【正文】 ............................ 1 本系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能 .......................................... 1 第二章 總體方案論證與設(shè)計 ...................................... 2 主控模塊的選 型和論證 .......................................... 2 顯示模塊的選型和論證 .......................................... 2 時鐘芯片的選型和論證 .......................................... 2 溫度檢測模塊的選型和論證 ...................................... 3 整點報時模塊的選型和論證 ...................................... 3 電源模塊 ...................................................... 3 系統(tǒng)整體設(shè)計概述 .............................................. 3 第三章 .系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 ........................................ 5 主控模塊 ...................................................... 5 單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計 ...................................... 5 LCD 液晶顯示器簡介 ............................................ 6 液晶原理介紹 .............................................. 6 液晶模塊簡介 .............................................. 6 液晶顯示部分與 STC89C52 的接口 ............................. 6 鍵盤模塊設(shè)計 .................................................. 7 蜂鳴器模塊設(shè)計 ................................................ 8 時鐘模塊的設(shè)計 ................................................ 8 溫度檢測模塊設(shè)計 ............................................. 10 溫度傳感器工作原理 ....................................... 10 DS18B20 硬件電路設(shè)計 ..................................... 11 語音模塊設(shè)計 ................................................. 11 第四章 .系統(tǒng)軟件設(shè)計 ........................................... 12 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計 ............................................. 12 程序設(shè)計原理 ................................................. 16 ................................................... 18 硬件調(diào)試 ..................................................... 18 軟件調(diào)試 ..................................................... 18 參考文獻 ..................................................... 20 致謝 ........................................................ 21 附錄 ........................................................ 22 系統(tǒng)整體原理圖 ............................................... 22 系統(tǒng) PCB 圖 ................................................... 22 元件清單 ..................................................... 24 系統(tǒng)源程序 ................................................... 25 1 第一章 緒論 目的和意義 現(xiàn)代社會已經(jīng)邁上了信息化的步伐，微電子技術(shù)的發(fā)展也越來越快，單片機的運用也日漸廣泛。單片機通過讀取 DS1302的信息后通過 LCD1602 顯示在液晶屏幕上面。本設(shè)計包含 4 個按鍵，編號分別為 4，每個按鍵的功能分別為功能選擇、光標(biāo)移動、加按鍵以及減按鍵，可以設(shè)置鬧鐘，當(dāng) DS1302 上面的時間跟單片機所設(shè)定的鬧鐘時間一致后，單片機可以驅(qū)動蜂鳴器進行鬧鈴提醒。無論是通信業(yè)的學(xué)生，老師或者是研發(fā)人員，對于單片機的運用均青睞有加，因此單片機已成為研發(fā)人員必須掌握的能力之一，而且單片機也會發(fā)展成為一個高薪行業(yè)。 本設(shè)計中的簡易燈光時鐘既是一個時間控制系統(tǒng)，又包含溫度檢測系統(tǒng)，既能準(zhǔn)確無誤的顯示出正確的高精度的時間又能檢測當(dāng)前的溫度 本文提出了 以 STC51 系列單片機為核心， 采用 DS1302 作為電子時鐘的核心芯片的設(shè)計 方案 ， 與 溫度傳感器 DS18B LED 顯示 、 時鐘芯片 DS130按鍵等模塊組成硬件 的電子電路 系統(tǒng)。能實現(xiàn)以下幾種功能： （ 1）鍵盤掃描，設(shè)計按鍵掃描程序下載到單片機，每個按鍵賦予一個功能，單片機通過掃描程序檢測用戶按鍵，確定后實現(xiàn)功能。 （ 5）系統(tǒng)還帶有測溫功能，單片機可以實時讀取 DS18B20 的溫度數(shù)據(jù)并在液晶上顯示。但芯片價格昂貴，不適合一般的設(shè)計和開發(fā)。 