【正文】 的利用之一，跟著傳感器在出產(chǎn)和糊口中的加倍普遍的利用。為確保平日做事的順利，重要問題是增強出產(chǎn)車間內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測任務(wù)，但傳統(tǒng)的方式過于粗拙，經(jīng)由過程人工舉行檢測，對不符合溫度和濕度請求的庫房舉行透風(fēng)、去濕和降溫等任務(wù)。這類人工測試方式費時吃力、效力低，且測試的溫度及濕度偏差大，隨機性大。溫濕度傳感器有電阻式濕敏元件、電容式濕敏元件，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，要長期暴露在待測環(huán)境中濕敏元件，其測量精度及長期穩(wěn)定性很容易被污染而影響。目前，溫濕度的測量技術(shù)在常溫條件下已經(jīng)很成熟，而且正在更加快速的發(fā)展。但人們對它的期望越來越高，要為現(xiàn)代人提供更好的更便利的舉措措施就需要從單片機入手，統(tǒng)統(tǒng)向著數(shù)字化，智能化的目的成長。在成長過程當(dāng)中，以單片機為焦點的溫濕度控制系統(tǒng)成長為體積小、操縱簡略、量程寬、機能不變、丈量精度高，等諸多長處在生產(chǎn)的方方面面實現(xiàn)著至關(guān)重要的角色。在日常生活和自動控制系統(tǒng)中，時常會遇到對時間和溫濕度實時監(jiān)控的需求。這就給具有多種功能的時鐘提供了市場，也有了市場開發(fā)的前景。本文給出了一種基于單片機實現(xiàn)帶溫度檢測的電子時鐘的設(shè)計方法和實現(xiàn)過程。2 元件介紹STC89C52是一種低電壓，高性能COMOS8的微處理器，具有8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器，俗稱單片機。采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制作該器件。無需編程器，表1給出了其主要功能。表1 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率024MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能STC89C52各管腳如圖1所示。圖1 STC89C52的PDIP管腳封裝①主電源引腳(2根)VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源VSS(Pin20)：接地線②外接晶振引腳(2根)XTAL0(Pin18)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端③控制引腳(4根)ALE/(Pin30)：地址鎖存允許信號(Pin29)：外部存儲器讀選通信號/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。④可編程輸入/輸出引腳(32根)P0口(Pin39～Pin32)：P0端口是一個8位三態(tài)雙向I/O端口，在訪問外部存儲器時，它是分時作低8位地址線和8位雙向數(shù)據(jù)總線用。P1口(Pin1～Pin8)：P1端口帶內(nèi)部上拉電作為輸入時，端口鎖存器置1阻的8 位雙向部信號電流。P1端口能I/O端當(dāng)P1端口作為輸口。拉低的引腳會輸出一個對P1每一個端口它的寫1時，P1端口被內(nèi)都可定義為輸入或輸出線，、這時可以作為輸入口。入端口時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL負載，引腳特殊的功能。P1引腳第二功能 ：定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入，時鐘輸出 ：定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制 ：MOSI（在線系統(tǒng)編程時用到） ：MISO（在線系統(tǒng)編程時用到） ：SCK（在線系統(tǒng)編程時用到）P2口(Pin21～Pin28)：當(dāng)作為一般I/O使用時，可直接連外部I/O設(shè)備，能驅(qū)動4個LSTTL負載。P3口(Pin10～Pin17)：P3端口當(dāng)作為輸入時（第所示。在f功能口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位準雙向I/O 端口部拉低的P3端口會因為內(nèi)部電阻上拉而輸出電流。