【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 或設(shè)置，使得軟件編程相對(duì)簡(jiǎn)單。為保證時(shí)鐘在電網(wǎng)電壓不足或突然掉電等突發(fā)情況下仍能正常工作，芯片內(nèi)部包含鋰電池。當(dāng)電網(wǎng)電壓不足或突然掉電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到內(nèi)部鋰電池供電系統(tǒng)。而且即使系統(tǒng)不上電，程序不執(zhí)行時(shí)，鋰電池也能保證芯片的正常運(yùn)行，以備隨時(shí)提供正確的時(shí)間。 ⑵ 方案二 采用了單片機(jī)（ STCAT89C52)系統(tǒng)為核心，用溫度采集芯片 DS18B20 來(lái)采集溫度 [4~5]，用 液晶顯示屏 TS1602來(lái)顯示時(shí)鐘和溫度，并用蜂鳴器報(bào)警當(dāng)作鬧鐘等來(lái)組成電路。方案設(shè)計(jì)框圖如圖 示。 STC 89 S 52多路傳感器 溫度傳感器復(fù)位電路時(shí)鐘電路按鍵調(diào)節(jié) 液晶顯示屏 蜂鳴器整點(diǎn)報(bào)時(shí)電源轉(zhuǎn)換電路SKT 500 編程口實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘 圖 方案二 設(shè)計(jì)框圖 用 STC89C52單片機(jī)作為主控制系統(tǒng) ， AT89S52片內(nèi)具有 8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間， 256字節(jié)的 數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)空間沒(méi)有 EEPROM 存儲(chǔ)空間，也與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容， 具有在線編程可擦除技術(shù) [7]。陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 5 頁(yè) 共 40 頁(yè) 采用 DS1307作為時(shí)鐘芯片 ， 采用 DS1307時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘， DS1307芯片是一種高性 能的時(shí)鐘芯片，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 ～， 1602 LCD液晶作為顯示器件 ， 采用 LCD液晶顯示屏。液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大 ,可顯示大量文字，顯示多樣 ,清晰可見(jiàn) ,且價(jià)格適中，所以采用了 LCD數(shù)碼管作為顯示 [8]。 組合成一個(gè)基于單片機(jī)的硬件電路。 方案選擇 在主控芯片上 STC89C52和 51芯片的主要區(qū)別是程序存儲(chǔ)器容量不同 [9]， 51是 4KROM，而 52是8KROM。還有定時(shí)器 2可以用 作波特率發(fā)生器，這樣單片機(jī)用串口的時(shí)候還可以有 T0、 T1兩個(gè)定時(shí)器可以用。 在時(shí)鐘模塊上方案一選用的 Dallas 公司的專(zhuān)用時(shí)鐘芯片 DS12887A， 該芯片內(nèi)部采用石英晶體振蕩器 ，而方案二選用的是 采用 LCD1602作為顯示器件輸出信息。與 DS12887A顯示器件相比，液晶顯示模塊具有功耗低、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)，而且不需要外加驅(qū)動(dòng)電路，現(xiàn)在液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的顯示器件了。 綜上各方案所述 ,對(duì)此次作品的方案選定 方案二 : 采用 STC89C52 單片機(jī)作為主控制系統(tǒng) ； 采用DS1307作為時(shí)鐘芯片 ； 采用 1602 LCD液晶作為顯示器件。 采用了單片機(jī)（ STCAT89C52)系統(tǒng)為核心，用溫度采集芯片 DS18B20 來(lái)采集溫度，用時(shí)鐘芯片DS1307 進(jìn)行掉電檢測(cè)和電池切換，以及提供時(shí)間信息和及時(shí)調(diào)整，用液晶顯示屏 TS1602 來(lái)顯示時(shí)鐘和溫度，并用蜂鳴器報(bào)警當(dāng)作鬧鐘等來(lái)組成電路。 以 52單片機(jī) 為核心 組成的主控電路， 控制其他外圍電路，以液晶顯示作為其系統(tǒng)的顯示方式，通過(guò) 3個(gè)按鍵 實(shí)現(xiàn)時(shí)間調(diào)節(jié)功能，用三端穩(wěn)壓管 7805 把 5V 直流電壓作為單片機(jī)的工作電壓，通過(guò)外接的編程口 STK500實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的在線編程，高精度的 溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)臏囟鹊臏y(cè)量， 利用多路傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)燈光及家用電器的定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)功能 ， 利用實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片提供當(dāng)前的年、月、日、星期、小時(shí)、分鐘、秒鐘，并且利用蜂鳴器進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)，時(shí)鐘電路提供單片機(jī)的工作時(shí)鐘，復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的復(fù)位功能。 