畢業(yè)設(shè)計(jì)----基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)

1、<p>　　2008級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告</p><p>　　專業(yè)名稱: 機(jī)電一體化技術(shù) </p><p>　　設(shè)計(jì)課題: 基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì) </p><p>　　導(dǎo)師姓名: </p><p>　　學(xué)生姓名: </p><p>　　

2、班 級(jí): </p><p>　　學(xué) 號(hào): </p><p>　　2011年 4月 05日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)

3、 </p><p>　　專業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 姓名： </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作起止時(shí)間：2010-9-30至2011-4-05 </p>

4、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容要求：</p><p>　　寫出電子時(shí)鐘的顯示模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　寫出電子時(shí)鐘的電源模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　電子時(shí)鐘的溫度顯示模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　電子時(shí)鐘的單片機(jī)程序流程圖</p><p>　　寫出電子時(shí)鐘的單片機(jī)程序</p>&l

5、t;p>　　指導(dǎo)教師（簽名）： 系主任： </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p>　　課題設(shè)計(jì)（論文）目的及意義</p><p><b>　　1、課題設(shè)

6、計(jì)的目的</b></p><p>　　數(shù)字時(shí)鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。在數(shù)字時(shí)鐘的發(fā)展上看，主要向小型化、多功能化發(fā)展。</p><p><b>　　2、課題設(shè)計(jì)的意義</b></p><p>　　多功能數(shù)字時(shí)鐘

7、的用途十分廣泛，只要有計(jì)時(shí)的存在，便要用到數(shù)字時(shí)鐘的原理及結(jié)構(gòu)；同時(shí)在日期中，它以其小巧，價(jià)格低廉，走時(shí)精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費(fèi)者的喜愛。隨著人類科技文明的發(fā)展，人們對(duì)于時(shí)鐘的要求在不斷提高。時(shí)鐘已不僅僅被看出一種用來顯示時(shí)間的工具，在很多實(shí)際應(yīng)用中它還需要能夠?qū)崿F(xiàn)更多其它的功能。高精度、多功能、小體積、低功耗，是現(xiàn)代時(shí)鐘發(fā)展的趨勢。在這種趨勢下，時(shí)鐘的數(shù)字化、多功能化已經(jīng)成為現(xiàn)在時(shí)鐘生產(chǎn)研究的主導(dǎo)設(shè)計(jì)方向。&l

8、t;/p><p>　　二、課題設(shè)計(jì)（論文）提綱 </p><p><b>　　1、課題背景</b></p><p>　　2、數(shù)字時(shí)鐘的硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3、電路仿真與制作</b></p><p>　　4、數(shù)字時(shí)鐘的軟件設(shè)計(jì)</p><p&g

9、t;　　三、課題設(shè)計(jì)（論文）思路、方法及進(jìn)度安排 </p><p>　　1、課題設(shè)計(jì)思路和方法</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是最常用的儀器設(shè)備, 在科研及實(shí)驗(yàn)中都是必不可少的。針對(duì)以上問題, 我們?cè)O(shè)計(jì)了一套以單片機(jī)為核心的智能化直流電源。該電源采用薄膜輕觸鍵盤, 可對(duì)輸出電壓及報(bào)警閾值以快慢兩種方式進(jìn)行設(shè)置, 輸出由單片機(jī)通過D/A , 控制驅(qū)動(dòng)模塊輸出一個(gè)穩(wěn)定電壓。同時(shí)穩(wěn)壓方法采用單

10、片機(jī)閉環(huán)控制, 單片機(jī)通過A/D 采樣輸出電壓, 與設(shè)定值進(jìn)行比較, 若有偏差則調(diào)整輸出, 越限則輸出報(bào)警信號(hào)并截流。工作過程中, 穩(wěn)壓電源的工作狀態(tài)(輸出電壓、電流等各種工作狀態(tài)) 均由單片機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)LED 顯示,多種顯示模式間, 由鍵盤控制進(jìn)行動(dòng)態(tài)邏輯切換。</p><p>　　本課題研究一種以單片機(jī)為核心的智能化高精度簡易直流電源的設(shè)計(jì), 該電源采用數(shù)字調(diào)節(jié)、閉環(huán)實(shí)時(shí)監(jiān)控、輸出精度高, 且兼?zhèn)潆p重過載保護(hù)及

11、報(bào)警功能, 特別適用于各種有較高精度要求的場合。</p><p><b>　　2、進(jìn)度安排</b></p><p>　　第一周 開題的準(zhǔn)備</p><p>　　第二、三周 論文初稿 </p><p>　　第四、五周 論文第二稿</p><

12、p>　　第六周 定稿</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉建英.基于單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2005，1. </p><p>　　[2]余永權(quán).ATMEL89 系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2002</p><p>　　

13、[3]李廣弟等.單片機(jī)基礎(chǔ)，北京航空航天大學(xué)出版社，2001 </p><p>　　[4]郁有文，常健，程繼紅.傳感器原理及工程應(yīng)用[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.7</p><p>　　[5]張韻華． 符號(hào)計(jì)算系統(tǒng)Mathematica教程[M]． 北京：科學(xué)出版社.2001</p><p>　　[6]張國營，陳締纓． 傳感器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[M].徐州

