【正文】 ： 設(shè)計電路，編寫程序，安裝調(diào) 試或仿真，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并寫出設(shè)計說明書 ,語言流暢簡潔，文字不得少于 3500 字。 單片機(jī)單芯片的微小體積和低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個人信息終端及通訊產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具，于是基于單片機(jī)的醒目而時尚的電子多功能時鐘順應(yīng)而生。 LED 數(shù)字顯示的日歷鐘顯示清晰直觀、走時準(zhǔn)確、可以進(jìn)行夜視，并且還可以擴(kuò)展出多種功能。 溫度采集選用 DS18B20 芯片， 萬年歷采用直觀的數(shù)字顯 示， 數(shù)據(jù)顯示采用 1602 液晶顯示模塊， 可以 在 LCD 上 同時顯示年、月、日、周日、時、分、秒，還具有時間校準(zhǔn)等功能。 系統(tǒng)的功能往往決定了系統(tǒng)采用的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過成本，性能，功耗等多方面的考慮決定用三個 8 位 74LS164 串行接口外接 LED 顯示器， RESPACK8 對單片機(jī)AT89S52 進(jìn)行供電，時間芯片 DS1302 連接單片機(jī) AT89S52。 方案二 : 采用 AT89S52 芯片作為硬件核心 ,采用 Flash ROM，能以 3V的超低電壓工作，而且與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容，該芯片內(nèi)部存儲器為 8KB ROM 存儲空間。 方案二：采用獨(dú)立按鍵，查詢簡單，程序處理簡單 ,可節(jié)省 CPU 資源。 方案二 ：采用 DS1302 時鐘芯片實(shí)現(xiàn)時鐘， DS1302 芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計數(shù)，而且精度高 ,位的 RAM 作為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓 ～ 范圍內(nèi)， 時耗電小于 300nA. 由于 DS1302 時鐘芯片計數(shù)時間精度 高，而且具有閏年補(bǔ)償功能等優(yōu)點(diǎn)， 故采用方案二。 溫度測量的步驟 (1).Read ROM（ 33 h），每次對 DS1820 進(jìn)行操作之前都要對它進(jìn)行初始化，主要目的在于確定傳感器已經(jīng)連接到單總線上。 (5).Read Scratchpad（ BEh），將讀指令發(fā)出后，就可從總線上讀得表示溫度的 2字節(jié)二進(jìn)制數(shù)。在 DS18B20 操作中，用到的延時有 15μS， 90μS， 270μS， 540μS 等。 方案三 :采用 LCD 的方法 ,具有硬件制作簡單可直接與單片機(jī)接口 ,顯示內(nèi)容多 ,功耗小 ,成本低等優(yōu)點(diǎn) ,LCM1602 可顯示 32 個字符 ,采用 LCD 的缺點(diǎn)是亮度不夠。 1602LCD主要技術(shù)參數(shù)： 0. 顯示容量 :162 個字符 1. 芯片工作電壓 :— 3. 工作電流 :() 4. 模塊最佳工作電壓 : 5. 字符尺寸 :(W H)mm 1602 引腳功能說明 各引腳接口說明如表所示 : 表 21 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 第 12 頁 共 54 頁 表 21：引腳接口說明： 第 1腳： VSS為 地電源。 第 5腳： R/W為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。 第 15腳：背光源正極。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍， 低電平不閃爍。 指令 8： DDRAM地址設(shè)置。 芯片時序表如下： 讀 狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0—D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0—D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無 表 23 基本操作時序表 讀寫操作時序如圖 27和 28所示： 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 第 14 頁 共 54 頁 圖 27讀操作時序 圖 28 寫操作時序 1602LCD 的 RAM 地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每 條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 圖 210 字符代碼與圖形對應(yīng)圖 1602LCD 的一般初始化（復(fù)位）過程 1. 延時 15mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時 5mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時 5mS 寫指令 38H（不檢測 忙信號）以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙 寫指令 38H：顯示模式設(shè)置 寫指令 08H：顯示關(guān)閉 寫指令 01H：顯示清屏 寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動設(shè)置 寫指令 0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置 1602LCD 的電路連接 液晶 5端為讀 /寫選擇端， 因?yàn)槲覀儾粡囊壕е凶x取數(shù)據(jù)，只向其寫入命令和顯示數(shù)據(jù)，因此此端始終選擇為寫狀態(tài)，即低電平接地。 AT89S52 單片機(jī)有 40個引腳。 在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時要求外接上拉電阻。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8位地址。 在訪問外部程序存儲器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVXDPTR指令）時， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。對 P3口寫入“ 1”時，它們被內(nèi)南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 第 18 頁 共 54 頁 部的上拉電阻拉高并可作為輸入端口。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù) 位。即使不訪問外部存儲器， ALE仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。該位置后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。 ? EA/VPP：外部訪問允許。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的變成電壓 Vpp. ? XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 WDT 在默認(rèn)情況下無法工作；為了激活 WDT，用戶必須往 WDTRST 寄存器（地址： 0A6H）中依次寫入 01EH 和 0E1H。