P3口亦作為STC89C52特殊P3二功能）使用，如下端口寫入1時部上拉電阻拉為高電平，可用做輸入口，P3端口被內(nèi)lash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。端口引腳，第二功能： RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) (外中斷0) (外中斷1) TO(定時/計數(shù)器0) T1(定時/計數(shù)器1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) DALLAS公司推出了DS1302時鐘芯片，芯片的內(nèi)部含有31字節(jié)靜態(tài)RAM，串行接口能夠與單片機進行通信。秒、分、時、日、星期、月、年的信息由日歷電路輸出，自動調(diào)整可以改變每個月的天數(shù)和閏年的天數(shù)。單片機與DS1302能通信，簡單地通過采用同步串行的方式來進行，需要用三根I/O線：串行時鐘（SCLK）、復(fù)位（）、I/O數(shù)據(jù)線。時鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達31字節(jié)的字符組方式通信。功耗非常低當(dāng)DS1302工作時，功耗小于1mW就可以保持數(shù)據(jù)和時鐘信息。 圖2 DS1302封裝圖 DS1302的外部引腳功能說明如表2所示：表2 引腳功能說明引腳功能X1，X2GND地復(fù)位I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出SCLK串行時鐘VCC1電池引腳VCC2主電源引腳移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實時時鐘以及RAM組成了DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)被分為兩種，對于單片機的程序來說，就是一種，沒有區(qū)別，就是進行讀寫操作對特定的地址。DS1302有兩個電源引腳，一個與單片機相同的5V電壓VCC引腳，還有一個充電電源引腳，這是為了保證DS1302在掉電時能夠正常工作，而重新上電后不用再調(diào)整時間。DS1302工作時，讀操作數(shù)據(jù)，為了對任何數(shù)據(jù)傳送進行初始化，需要將復(fù)位腳（）置為高電平時輸出且將8位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，把命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期可以訪問，寫操作時輸出數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8，前8位指定訪問地址，（8位地址+8位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為8加最多可達248的數(shù)據(jù)。對DS1302的操作就是對其內(nèi)部寄存器的操作，DS1302內(nèi)部共有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器以外的寄存器。日歷、時間寄存器及控制字如表3所示：表3 日歷、時鐘寄存器與控制字對照表寄存器名稱76543211RAM/CKA4A3A2A1A0秒寄存器1000000分寄存器1000001小時寄存器1000010日寄存器1000011月寄存器1000100星期寄存器1000101年寄存器1000110寫保護寄存器1000111慢充電寄存器1001000時鐘突發(fā)寄存器1011111DHT11數(shù)字溫濕度傳感器能夠直接輸出數(shù)字信號，因為內(nèi)含單片機具有A/D模塊，直接把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，具有非常高的可靠性與出色的穩(wěn)定性。傳感器由一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。體積小，功耗小，傳輸信號距離可以達到20米以上，具有4針單排引腳，連接方便。DHT11的供電電壓為3～。上電后，如果要越過不穩(wěn)定狀態(tài)需要等待1s，在此期間無需發(fā)送任何指令。LCD12864簡介：12864LCD顯示屏帶有中文字庫，分辨率是12864。連接簡單可以顯示圖形，工作電壓低，功率消耗低。