14、：中國礦業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心.2008</p><p>　　[7] 張曄，王玉民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].高等教育出版社，2006.</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)原理，以單片機(jī)芯片AT89C51作為核心控制器，通過硬件電路的制作以及軟件程序的編制，設(shè)計(jì)了多功能數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)。該時(shí)鐘系統(tǒng)

15、主要由時(shí)鐘模塊、環(huán)境溫度檢測模塊、液晶顯示模塊以及鍵盤控制模塊組成。系統(tǒng)具有簡單清晰的操作界面，能在4V～7V直流電源下正常工作。能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間（顯示格式為時(shí)時(shí)：分分：秒秒，24小時(shí)制），可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，具有鬧鐘時(shí)間設(shè)置、鬧鐘開/關(guān)、止鬧功能，能夠?qū)r(shí)鐘所在的環(huán)境溫度進(jìn)行測量并顯示。設(shè)計(jì)以硬件軟件化為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮單片機(jī)功能，大部分功能通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。同時(shí)，該時(shí)鐘系統(tǒng)還具有功耗小、成本低的特點(diǎn)，

16、具有很強(qiáng)的實(shí)用性。由于系統(tǒng)所用元器件較少，單片機(jī)所被占用的I/O口不多，因此系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性。</p><p>　　關(guān)鍵詞： LCD顯示 單片機(jī) 時(shí)鐘芯片DS1302 溫度傳感器DS18B20</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論7</b></p&

17、gt;<p>　　1.1 課題的提出及研究意義7</p><p>　　1.2 數(shù)字時(shí)鐘的發(fā)展現(xiàn)狀8</p><p>　　1.3 課題研究目的和研究內(nèi)容10</p><p>　　2 多功能數(shù)字時(shí)鐘硬件設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.1 主控制模塊11</p><p>　　2.2 顯示

18、模塊14</p><p>　　2.3 時(shí)鐘模塊17</p><p>　　2.4 溫度模塊20</p><p>　　2.5 電源轉(zhuǎn)換模塊23</p><p>　　2.6 本章小結(jié)23</p><p>　　3 電路仿真與制作23</p><p>　　3.1 電路仿真23&l

19、t;/p><p>　　3.2 電路板制作24</p><p>　　3.3 本章小結(jié)24</p><p>　　4 軟件設(shè)計(jì)部分25</p><p>　　4.1 時(shí)鐘程序的設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.2 DS18B20芯片程序設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.3 本章小結(jié)2

20、8</p><p><b>　　5 總結(jié)28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　附錄30</b></p><p>&l

21、t;b>　　1 緒論</b></p><p>　　人類的生活和工作均離不開時(shí)鐘。從古代的滴漏更鼓到近代的機(jī)械鐘，從電子表到目前的數(shù)字時(shí)鐘，為了準(zhǔn)確的測量和記錄時(shí)間，人們一直在努力改進(jìn)著計(jì)時(shí)工具。鐘表的數(shù)字化，大力推動(dòng)了計(jì)時(shí)的精確性和可靠性。</p><p>　　1.1課題的提出及研究意義</p><p>　　1.1.1 課題的提出</p&g

22、t;<p>　　近些年，隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)數(shù)字鐘的要求也越來越高，傳統(tǒng)的時(shí)鐘已不能滿足人們的要求。多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化，有電子鬧鐘、數(shù)字鬧鐘等等。數(shù)字鐘成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?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(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便。</p><p>　　在日常生活和工作

23、中，我們常常用到定時(shí)控制，如擴(kuò)印過程中的曝光定時(shí)等。早期常用的一些時(shí)間控制單元都使用模擬電路設(shè)計(jì)制作的，其定時(shí)準(zhǔn)確性和重復(fù)精度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著單片機(jī)性能價(jià)格比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來越廣泛，大可構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)，完成復(fù)雜的控制功能。小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。它功能強(qiáng)大，體積小，質(zhì)量輕，靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?，可以?gòu)造各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。

24、</p><p>　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來很不方便。根據(jù)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)多功能數(shù)字時(shí)鐘，它可以避免多種控制器的混淆，利用一個(gè)控制器對(duì)多路電器進(jìn)行控制，同時(shí)又可以進(jìn)行時(shí)鐘校準(zhǔn)和定點(diǎn)打鈴。它可以執(zhí)行不同的時(shí)間表（考試時(shí)間和日常作息時(shí)間）的打鈴，可以任意設(shè)置時(shí)間。這種具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人的勞動(dòng)，擴(kuò)大了數(shù)字化的范圍，

25、為家庭數(shù)字化提供了可能。</p><p>　　電子鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示秒、分、時(shí)的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、無機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到數(shù)字電子鐘。在城市的主要營業(yè)場所、車站、碼頭等公共場所使用LCD數(shù)字電子鐘已經(jīng)成為一種時(shí)尚。但目前市場上各式各樣的LCD數(shù)字電子鐘大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率損耗大等

26、缺點(diǎn)，因此有必要對(duì)數(shù)字電子鐘進(jìn)行改進(jìn)。</p><p>　　1.1.2 課題研究的意義</p><p>　　多功能數(shù)字時(shí)鐘的用途十分廣泛，只要有計(jì)時(shí)的存在，便要用到數(shù)字時(shí)鐘的原理及結(jié)構(gòu)；同時(shí)在日期中，它以其小巧，價(jià)格低廉，走時(shí)精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費(fèi)者的喜愛。隨著人類科技文明的發(fā)展，人們對(duì)于時(shí)鐘的要求在不斷提高。時(shí)鐘已不僅僅被看出一種用來顯示時(shí)間的工具，在很多實(shí)際應(yīng)

