【正文】 讀取溫度指令 等。 時(shí)鐘芯片采用 DS12C887 ， DS12C887 為 24 腳雙列直插式時(shí)鐘芯片，為了能夠使其正常工作，要學(xué)習(xí)其中的寄存器格式、寄存器特殊位作用、讀取時(shí)間寄存器數(shù)據(jù)、寫入時(shí)間寄存器數(shù)據(jù)等。 DS12C887 時(shí)鐘芯片內(nèi)部有集成備用電源，所以，有掉電保護(hù)作用，大概能用上十年之久。 顯示器件選用 12864 液晶模塊，由于液晶模塊在寫入指令或數(shù)據(jù)后，要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能完成內(nèi)部動(dòng)作，所以，對(duì)其讀寫控制時(shí)要有必要的延時(shí)，以等待液晶模塊完成內(nèi)部動(dòng)作，才能使寫入的數(shù)據(jù)或指令有效。帶字庫(kù)型液晶模塊有基本指令集和擴(kuò)充指令集，本設(shè)計(jì) 不需要顯示圖片，所以，采用基本指令集。在時(shí)間設(shè)定環(huán)節(jié)，要有設(shè)定提示，本系統(tǒng)以游標(biāo)閃爍方式提示用戶當(dāng)前所修改的數(shù)據(jù)。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 設(shè)計(jì)要求與方案論證 設(shè)計(jì)要求 基本要求： （ 1）具有顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等功能； （ 2）萬(wàn)年歷具有閏月識(shí)別顯示功能，并能顯示農(nóng)歷年，月，日， 12 生肖； （ 3）具備年、月、日、星期、時(shí)、分、秒校準(zhǔn)功能和日期的查詢功能； （ 4）具備節(jié)日提醒、鬧鐘功能； （ 5）具備溫度顯示功能； （ 6）具備溫度上下限報(bào)警； 方案論證 控制部分方案 設(shè)計(jì) 一般針對(duì)萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)控制部分 可 采 用編程邏輯器件。 如 采用 ALTERA 公司的FLEX10K 系列 PLD 器件。 這種設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)清晰，各個(gè)模塊 的 硬件上設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，控制與顯示的模塊間的連接也比較方便。但是考慮到本設(shè)計(jì)的 要求 ， EDA 在功能擴(kuò)展上比較受局限，而且 EDA 占用的資源也相對(duì)多一些。 ，所以利用 PLD 器件對(duì)于未來(lái)功能的拓展受到較大的局限 。 另一方案可以采用 編程邏輯器件 設(shè)計(jì)，但是 成本 較高，不適合家用市場(chǎng)的推廣 。 另外萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)可以采 用單片機(jī)設(shè)計(jì) ， 8 位單片機(jī)有豐富的中斷源和時(shí)基，方便設(shè)計(jì)。它的準(zhǔn)確度相當(dāng)高，并且 C 語(yǔ)言和匯編兼容的編程環(huán)境也很方便來(lái)實(shí)現(xiàn)一些遞歸調(diào)用。 I/O 口功能也比較強(qiáng)大，方便使用。用 8 位單片機(jī)做控制器最有特色的就是它的可編程音頻處理，可完成語(yǔ)音的錄制播放和識(shí)別。這些都方便對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行擴(kuò)展，使設(shè)計(jì)更加完善。成本也相對(duì)低一些 ，所以本次設(shè)計(jì)選用 8 位單片機(jī)設(shè)計(jì)。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 顯示部分的 設(shè)計(jì) 方案一： LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描。相對(duì)于液晶顯示比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但液晶顯示比數(shù)碼管顯示美觀， LED 數(shù)碼管在操作上比較繁瑣。 方案二： 點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示。點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示對(duì)于顯示文字比較適合，如采用在顯示數(shù) 字顯得太浪費(fèi)，且價(jià)格也相對(duì)較高，所以也不用此種作為顯示。 方案三： 液晶顯示方式。采用液晶顯示屏 12864，顯示功能強(qiáng)，效果直觀，并且可以顯示漢字，方 便操作。 所以本次設(shè)計(jì)選擇 12864 液晶顯示屏。 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證 方案一： 采用 AT89C52，片內(nèi) ROM 全都采用 Flash ROM；同時(shí)也與 MCS52 系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為 8KB ROM 存儲(chǔ)空間，同樣具有 89S51 的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，但是在下載程序時(shí)要用專門的下載器，此下載器價(jià)格不菲，作為學(xué)生的我們?yōu)榱斯?jié)約成 本，最好不要選用。 方案二： 采用 STC89C52 芯片作為硬件核心，采用 Flash ROM，內(nèi)部具有 8KB ROM 存儲(chǔ)空間，而且與 MCS52 系列單片機(jī)完全兼容，且具有在線編程可擦除技術(shù)，能通過(guò) MAX232 和串口對(duì)單片機(jī)下載程序，硬件簡(jiǎn)單，操作方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 所以選擇采用 STC89C52 作為主控制系統(tǒng)。 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 方案一： 直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差 較大。所以不采用此方案。 