當(dāng) WDT溢出，它將驅(qū)動 RSR引腳輸出一個高電平。串行口內(nèi)的接收器采用的是雙緩沖結(jié)構(gòu)，能夠在接收到的第一個字節(jié)從接收寄存器讀走之前就開始接收第二個字節(jié)（當(dāng)然，如果第二個字節(jié)接收完畢，而第一個字節(jié)仍然沒有被讀走，那將會丟掉一個字節(jié)）。因此， CPU對 SBUF的讀寫，實(shí)際上是分別訪問 2個不同的寄存器?？梢岳盟鼉?nèi)部的振蕩器產(chǎn)生時鐘，只要 XTAL1和 XTAL2引腳上一個晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成一個完整的振蕩信號發(fā)生器，此方式稱為內(nèi)部方式。 ? 定時 /計數(shù)器： AT89S52單片機(jī)內(nèi)含有 2個 16位的定時器 /計數(shù)器。 ? RAM：高于 7FH內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的地址是 8位的，也就是說其地址空間只有256字節(jié)，但內(nèi)部 RAM的尋址方式實(shí)際上可提供 384字節(jié)。 ? SFR： SFR是具有特殊功能的所有寄存器的集合，共含有 22個不同寄存器，它們的地址分配在 80H～ FFH中。 IE寄存器用于允許或禁止中斷； IP 寄存器用于確定中斷源的優(yōu)先級別；優(yōu)先級結(jié)構(gòu)用于執(zhí)行中斷源的優(yōu)先排序；有關(guān)邏輯門用于輸入中斷請求信號。 DS1302 時鐘芯片內(nèi)主要包括移位寄存器、控制邏輯電路、振蕩器 。 VCC1在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并提供低功率的電池備份。當(dāng) VCC2 小于 VCC1 時， DS1302 由 VCC1 供電。位1至位 5 指操作單元的地址?！?WP”是寫保護(hù)位，在任何的對時鐘和 RAM 的寫操作之前，“ WP”必須為 0。控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 圖 4 DS1302讀 /寫時序圖 DS1302 的寄存器 AM——— DS1302 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 3。 溫度芯片 DS18B20 接口設(shè)計與性能分析 DS18B20 性能簡介 的主要特性 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。其性能特點(diǎn)可歸納如下： 獨(dú)特的單線接口僅需要一個 端口引腳進(jìn)行通信； 測溫范圍在 55℃到 125℃，分辨率最大可達(dá) ℃； 采用了 3 線制與單片機(jī)相連，減少了外部硬件電路； 零待機(jī)功耗； 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍在 ； 用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置； 報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； 負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱燒毀，只是不能正常工作。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。 圖 5 DS18B20測溫原理 DS18B20 接口電路設(shè)計 如 6 圖所示，該系統(tǒng)中采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，具有測量精度高，電路連接簡單特點(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，用 與DS18B20 的 DQ 口連接， Vcc 接電源， GND 接地。 SET 鍵：按下 SET 鍵進(jìn)入時間校準(zhǔn)狀態(tài)，按一下進(jìn)入秒調(diào)整，兩下分調(diào)整，依此類推可進(jìn)行各年月日，時分秒以及星期的校準(zhǔn)； UP 鍵：當(dāng) SET 鍵按下時， UP 進(jìn)行 SET 選定項(xiàng)（如：小時）的加操作 。因此要求單片機(jī)復(fù)位后能脫離復(fù)位狀態(tài)。 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 第 29 頁 共 54 頁 上電復(fù)位要求接通電源后，自動實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。 本設(shè)計采用上電且開關(guān)復(fù)位電路，如圖 16 所示上電后，由于電容充電，使RST 持續(xù)一段高電平時間。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法與硬件設(shè)計相對應(yīng)，按整體功能分成多個不同的程序模塊，分別進(jìn)行設(shè)計、編程和調(diào)試，最后通過主程序?qū)⒏鞒绦蚰K連接起來。 主程序流程圖的設(shè)計 主程序流程圖如圖 17： 圖 17 主程序流程圖 開始 DS1302初始化 設(shè)置 DS1302 讀年月日星期時分秒 將讀取的數(shù)據(jù)處理后送液晶屏顯示 返回 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 第 31 頁 共 54 頁 本系統(tǒng)主要包括五個模塊編程： 1. 蜂鳴器鬧鈴響編程 2. 時鐘芯片 12C887的編 3. 液晶顯示屏 1602的編程 4. 按鍵編程 5. DS18B20溫度采集編程 主程序流程 主程序開始初始化，并打開中斷，然后執(zhí)行掃描鬧鐘、鍵盤及讀取 18B20值。在調(diào)節(jié)時間之前首先進(jìn)行各個變量初始化，及設(shè)置起始時間，同時為讀取數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。當(dāng) s1=4時，地址指針指向 week顯示位置處，最大值設(shè)為 7， 1至 7分別用 MON、 TUE、 WED、 THU 、 FRI、 SAT、 SUN字符串顯示。 當(dāng) s1=7時，地址指針指向 year顯示位置，最大值為 99。當(dāng)單片機(jī)檢測到 S4鍵按下一次時則進(jìn)入鬧鐘設(shè)置界面，光標(biāo)并自動跳到秒設(shè)置位置，可以對秒進(jìn)行設(shè)置，當(dāng) S1鍵依次按下 3次時，則分別進(jìn)入鬧鐘的秒、分、時關(guān)的設(shè)置。 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 第 34 頁 共 54 頁 附錄：單片機(jī)多功能時鐘程序 include include include define LCM_RS P1_0 //定義引腳 define LCM_RW P1_1 define LCM_E P1_2 define LCM_Data P2 define Busy 0x80 //用于檢測 LCM 狀態(tài)字中的 Busy 標(biāo)識 define uchar unsigned char uchar id,timecount,dipsmodid。 //顯示 屏幕第一行 void Disp_line2(void)。//顯示模式 void Disp_mod2(void)。 sbit ACC0=ACC^0。 /* 輸入 1Byte */ uchar RTOutputByte(void)。 // 從 DS1302 讀出一個字節(jié) void Set1302(unsigned char