27、用中它還需要能夠?qū)崿F(xiàn)更多其它的功能。高精度、多功能、小體積、低功耗，是現(xiàn)代時(shí)鐘發(fā)展的趨勢。在這種趨勢下，時(shí)鐘的數(shù)字化、多功能化已經(jīng)成為現(xiàn)在時(shí)鐘生產(chǎn)研究的主導(dǎo)設(shè)計(jì)方向。</p><p>　　1.2 數(shù)字時(shí)鐘的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　幾種常用數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)方案：</p><p>　　一、基于微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)</p><p>　　計(jì)時(shí)單

28、元由定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253的通道0來實(shí)現(xiàn)。定時(shí)采用硬件計(jì)數(shù)和軟件技術(shù)相結(jié)合的方式，即通過8253產(chǎn)生一定的定時(shí)時(shí)間，然后再利用軟件進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)24小時(shí)制定時(shí)。8253定時(shí)時(shí)間到了之后產(chǎn)生中斷信號(hào)，8253在中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的累加。</p><p>　　時(shí)間顯示采用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的6個(gè)LED數(shù)碼管分別顯示時(shí)、分、秒，采用動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　校時(shí)和鬧鈴定時(shí)通過鍵

29、盤電路和單脈沖產(chǎn)生單元來輸入。按鍵包括校時(shí)鍵、鬧鐘定時(shí)鍵、加1鍵和減1鍵等。</p><p>　　報(bào)警聲響用蜂鳴器產(chǎn)生，將蜂鳴器接到8255的一個(gè)端口，通過輸出電平的高低來控制蜂鳴器的發(fā)聲。</p><p>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要利用微機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的電路模塊。硬件電路主要由鍵盤電路、單脈沖產(chǎn)生單元、8253定時(shí)計(jì)數(shù)器、8255并行接口單元、8259中斷控制器、LED顯示電路和蜂鳴器電路等等。

30、系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 基于微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　二、基于VHDL的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)</p><p>　　基于VHDL語言，用Top_Down的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　用CN6無進(jìn)位六進(jìn)制計(jì)數(shù)器選擇數(shù)碼管的亮滅以及對(duì)應(yīng)的數(shù)，循環(huán)掃描顯示，用SEL61六選一選擇器選

31、擇給定的信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)送到七段碼譯碼器。K4模塊進(jìn)行復(fù)位，設(shè)置小時(shí)和分，輸出整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號(hào)和時(shí)，分，秒信號(hào)。</p><p><b>　　單元模塊設(shè)計(jì)部分</b></p><p>　　圖1.2 基于VHDL數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)模塊</p><p>　　單元模塊設(shè)計(jì)部分分三個(gè)部分，介紹數(shù)字鐘選擇顯示數(shù)碼管和對(duì)應(yīng)的數(shù)模塊CN6,信號(hào)選擇模塊SEL61,七

32、段碼譯碼器模塊DISP和復(fù)位，秒，分，時(shí)顯示，設(shè)置模塊。</p><p>　　三、基于單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)</p><p>　　基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)是模塊化設(shè)計(jì)，以單片機(jī)做主控制模塊，控制時(shí)鐘芯片、溫度傳感器芯片等，又將數(shù)據(jù)控制輸出到顯示模塊。</p><p>　　基于MCS-51單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)具有顯示準(zhǔn)確、直觀、易于調(diào)整等特點(diǎn)。單片機(jī)自誕生以來給全世界人類

33、的生活和工作起到了劇烈的變化，而MCS-51單片機(jī)是我國使用最早、最易掌握和應(yīng)用的一款單片機(jī)。通過該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)單片機(jī)的原理和功能有個(gè)比較系統(tǒng)和全面的掌握，初步學(xué)習(xí)到有關(guān)工程設(shè)計(jì)的方法和思路。這樣以后的就業(yè)面會(huì)更加寬廣，也可以滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)單片機(jī)開發(fā)人才的大量需求。</p><p>　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通

34、訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，錄象機(jī)、攝象機(jī)，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)在多功能數(shù)字鐘中的應(yīng)用已是非常普遍的，人們對(duì)數(shù)字鐘的功能及工作順序都非常熟悉。但是卻很少知道它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理。由單片機(jī)作為數(shù)字鐘的核心控制器，可以通過它的

35、時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，將其時(shí)間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)輸出，利用顯示器顯示出來。通過鍵盤可以進(jìn)行定時(shí)、校時(shí)功能。輸出設(shè)備顯示器可以用液晶顯示技術(shù)和數(shù)碼管顯示技術(shù)。</p><p>　　1.3 課題研究目的和研究內(nèi)容</p><p>　　1.3.1 課題研究目的</p><p>　　日常生活中人們離不開時(shí)鐘。本文介紹是基于單片機(jī)的多功能數(shù)字時(shí)鐘，在傳統(tǒng)的時(shí)鐘基礎(chǔ)上它具有走時(shí)