方案二： 采用 DS12C887 時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘， DS12C887 芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高，工作電壓 ～ 范圍內(nèi)，具有掉電保護(hù)功能和鬧鐘識(shí)別。 所以本次設(shè)計(jì)采用 DS12C887 時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘。 溫度傳感器的選擇方案和論證 方案一： 傳統(tǒng)的溫度傳感器，讀出來(lái)的數(shù)據(jù)要通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換才能送入單片機(jī)內(nèi)，硬件電路復(fù)雜，而且精度不高。 方案二： 采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，它是數(shù)字式溫度 傳感器，具有測(cè)量精度高，電路連接簡(jiǎn)單特點(diǎn)，此類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使用 與DS18B20 的 I/O 口連接加一個(gè)上拉電阻 ,Vcc 接電源 ,Vss 接地。 所以本次設(shè)計(jì)采用 數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 實(shí)現(xiàn)溫度采集。 電源的選擇方案 單片機(jī)的電壓范圍是 — ；時(shí)鐘芯片 DS12C887，當(dāng)電壓輸入為 +5V時(shí)，用戶可以訪問(wèn) DS12C887 內(nèi) RAM 中的數(shù)據(jù)，并可對(duì)其進(jìn)行讀 /寫操作；當(dāng)電壓輸入小于 + 時(shí)，禁止用戶對(duì)內(nèi)部 RAM 進(jìn)行讀 /寫操作，此時(shí)用戶不能正確獲取芯片 內(nèi)的時(shí)間信息；溫度傳感器的電壓范圍是 — ，所以本次設(shè)計(jì)采用的是用三節(jié)七號(hào)干電池，提供 電壓，方便快捷，也減少板子的空間，方便設(shè)計(jì)。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 電路的設(shè)計(jì)框圖 本設(shè)計(jì)的總體框架如圖 ，系統(tǒng)包括：主控制模塊、時(shí)鐘模塊、顯示模塊、鍵盤操作模塊和報(bào)警模塊等六部分。 以下簡(jiǎn)單說(shuō)明各部分的功能和選擇的芯片 采用 STC89C52作為主控制系統(tǒng)，采用 DS12C887提供 時(shí)鐘，采用 12864液晶顯示作為顯示部分， DS18B20溫度傳感作為溫度采集系統(tǒng)，采用四按鍵調(diào)整系統(tǒng) 和蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)如。 圖 電路的設(shè)計(jì)框圖 主要單元電路的設(shè)計(jì) 本次電路設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)主控電路設(shè)計(jì)；復(fù)位電路設(shè)計(jì)；晶振電路設(shè)計(jì)；溫度傳感器電路設(shè)計(jì)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)；顯示電路設(shè)計(jì)以及按鍵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 單片機(jī)主控電路設(shè)計(jì) （ 1） STC89C52 的簡(jiǎn)介 STC89C52 是一種低功耗，高性能的 CMOS 8 位微處理器，內(nèi)部有 8K 字節(jié)的閃 速 PEROM ，與 MCS51 系列的引腳及指令兼容， FLASH 系列存儲(chǔ)器為快速擦 蜂鳴器報(bào)警模塊 STC89C52主控制模塊 鍵盤模塊 DS18B20 溫度模塊 128*64 液晶顯示模塊 DS12C887 時(shí)鐘模塊 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 寫存貯器。相對(duì)于 MCS51 系列芯片而言，其特點(diǎn)如下： ? 可擦寫 1000 次 ? 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33MHz ? 32 根可編程 I/O 口線 ? 內(nèi)部 RAM 為 256 字節(jié) ? 兩個(gè) 16 位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ? 8 個(gè)中斷源 STC89C52 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中斷口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 2 個(gè)讀寫口線，STC89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 （ 2） STC89C52 芯片的管腳、引線與功能 引腳信號(hào)介紹： ? ～ ： P0 口 8 位雙向口線 ? ～ ： P1 口 8 位雙向口線 ? ～ ： P2 口 8 位雙向口線 ? ～ ： P3 口 8 位雙向口線 EA 訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)：當(dāng) EA 信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ) 器；而當(dāng) EA 信號(hào)為高電平時(shí)，則對(duì) ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。 ALE 地址鎖存控制信號(hào)：在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， ALE 用于控制把 P0 口輸出低 8 位地址鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。此外由于 ALE 是以晶振六分之一的固定頻率輸出的正脈沖，因此可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖作用。 PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選取通信號(hào)：在讀外部 ROM 時(shí) PSEN 有效（ 低電平），以實(shí)現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作。 