方案二： 使用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描， LED 數(shù)碼管雖然價格適中，最適合數(shù)字顯示，采用動態(tài)掃描的方法與單片機連接，單片機口線占用得少。 時鐘芯片的選型和論證 方案一： 用程序控制單片機實現(xiàn)時間計數(shù)。DS1302 主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，具有可編程充電和掉電保護功能，采用普通 晶振作為標(biāo)準(zhǔn)時鐘。 通過 激光調(diào)整 的 片 內(nèi)薄膜電阻，用于校準(zhǔn) 裝置 ，使該器件在 25176。因此不適用于本設(shè)計 方案二： DS18B20 數(shù)字溫度傳感器耐磨耐碰，體積小，主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而外觀 不同， DS18B20 用途廣泛，如 電纜溝測溫，機房測溫，彈藥庫測溫 、 農(nóng)業(yè)大棚測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，潔凈室測溫等場合。使用時只要根據(jù)錄音存放的位置依次讀出就能播報出當(dāng)前的重量和價格。 系統(tǒng)整體設(shè)計概述 語 音 芯 片 揚 聲 器蜂 鳴 器 模 塊主 控 模 塊單 片 機液 晶 顯 示 模 塊L C D 1 6 0 2溫 度 測 量 模 塊D S 1 8 B 2 0時 鐘 模 塊D S 1 3 0 2按 鍵 模 塊 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 本系統(tǒng)是以 STC89C52 單片機為核心，首先要對系統(tǒng)進行初始化，然后單片機對鍵盤， DS18B20 等模塊進行掃描，實現(xiàn)對鍵盤的響應(yīng)，實時顯示分鐘、秒 4 等，對 1602 液晶顯示，鬧鐘、溫度測量等功能，其中，單片機起到控制和協(xié)調(diào)各功能模塊的工作。 時 鐘 電 路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K BR A M 1 2 8 BS F R 2 1 個定 時 個 / 計 數(shù) 器 2C P U總 線 控 制中 斷 系 統(tǒng)5 個 中 斷 源2 個 優(yōu) 先 級串 行 口全 雙 工 1 個4 個 并 行 口X T A L 2 X T A L 1R S TE AA L EP S E NP 0P 1P 2P 3V s sV c c圖 STC89C52 單片機結(jié)構(gòu)框圖 單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計 12345678RESET91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40U1單片機+5V12Y212MHZ30pFC330pFC41 2 3 4 5 6 7 8 9P1 10K 排阻+5VS1SWPB10KR310uFC2+5V 6 圖 單片機最 小系統(tǒng)電路圖 圖 ，時鐘電路選用 12M的晶振，作用是為單片機提供一個時鐘基準(zhǔn)，其執(zhí)行一條指令需要一個機械周期，單片機的復(fù)位電路是讓單片機的狀態(tài)回到剛上電的狀態(tài)，因為 P0 口是一個漏極準(zhǔn)雙向的 I/O 口，所以需要上拉電阻才能正常工作。 圖 LCD1602 引腳圖 液晶 寄存器選擇控制如表 1。然后將 接口數(shù)據(jù)位設(shè)置為 8位，顯示行數(shù) 設(shè)置 為 2 行， 設(shè)定 字型為 57 點陣，然后取消光標(biāo)和字體閃爍 , 顯示設(shè)置為整體 顯示 ，最后設(shè)置為正向增量方式且不移位。其中按鍵還可以設(shè)置鬧鐘 ，重置時間等功能。本處選用的是 8550 三極管，它是一個 PNP 型的三極管，當(dāng)基極給低電平的時候三極管導(dǎo)通，這時候蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)給高電平的時候，三極管關(guān)閉，蜂鳴器不發(fā)聲。 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種帶 RAM、高性能、能對年、月、 日、星期、時、分、秒進行計時，并且低功耗，可以進行閏年補償?shù)臅r鐘電路，工作電壓為 ～ 。 圖 DS1302 控制字 DS1302 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，其日歷、時間寄存器及 其控制字見表 2，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。 控制寄存器地址是 8FH， 8EH，其第七位是寫保護位，其余七位均要置 0，在對時鐘進行的任何寫操作時，寫保護位 WP 必須是 0，否則，寫保護位禁止任何一個寄存器進行寫操作。另外，多個溫度傳感器可以并聯(lián)連接，但只需要使用 CPU 上的一個端口就可以與溫度傳感器電路進行通信，這樣微控制器端口占用最少。 而且，溫度傳感器從測量溫度結(jié)束后，將溫度傳出到轉(zhuǎn)換到數(shù)字量的時候，需要一定的延時時間，否則會導(dǎo)致轉(zhuǎn)換錯誤，總是顯示一個時間不動。芯片即刻工作，播放第十段的聲音；如果需要播放第五段的聲音，則是：先發(fā)送一個復(fù)位脈沖到 REST 腳，接著發(fā)送 5 個脈沖到 DATA 腳。 14 按 鍵 1 是 否按 下按 鍵 2 是 否按 下按 鍵 3 是 否按 下時 間 設(shè) 定 鬧 鈴 設(shè) 定切 換 對 應(yīng) 菜單增 加 相 應(yīng) 值YNNYYYNY按 鍵 掃 描 子函 數(shù)松 手 檢 測松 手 檢 測鬧 鈴 標(biāo) 志 位清 零Yg F u n c t i o n c ou n t = 0按 鍵 4 是 否按 下Yg F u n c t i o n co u n t = = 2 ？g F u n c t i o n c ou n t = = 3 ？N Ng F u n c t i o n c ou n t = = 1 ？Ng F u n c t i o n c o u n t= = 0 amp。并且 gFunctioncount 清 0，以及清除屏幕顯示，最后跳出設(shè)置功能。 17 軟件分析方面的任務(wù)是軟件設(shè)計的一個總體規(guī)劃。 18 硬件調(diào)試 在制作硬件電路之前，我們先根據(jù)實際需要的功能劃分硬件模塊，并且在 PROTEL 里面畫出其硬件原理圖和 PCB 圖，檢查無誤后開始先在萬用板上焊接，調(diào)試無誤后在腐蝕板上制作焊接。 解決 : 經(jīng)過查找芯片手冊，知道 DS18B20 的輸出端是漏極開路結(jié)構(gòu)，需要加上拉電阻才能讀取數(shù)據(jù)正常 . 問