36、準(zhǔn)確、顯示直觀、無機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)。隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，時(shí)鐘的數(shù)字化、多功能化已經(jīng)成為現(xiàn)在時(shí)鐘生產(chǎn)研究的主導(dǎo)設(shè)計(jì)方向。</p><p>　　1.3.2 課題研究內(nèi)容</p><p>　　采用模塊設(shè)計(jì)法完成多功能數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)?；竟δ苁菚r(shí)鐘顯示，能準(zhǔn)確顯示“時(shí)”、“分”、“秒”，并具有快速校準(zhǔn)時(shí)、分、秒的功能。時(shí)鐘顯示同時(shí)具有實(shí)時(shí)溫度顯示。擴(kuò)展功能有具整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能以及鬧鐘功能。</

37、p><p>　　2 多功能數(shù)字時(shí)鐘硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　基于單片機(jī)的多功能數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，單片機(jī)芯片作為控制系統(tǒng)的核心部件，它除了具備微機(jī)CPU的數(shù)值計(jì)算功能外，還具有靈活強(qiáng)大的控制功能，以便實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)的輸入量、控制系統(tǒng)的輸出量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。在本次設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。方案的設(shè)計(jì)可以從以下幾個(gè)方面來確定。微處理器的選擇，AT89S51是2003年ATMEL推出的

38、新型品種，除了完全兼容8051外，還多了ISP編程和看門狗功能。顯示電路的設(shè)計(jì)，隨著科技的發(fā)展，液晶顯示的使用越來越方便，已被普遍的使用。由于液晶顯示與驅(qū)動(dòng)都集成在一個(gè)芯片上，因此使用起來很方便。在這里采用液晶顯示；校時(shí)和定時(shí)電路的設(shè)計(jì)；實(shí)時(shí)控制電路是時(shí)鐘電路的一個(gè)重要組成部分，采用的是一個(gè)時(shí)鐘芯片，單片機(jī)從中讀取數(shù)據(jù)送到顯示器上顯示，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能；還有一些其他控制電路如復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等。通過這些控制電路的連接構(gòu)成了完整的電

39、路.</p><p>　　按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由電源轉(zhuǎn)換模塊、主控制模塊、時(shí)鐘及溫度模塊、顯示模塊、鍵盤接口模塊共5個(gè)模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖</p><p>　　2.1 主控制模塊</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。方案的

40、設(shè)計(jì)可以從以下幾個(gè)方面來確定。微處理器的選擇，AT89S51是2003年ATMEL推出的新型品種，除了完全兼容8051外，還多了ISP編程和看門狗功能。89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)

41、的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C51是它的一種精簡版本。89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p>　　2.1.1 AT89C51單片機(jī)的特性概述</p>

42、<p><b>　　主要特性： </b></p><p>　　與MCS-51 兼容 </p><p>　　4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 </p><p>　　壽命：1000寫/擦循環(huán) </p><p>　　數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 </p><p>　　全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz </

43、p><p>　　三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 </p><p>　　128*8位內(nèi)部RAM </p><p>　　32可編程I/O線 </p><p>　　兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 </p><p><b>　　5個(gè)中斷源 </b></p><p><b>　　可編程串行通道

44、</b></p><p>　　低功耗的閑置和掉電模式 </p><p>　　片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 </p><p>　　圖2.2 AT89C51引腳圖</p><p>　　2.1.2 AT89C51管腳說明 </p><p>　　VCC：供電電壓。 GND：接地。 </p><p>

45、;　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 </p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P

46、1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故

47、。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 </p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并

48、用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 </p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： </p><p><b>　　管腳 備選功能 </b></p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口） </p><p>　　P3.1 TXD（串

49、行輸出口） </p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0） </p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1） </p><p>　　P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） </p><p>　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） </p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） </p

50、><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） </p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 </p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 </p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH

51、編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 </p><p&

52、gt;　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 </p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編

53、程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 </p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 </p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　2.2 顯示模塊</b></p><p>　　隨著科技的發(fā)展，液晶顯示的使用越來越方便，已被普遍的使

54、用，所以本次設(shè)計(jì)采用液晶顯示。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。</p><p>　　由于液晶顯示與驅(qū)動(dòng)都集成在一個(gè)芯片上，因此使用起來很方便。數(shù)字鐘要顯示現(xiàn)在的日歷時(shí)間包括年、月、日、星期、時(shí)、

55、分、秒，在這里采用1602LCD液晶顯示。</p><p>　　2.2.1 1602LCD顯示器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　1 1602LCD主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　顯示容量為16×2個(gè)字符；</p><p>　　芯片工作電壓為4.5～5.5V；</p><p>　　工作電流為2.0mA（5.0V

56、）；</p><p>　　字符尺寸為2.95×4.35（W×H）mm。</p><p>　　2 接口，信號(hào)說明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的16引腳（帶背光）接口</p><p>　　圖2.3 1602液晶接口引腳定義</p><p>　　1、2 組電源 一組是模塊的電源 一組是背光板的電源 均為5V 供電。</p>

57、<p>　　2、VL 是調(diào)節(jié)對(duì)比度的引腳調(diào)節(jié)此腳上的電壓可以改變黑白對(duì)比度</p><p>　　3、RS 是很多液晶上都有的引腳 是命令/數(shù)據(jù)選擇引腳 該腳電平為高時(shí)表示將進(jìn)行數(shù)據(jù)操作；為低時(shí)表示進(jìn)行命令操作。</p><p>　　4、RW 也是很多液晶上都有的引腳 是讀寫選擇端 該腳電平為高是表示要對(duì)液晶進(jìn)行讀操作；為低時(shí)表示要進(jìn)行寫操作。</p><p