由該模塊組成的液晶表現(xiàn)方案與同范例的圖形點陣液晶表現(xiàn)模塊比擬，硬件電路布局或表現(xiàn)法式都要簡練很多，且該模塊的價錢也略低于不異點陣的圖形液晶模塊。本章主要介紹了系統(tǒng)主要元件的基本特性，引腳功能。充分的了解各元件的工作原理以更好的實現(xiàn)整體效果。3 總體方案本次方案完成電子時鐘年、月、日、時、分、秒的表現(xiàn)及環(huán)境溫度檢測等功效的基礎(chǔ)上完成按時鬧鐘的功效。由于DS1302時鐘芯片無源，再加上一個電源才能在斷電情況運行十年以上不丟失數(shù)據(jù)，重新上電后也不需要校正時鐘。硬件電路包括單片機最小系統(tǒng)電路、DS1302實時時鐘芯片電路模塊、LCD12864液晶顯示模塊、按鍵模塊、DHT11溫濕度傳感器模塊、蜂鳴器報警電路模塊；軟件部分則是應(yīng)用例如C語言的編程實現(xiàn)對時鐘芯片進行時間數(shù)據(jù)的讀和寫，時間顯示是通過液晶顯示程序?qū)崿F(xiàn)的，通過按鍵操作實現(xiàn)功能的轉(zhuǎn)換和屏幕的切換。基于單片機系統(tǒng)的電子時鐘基本結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示：圖3 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)所需要的器件包括單片機STC89C52芯片一塊，實時時鐘芯片DS1302一塊，溫濕度傳感器DHT11一塊，液晶顯示屏LCD12864一塊，蜂鳴器一個，排針排線若干組，電容電阻若干，導(dǎo)線若干，發(fā)光二級管一個，三極管一個，按鈕5個。主要功能有三個，都由系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。時鐘芯片實現(xiàn)年、月、日、時、分、秒、星期顯示、鬧鐘功能；溫濕度測量部分實現(xiàn)環(huán)境溫濕度測量及顯示；鍵盤部分主要為時鐘和鬧鐘設(shè)置；功能整體程序流程框圖如圖4所示。 圖4 功能整體流程框圖設(shè)計流程主要是先閱讀各種與設(shè)計有關(guān)的文獻，確定主要思路畫出電路圖。在用PROTEL DXP制圖，PCB制板自動布線，如果電氣檢查無誤，購買元件，連接到各個模塊結(jié)合軟件進行調(diào)試。本章介紹的的主要內(nèi)容是系統(tǒng)的原理，功能的流程。系統(tǒng)由單片機基本系統(tǒng)，溫濕度采集模塊，時鐘模塊，報警模塊，按鍵模塊。為了更好實現(xiàn)各模塊的功能，對多個方案比較確定方案。然后對硬件和軟件分別描述。4 系統(tǒng)硬件架構(gòu)描述系統(tǒng)的硬件構(gòu)架用的是分塊描述的方式。分塊描述就是把系統(tǒng)分為各個能夠單獨工作又可以互相合作的模塊，將復(fù)雜難懂軟件程序及其電路分解，使設(shè)計容易化。本設(shè)計的電路模塊可以分為液晶顯示模塊，單片機最小系統(tǒng)模塊，時鐘模塊，溫濕度傳感器模塊，按鍵模塊，蜂鳴器報警模塊。最小系統(tǒng)晶振電路如圖5所示。圖5 晶振電路圖晶振電路的主要功能是為單片機提供一個穩(wěn)定的頻率，沒有了晶振電路單片機就無法正常工作。單片機的時鐘具有兩種工作模式，即片內(nèi)時鐘和片外時鐘模式。最小系統(tǒng)復(fù)位電路如圖6所示。圖6 復(fù)位電路圖CPU和系統(tǒng)中的其它部件都需要處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個初始狀態(tài)開始工作，這就需要單片機的復(fù)位電路來實現(xiàn)。使只要單片機的復(fù)位端RST保持高電平，單片機便保持復(fù)位狀態(tài)。單片機通常采用上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最小系統(tǒng)整體電路如圖7所示。圖7 最小系統(tǒng)電路圖本設(shè)計中的DS1302芯片SCLK,I/O,，，VSS引腳接地。時鐘模塊電路如圖8所示。圖8 時鐘模塊電路圖溫濕度傳感器DHT11的接法很簡單，VSS引腳接地。溫濕度傳感器模塊電路如圖9所示。圖9 溫濕度傳感器模塊12864LCD顯示屏帶有中文字庫，分辨率是12864。連接簡單可以顯示圖形，工作電壓低，功率消耗低。由該模塊組成的液晶表現(xiàn)方案與同范例的圖形點陣液晶表現(xiàn)模塊比擬，硬件電路布局或表現(xiàn)法式都要簡練很多，液LCD12864的DB0DB7引腳與STC89C52芯片