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體引線端：當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于拉外部的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 RST 復(fù)位信號(hào)：當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。 VSS：地線 VCC： +5V 電源 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 單片機(jī)的 IO 端口使用情況如表 31: 表 31 單片機(jī)的 IO 端口使用情況 引腳號(hào) IO 端口與外圍電路的連接 ～ 與液晶顯示屏 12864 的數(shù)據(jù)線相連 ～ 與時(shí)鐘芯片 DS12C887 的數(shù)據(jù)線相連 與時(shí)鐘芯片 DS12C887 的數(shù)據(jù)選通 DS 相連 與時(shí)鐘芯片 DS12C887 的讀寫輸入 RW 相連 與時(shí)鐘芯片 DS12C887 的地址選通輸入 AS 相連 與時(shí)鐘芯片 DS12C887 的片選信號(hào) CS 相連 與液晶顯示屏 12864 的使能端 E 相連 與液晶顯示屏 12864 的讀寫端 RW 相連 與液晶顯示屏 12864 的數(shù)據(jù)命令選擇端 RS 相連 與功能設(shè)置鍵相連 與確認(rèn)鍵相連 與液晶顯示屏 12864 的串并口選擇端 PSB 相連 與蜂鳴器的控制端相連 與加鍵相連 與減鍵相連 與 DS18B20 的數(shù)據(jù)端 DQ 相連 時(shí)鐘振蕩電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格運(yùn)作。 （ 1）時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。電容器 C1 和 C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值的范圍在 5pF30pF,典型值為 30pF。晶振的頻率通常選擇兩種6MHz 和 12MHz。只要在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接晶體振蕩器就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào) ,本次設(shè)計(jì)采用的是 12MHz 的晶振。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 （ 2）時(shí)鐘振蕩電路如圖 所示： 圖 時(shí)鐘振蕩電路 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)常見(jiàn)的復(fù)位電路通常單片機(jī)復(fù)位電路有兩種：上電復(fù)位電路和按鍵復(fù)位電路。上電復(fù)位電路是為了保證單片機(jī)上電時(shí)復(fù)位操作設(shè)計(jì)的電路，保證單片機(jī)上電后立即進(jìn)入規(guī)定的復(fù)位狀態(tài)。它是利用電容充電的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按鍵復(fù)位電路不僅具有上電復(fù)位電路的功能，同時(shí)操作比上電復(fù)位電路的操作要簡(jiǎn)單得多。如果要實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能的話，只要按下 RST 鍵即可。它主要是利用電阻的分壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在此設(shè)計(jì)中，采用按鍵復(fù)位電路，其電路圖如圖 所示： 圖 復(fù)位電路 復(fù)位電路工作原理： 單片機(jī)復(fù)位的條件是當(dāng) RST 引腳的高電平保持足夠的時(shí) 間（ 2 個(gè)機(jī)器周期）時(shí)，單片機(jī)才可以進(jìn)行復(fù)位操作。此設(shè)計(jì)中 VCC 上電時(shí)， C4 充電，在 10k 電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后， C4 充滿， 10k 電阻上電流降為零，電壓也為零，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下 按鍵 、 C4 放電。 按鍵 松開(kāi) ， C4 又充電，在 10k 電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。 溫度傳感器電路設(shè)計(jì) 溫度傳感器的種類眾多， DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器適合在應(yīng)用與高精度、高可靠性的場(chǎng)合。 DS18B20 的主要特點(diǎn)：超小的體積，超低的硬件鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 開(kāi)銷，抗干擾能力強(qiáng) ，精度高。 DS18B20 的主要特征： ? 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出 ? 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信 ? 最高 12 位分辨率，精度可達(dá)土 攝氏度 ? 12 位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750 毫秒 ? 可選擇寄生工作方式 ? 檢測(cè)溫度范圍為 – 55176。 C ~+125176。 C (– 67176。 F ~+257176。 F) ? 內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能 ? 64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接 ? 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng) DS18B20 工作原理及應(yīng)用： DS18B20 的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而提高抗干擾