58、>　　5、E 同樣很多液晶模塊有此引腳 通常在總線上信號(hào)穩(wěn)定后給一正脈沖通知把數(shù)據(jù)讀走，在此腳為高電平的時(shí)候總線不允許變化。</p><p>　　6、D0—D7 8 位雙向并行總線，用來傳送命令和數(shù)據(jù)。</p><p>　　7、BLA是背光源正極，BLK是背光源負(fù)極。</p><p>　　2.2.2 1602LCD數(shù)據(jù)原理</p><p&

59、gt;　　圖2.4 1602LCD基本操作時(shí)序</p><p>　　1602LCD的指令碼（命令碼）</p><p>　　此液晶上電的時(shí)候需要初始化典型的指令碼是38H，也就是上電的時(shí)候需要 調(diào)用 void write_cmd(unsigned char command)這個(gè)函數(shù)寫指令碼，用法是write_cmd(0x38);執(zhí)行完這個(gè)函數(shù)可以把液晶初始化成16x2 顯示5x7 的點(diǎn)陣8

60、位總線接口。以下指令碼用法相同。</p><p>　　此液晶支持的指令碼有</p><p>　　第一行指令主要能完成的功能是 控制液晶顯示否，光標(biāo)顯示否，光標(biāo)閃爍否。</p><p><b>　　共有以下8 種指令</b></p><p>　　第二行指令主要能完成的功能是寫完字符 光標(biāo)或屏幕移動(dòng)方向</p>

61、<p>　　2.2.3 顯示模塊的數(shù)據(jù)連接</p><p>　　1602LCD的D0—D7的八位數(shù)據(jù)線分別接單片機(jī)89C51的P0.0—P0.7。RS復(fù)位端接P2.0,EN使能端接P2.2,讀、寫信號(hào)端接P2.1</p><p>　　圖2.5 顯示模塊的數(shù)據(jù)連接圖</p><p><b>　　2.3 時(shí)鐘模塊</b></

62、p><p>　　單片機(jī)控制時(shí)鐘模塊，定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對(duì)時(shí)間精度要求不高的場合；二是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對(duì)時(shí)間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時(shí)鐘芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以滿足高精度的要求。本次設(shè)計(jì)采用DS1302芯片。</p><p>　　2.3.1

63、DS1302的性能特性</p><p>　　1．實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月以及帶閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)；</p><p>　　2．用于高速數(shù)據(jù)暫存的31×8位RAM</p><p>　　3．最少引腳的串行I/O；</p><p>　　4．2.5～5.5V電壓工作范圍；</p><p>　　5．用于時(shí)鐘

64、或RAM數(shù)據(jù)讀/寫的單字節(jié)或多字節(jié)（脈沖方式）數(shù)據(jù)傳送方式；</p><p><b>　　6．簡單的3線接口</b></p><p>　　7．可選的慢速充電（至Vcc1）的能力</p><p>　　DS1302時(shí)鐘芯片包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM。它經(jīng)過一個(gè)簡單的串行接口與微處理器通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月和年等

65、信息。對(duì)于小于31天的月和月末的日期自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，還包括閏年校正的功能。時(shí)鐘的運(yùn)行可以采用24h或帶AM（上午）/PM（下午）的12h格式。采用三線接口與CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302有主電源/后備電源雙電源引腳：Vcc1在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供電源，并提供低功率的電池備份；Vcc2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運(yùn)用方式中Vcc1連接到備份電，以便在沒有主電源的情況下能

66、保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302由Vcc1或Vcc2中較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電；當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。</p><p>　　2.3.2 DS1302數(shù)據(jù)操作原理</p><p>　　DS1302在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把RST腳置為高電平，然后把8位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿

67、被輸出。無論是讀周期還是寫周期，開始8位指定40存器中哪個(gè)將被訪問到。在開始8個(gè)時(shí)鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后，另外的始終周期在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時(shí)寫入數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為8加8，在多字節(jié)方式下為8加字節(jié)數(shù)，最大可達(dá)248字?jǐn)?shù)。</p><p>　　如果在傳送過程中置RST腳為低電平，則會(huì)中止本次數(shù)據(jù)傳送，并且I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≧ 2.5V之前，RST腳必須

68、保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。DS1302的引腳和控制字如圖2.6所示。</p><p>　　圖2.6 DS1302的控制字</p><p>　　DS1302的控制字如圖2.6所示。控制字節(jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1；如果它為0。則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。位6如果為0。則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)；為1表示存取RAM數(shù)據(jù)。位5～1（A4～A0）指示操

69、作單元的地址。最低有效位（位0）如為0，表示要進(jìn)行寫操作；為1表示進(jìn)行讀操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出。</p><p>　　為了提高對(duì)32個(gè)地址的尋址能力（地址/命令位1～5 = 邏輯1），可以把時(shí)鐘/日歷或RAM寄存器規(guī)定為多字節(jié)（burst）方式。位6規(guī)定時(shí)鐘或RAM，而位0規(guī)定讀或?qū)憽Ｔ跁r(shí)鐘/日歷寄存器中的地址9～31或RAM寄存器中的地址31不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在多字節(jié)方式中，讀或?qū)憦牡刂?的位0開

70、始。必須按數(shù)據(jù)傳送的次序?qū)懽钕鹊?個(gè)寄存器。但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫RAM時(shí)，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有31字節(jié)，不管是否寫了全部31字節(jié)，所寫的每一字都將傳送至RAM。</p><p>　　DS1302的引腳功能圖</p><p>　　圖2.7 DS1302引腳功能</p><p>　　DS1302共有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BC

