的實時時鐘集成電路DS12887來實現(xiàn)系統(tǒng)的時鐘顯示。</p><p>　　3.5.2時鐘芯片DS12887的原理</p><p>　　(1) DS12887的主要特點</p><p>　　DS12887是美國達拉斯半導體公司最新推出的時鐘芯片，采用CMOS技術制成，把時鐘芯片所需的晶振和外部鋰電池相關電路集于芯片內部，同時它與目前 IBM AT計算機常用的時鐘

106、芯片MC146818B和DS12887管腳兼容，可直接替換。采用DS12887芯片設計的時鐘電路勿需任何外圍電路并具有良好的微機接口。DS12887芯片具有微損耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘場合中[17]。其主要功能特點如下：</p><p>　　內含一個鋰電池，斷電情況運行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。 </p><p>　　可計到2100年前的

107、秒、分、時、天、星期、日、月、年，有閏年補償功能。</p><p>　　12或24小時制，12小時時鐘模式有PWM和AM指導，可選用夏令時模式。</p><p>　　二進制數(shù)碼或BCD碼表示時間、日歷和定鬧。</p><p>　　MOTOROLA5和INATAEL總線時序選擇。 </p><p>　　有128個RAM單元與軟件音響器，其中14

108、個作為字節(jié)時鐘和控制寄存器，114字節(jié)為通用RAM，所有ARAM單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護功能。 </p><p>　　可編程方波信號輸出。中斷信號輸出(IRQ)和總線兼容，定鬧中斷、周期性中斷、時鐘更新周期結束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進行測試。</p><p>　　(2) DS12887的原理及管腳說明，見圖3-8</p><p>　　圖3-8 DS12887的

109、管腳圖</p><p>　　DS12887內部由振蕩電路、分頻電路、周期中斷/方波選擇電路、14字節(jié)時鐘控制單元、114字節(jié)用戶非易失RAM、二進制計加器、總線接口電路、電源開關寫保護單元和內部鋰電池等組成。 </p><p>　　GND，VCC：直流電源+5V電壓。當5V電壓在正常范圍內時，數(shù)據(jù)可讀寫；當VCC低于4.25V，讀寫被禁止，計時功能仍繼續(xù)；當VCC下降到3V以下時，RAM和

110、計時器被切換到內部鋰電池。   </p><p>　　MOT(模式選擇)：MOT管腳接到VCC時，選擇MOTOROLA時序，當接到GND時，選擇INTEL時序。   </p><p>　　SQW(方波信號同)：SQW管腳能從實時時鐘內部15級分頻器的13個抽頭中選擇一個作為輸出信號，其輸出頻率可通過對寄存器A編程改變。