71、D碼形式。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見圖2.8，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。</p><p>　　時(shí)鐘暫停：秒寄存器的位7定義位時(shí)鐘暫停位。當(dāng)它為1時(shí)，DS1302停止振蕩，進(jìn)入低功耗的備份方式。通常在對(duì)DS1302進(jìn)行寫操作時(shí)（如進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整程序），停止振蕩。當(dāng)它為0時(shí)，時(shí)鐘將開始啟動(dòng)。</p><p>　　AM-PM/12-24[小]時(shí)方式：[小]時(shí)寄存器的位7定義為12或24[

72、小]時(shí)方式選擇位。它為高電平時(shí)，選擇12[小]時(shí)方式。在此方式下，位5是AM/PM位，此位是高電平時(shí)表示PM，低電平表示AM。在24[小]時(shí)方式下，位5為第二個(gè)10[小]時(shí)位（20～23h）。</p><p>　　圖2.8 內(nèi)部寄存器地址和內(nèi)容</p><p>　　DS1302的晶振選用32.768kHz，電容推薦值為6pF，因?yàn)檎袷庮l率較低，也可以不接電容，對(duì)記時(shí)精度影響不大。</

73、p><p>　　2.3.3 時(shí)鐘模塊的數(shù)據(jù)連接</p><p>　　設(shè)計(jì)中時(shí)鐘模塊，DS1302的X1、X2間接晶振起時(shí)鐘振蕩作用。復(fù)位端RST接89C51的P1.5，串行數(shù)據(jù)輸入端SCLK接P1.6，數(shù)據(jù)雙向輸入、輸出端I\O接P1.7</p><p>　　圖2.9 時(shí)鐘模塊的數(shù)據(jù)連接</p><p><b>　　2.4 溫度模塊

74、</b></p><p>　　多功能數(shù)字時(shí)鐘擁有實(shí)時(shí)溫度顯示功能，由單片機(jī)將溫度傳感器數(shù)據(jù)控制輸出由液晶顯示。本次設(shè)計(jì)采用溫度傳感器是DS18B20.</p><p>　　2.4.1 DS18B20的性能特性</p><p>　　1.1 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。<

75、/p><p>　　1.2 測溫范圍 －55℃～＋125℃，固有測溫分辨率0.5℃。</p><p>　　1.3 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，如果數(shù)量過多，會(huì)使供電電源電壓過低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫</p><p>　　1.4 工作電源: 3~5V/DC</p><p>　　1.5

76、 在使用中不需要任何外圍元件</p><p>　　1.6 測量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送</p><p>　　1.7 不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6 </p><p>　　1.8 適用于DN15~25, DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫</p><p>　　1.9 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2”

77、任選</p><p>　　1.10 PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。</p><p><b>　　2：應(yīng)用范圍</b></p><p>　　2.1 該產(chǎn)品適用于冷凍庫，糧倉，儲(chǔ)罐，電訊機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測溫和控制領(lǐng)域</p><p>　　2.2 軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)，等狹小空間工

78、業(yè)設(shè)備測溫和控制。</p><p>　　2.3 汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。</p><p>　　2.5 供熱/制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測溫和控制</p><p><b>　　3：產(chǎn)品型號(hào)與規(guī)格</b></p><p>　　型 號(hào) 測溫范圍 安裝螺紋 電纜長度 適用管道</p&

79、gt;<p>　　TS-18B20 -55~125 無 1.5 m </p><p>　　TS-18B20A -55~125 M10X1 1.5m DN15~25</p><p>　　TS-18B20B -55~125 1/2”G 接線盒 DN40~ 60</p><p>　　2.4.2 DS18B20數(shù)據(jù)操作原理</p><p&g

80、t;　　DS18B20的引腳功能圖</p><p>　　圖2.8 DS18B20的引腳功能</p><p>　　獨(dú)特的一線接口，只需要一條口線通信 多點(diǎn)能力，簡化了分布式溫度傳感應(yīng)用 無需外部元件 可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3.0 V至5.5 V 無需備用電源 測量溫度范圍為-55℃至+125℃。</p><p>　　溫度傳感器可編程的分辨率為9~12位 溫度轉(zhuǎn)

81、換為12位數(shù)字格式最大值為750毫秒 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置 應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)電子產(chǎn)品溫度計(jì)，或任何熱敏感系統(tǒng)</p><p>　　描述該DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)提供9至12位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù)。信息被發(fā)送到/從DS18B20 通過1線接口，所以中央微處理器與DS18B20只有一個(gè)一條口線連接。為讀寫以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源。 因?yàn)槊恳粋€(gè)DS18B20

82、的包含一個(gè)獨(dú)特的序號(hào)，多個(gè)ds18b20s可以同時(shí)存在于一條總線。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。它的用途很多，包括空調(diào)環(huán)境控制，感測建筑物內(nèi)溫設(shè)備或機(jī)器，并進(jìn)行過程監(jiān)測和控制。</p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。該裝置信號(hào)線高的時(shí)候，內(nèi)部電容器 儲(chǔ)存能量通由1線通信線路給片子供電，而且在低電平期間為片子供

83、電直至下一個(gè)高電平的到來重新充電。 DS18B20的電源也可以從外部3V-5 .5V的電壓得到。</p><p>　　DS18B20采用一線通信接口。因?yàn)橐痪€通信接口，必須在先完成ROM設(shè)定，否則記憶和控制功能將無法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）讀ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳過ROM， 5 ）報(bào)警檢查。這些指令操作作用在沒有一個(gè)器件的64位光刻ROM序列號(hào)，可以在掛在一

84、線上多個(gè)器件選定某一個(gè)器件，同時(shí)，總線也可以知道總線上掛有有多少，什么樣的設(shè)備。</p><p>　　若指令成功地使DS18B20完成溫度測量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DS18B20的存儲(chǔ)器。一個(gè)控制功能指揮指示DS18B20的演出測溫。測量結(jié)果將被放置在DS18B20內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀內(nèi)容的片上存儲(chǔ)器。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL都有一字節(jié)EEPROM 的數(shù)據(jù)。如果DS18B20不使用報(bào)警檢查指令，這些

85、寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。寫TH,TL指令以及配置字節(jié)利用一個(gè)記憶功能的指令完成。通過緩存器讀寄存器。所有數(shù)據(jù)的讀，寫都是從最低位開始。</p><p>　　DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： </p><p>　　（1）光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開

86、始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。</p><p>　?。?） DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形

87、式表達(dá)，其中S為符號(hào)。</p><p>　　2.4.3 溫度模塊的數(shù)據(jù)連接</p><p>　　在設(shè)計(jì)中，溫度傳感器DS18B20的數(shù)據(jù)端口DQ與單片機(jī)89C51的P3.0。單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)送入顯示模塊進(jìn)行溫度顯示。</p><p>　　圖2.10 溫度模塊及鍵盤接口模塊連接圖</p><p>　　2.5 電源轉(zhuǎn)換模塊</p>

88、<p>　　日常用到的都是220V的交流電源，所以，需要用變壓器將其轉(zhuǎn)換為線路設(shè)計(jì)中所用到的直流電源。此轉(zhuǎn)換后的直流電源為+12V,而線路設(shè)計(jì)中許多芯片所用到的電壓為+5V,因此,還需有12V到5V的轉(zhuǎn)換電路。此轉(zhuǎn)換采用7805（三端穩(wěn)壓器）來完成，轉(zhuǎn)換圖如下：</p><p>　　圖2.11 7805電壓轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　當(dāng)Vin>5V時(shí)，Vout端可得到穩(wěn)

89、定的5V電壓。</p><p><b>　　2.6 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章通過對(duì)設(shè)計(jì)思想的介紹，分別對(duì)主控制模塊、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、溫度模塊以及電源轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行分析闡述。對(duì)各模塊所需的芯片、元器件進(jìn)行介紹。</p><p>　　3 電路仿真與制作</p><p><b>　　

90、電路仿真</b></p><p>　　電路圖的繪制通過Proteus7.4完成。Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機(jī)，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。</p><p><b>　　該軟件的特點(diǎn)：</b></p><p>　?、?全部

91、滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。</p><p>　?、诰哂心M電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS-232動(dòng)態(tài)仿真、C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。</p><p>　　③ 目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系

92、列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。</p><p>　?、?支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 ，可仿真51、AVR、PIC。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)模塊化思想，繪制電路圖如圖3.1：</p><p>　　圖3.1 多功能數(shù)字時(shí)鐘電路圖</p&

93、gt;<p><b>　　電路板制作</b></p><p>　　Proteus組合了高級(jí)原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。因此用 Proteus制作PCB板。完成后將芯片焊接到對(duì)應(yīng)的位置上。檢查線路，看是否焊接出現(xiàn)短路情況。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></

94、p><p>　　本章主要介紹本次設(shè)計(jì)中在Proteus軟件中進(jìn)行的電路圖的繪制，軟件的仿真，PCB板的制作。</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)部分</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)用Keil編程軟件進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。Keil軟件是目前最流行的開發(fā)MCS-51 系列單片機(jī)軟件，近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil。Keil提供了包括C

95、 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和仿真調(diào)試器在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。Keil支持匯編語言和C語言的程序設(shè)計(jì)，易學(xué)易用。</p><p>　　4.1 時(shí)鐘程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　因?yàn)槭褂昧藭r(shí)鐘芯片DS1302，陽歷程序只需要從DS1302各寄存器中讀出年、周、月、日、小時(shí)、分、秒等數(shù)據(jù)，再處理既可。對(duì)其進(jìn)行初始化，然后從DS1302中讀出數(shù)據(jù)，再經(jīng)

96、過處理后，送給顯示緩存單元。時(shí)鐘程序流程圖見圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 時(shí)鐘程序流程圖</p><p>　　DS18B20芯片程序設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)主要包括C程序主函數(shù)、DS18B20復(fù)位函數(shù)、DS18B20寫字節(jié)函數(shù)、DS18B20讀字節(jié)函數(shù)、溫度計(jì)算轉(zhuǎn)換函數(shù)和顯示函數(shù)等,系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4.2所示。</p&

97、gt;<p>　　圖4.2 DS18B20芯片程序流程圖</p><p>　　4.3 液晶程序模塊</p><p>　　時(shí)鐘需顯示時(shí)間、溫度。以上兩個(gè)模塊都需將數(shù)值送顯示模塊。</p><p>　　液晶的一般初始化過程：</p><p><b>　　延時(shí)15mS</b></p><p&

98、gt;　　寫指令38H（不檢測忙信號(hào)）</p><p><b>　　延時(shí)5mS</b></p><p>　　寫指令38H（不檢測忙信號(hào)）</p><p><b>　　延時(shí)5mS</b></p><p>　　寫指令38H（不檢測忙信號(hào)）</p><p>　　以后每次寫指令、讀/

99、寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號(hào)</p><p>　　寫指令38H：顯示模式設(shè)置</p><p>　　寫指令08H：顯示關(guān)閉</p><p>　　寫指令01H：顯示清屏</p><p>　　寫指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置</p><p>　　寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置</p><p>　　void

100、 en_toggle()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　en=0;</b></p><p>　　//_nop_();</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　en=

101、1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　// _nop_();</p><p><b>　　en=0;</b></p><p>　　} //液晶延時(shí)</p><p><b>　　4.

102、4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了本次設(shè)計(jì)的軟件部分的設(shè)計(jì)思想，即時(shí)鐘程序與溫度轉(zhuǎn)換顯示程序。</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間（顯示格式為時(shí)時(shí)：分分：秒秒，24小時(shí)制），可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，具有鬧鐘時(shí)間設(shè)置、鬧鐘開/關(guān)、止鬧功能，能夠?qū)r(shí)鐘所在的環(huán)境溫度

103、進(jìn)行測量并顯示。設(shè)計(jì)以硬件軟件化為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮單片機(jī)功能，大部分功能通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。</p><p>　　基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)具有顯示準(zhǔn)確、直觀、易于調(diào)整等特點(diǎn)，單片機(jī)所被占用的I/O口不多，因此系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性。電子時(shí)代已經(jīng)到來。做為新時(shí)代的我們，更應(yīng)該提高自身能力，適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展。知識(shí)來自實(shí)踐，多去生活中探詢所需要的。對(duì)于上述所提到的研究課題，我們應(yīng)盡量考慮到

104、人的因素，增強(qiáng)時(shí)鐘的實(shí)用性和操作性，為使用者提供切實(shí)的方便，營造一種舒適的生活氛圍。所以，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該從多方面、多角度去考慮問題，而且應(yīng)該進(jìn)一步提高時(shí)鐘的質(zhì)量。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉建英.基于單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2005，1. </p><p>　　[2]余永權(quán).

105、ATMEL89 系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[3]李廣弟等.單片機(jī)基礎(chǔ)，北京航空航天大學(xué)出版社，2001 </p><p>　　[4]郁有文，常健，程繼紅.傳感器原理及工程應(yīng)用[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.7</p><p>　　[5]張韻華． 符號(hào)計(jì)算系統(tǒng)Mathematica教程[M]． 北京：科學(xué)

106、出版社.2001</p><p>　　[6]張國營，陳締纓． 傳感器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心.2008</p><p>　　[7] 張曄，王玉民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].高等教育出版社，2006.</p><p>　　[8]李光飛.單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)[M]. 北京:航空航天大學(xué)業(yè)出版社, 2005.</p><p>

107、;　　[9]樓燃苗,李光飛. 51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M]. 北京:航空航天大學(xué)業(yè)出版社, 2003.</p><p>　　[10]馬忠梅等. 單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M]. 北京:航空航天大學(xué)業(yè)出版社, 1999.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先，感謝學(xué)校三年來對(duì)我的培養(yǎng)。本課題的前期準(zhǔn)備以

108、及整個(gè)設(shè)計(jì)過程是在XX老師的悉心指導(dǎo)下完成的，她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、全身心投入工作的精神以及對(duì)學(xué)生盡心盡力的態(tài)度給了我極大的幫助與鼓勵(lì)，使我受益匪淺，在此謹(jǐn)對(duì)XX老師表示崇高的敬意和衷心的感謝!</p><p>　　附錄 多功能數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)程序</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#include<

109、;intrins.h></p><p>　　#include<math.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit rs=P2^0;</p><p>　　sbit

110、 rw=P2^1;</p><p>　　sbit en=P2^2;</p><p>　　sbit reset=P1^5;</p><p>　　sbit sclk=P1^6;</p><p>　　sbit io=P1^7;</p><p>　　sbit DQ=P3^0;</p><p>　　ui

111、nt tvalue;//溫度值//</p><p>　　uchar tflag;//溫度正負(fù)標(biāo)志//</p><p>　　unsigned int disdata[4];</p><p>　　unsigned char led_seg[10]</p><p>　　={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF

112、8,0x80,0x90};//顯示段碼</p><p>　　uchar str1[]={"date: "};</p><p>　　uchar str2[]={"time: "};</p><p>　　uchar init[]={0x00,0x10,0x16,0x05,0x08,0x03,0x09};//秒，分，時(shí)，日，月，星期

113、，年</p><p>　　void delay()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar j;</b></p><p>　　for(j=250;j>0;j--);</p><p><b>　　}</b>&l

114、t;/p><p>　　//-------------------液晶模塊-----------------//</p><p>　　void en_toggle()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　en=0;</b></p><p>　　//_

115、nop_();</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　en=1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　// _nop_();</p><p><b>　　

116、en=0;</b></p><p>　　} //注意必須加延時(shí)，否則會(huì)出問題的</p><p>　　void is_ready()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0=0x00;//設(shè)置為輸入口 //注意：現(xiàn)實(shí)中應(yīng)該送0xff</p><