利用單片機(jī) STC89C52來(lái)控制及處理數(shù)據(jù)，通過(guò)初始化，設(shè)定時(shí)間、初始值，啟動(dòng)溫度采集芯片DS18B20和時(shí)鐘芯片 DS1307進(jìn)行測(cè)溫、產(chǎn)生時(shí)間，將采集的溫度數(shù)據(jù)和時(shí)間傳給單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理，用液晶顯示屏 TS1602來(lái)顯示時(shí)鐘和溫度，通過(guò)按鍵可以調(diào)節(jié)時(shí)間日 歷，而定時(shí)和整點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)上蜂鳴器發(fā)出響聲，在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)上作為代替家用電器的 LED燈點(diǎn)亮，按隨意鍵可以滅燈。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 6 頁(yè) 共 40 頁(yè) 3 硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)采用了單片機(jī)（ STCAT89C52)系統(tǒng)為核心，用溫度采集芯片 DS18B20來(lái)采集溫度，用時(shí)鐘芯片 DS1307進(jìn)行掉電檢測(cè)和電池切換，防止在斷電的情況下，時(shí)間數(shù)據(jù)可以保存并且可以繼續(xù)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)還提供時(shí)間信息和及時(shí)調(diào)整，用液晶顯示屏 TS1602來(lái)顯示時(shí)鐘和溫度，并用蜂鳴器報(bào)警當(dāng)作鬧鐘等來(lái)組成電路。電路框圖如圖 。 STC 89 S 52多路傳感器溫度傳感器復(fù)位電路時(shí)鐘電路按鍵調(diào)節(jié) 液晶顯示屏 蜂鳴器整點(diǎn)報(bào)時(shí)電源轉(zhuǎn)換電路SKT 500 編程口實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘 圖 硬件設(shè)計(jì)框圖 在硬件設(shè)計(jì)當(dāng)中，利用 52單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能時(shí)鐘系統(tǒng)，使其實(shí)現(xiàn)利用液晶顯示屏 TS1602能夠進(jìn)行時(shí)鐘顯示，以及能夠顯示年、月、日、時(shí)、分、秒以及星期，并能夠進(jìn)行快速校準(zhǔn)，也能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度顯示，而溫度采集時(shí)利用溫度采集芯片 DS18B20來(lái)采集溫度，用時(shí)鐘芯片 DS1307和主控芯片可實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)及鬧鐘功能；該智能時(shí)鐘控制裝置還利用多路傳感器，對(duì)室內(nèi)燈光及家用電器的定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)功能。 單片機(jī)最小系統(tǒng)是采用 AT89C52為主控系統(tǒng)， AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 AT89C52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， 3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(xiě)口線， AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程 ,但不可以在線編程 (S系列的才支持在線編程 )。 AT89C52的引腳圖如圖 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(xiě)的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本 [6,7,9]。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 7 頁(yè) 共 40 頁(yè) STC89C521234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 04 03 93 83 73 63 53 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 42 32 22 1 T 2 / P 1 . 0T 2 E X / P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3 P 1 . 4 P 1 . 5 P 1 . 6 P 1 . 7 R S T R X D / P 3 . 0 T X D / P 3 0 1 I N T 0 / P 3 . 2 I N T 1 / P 3 . 3 T 0 / P 3 . 4 T 1 / P 3 . 5 W R / P 3 . 6 R D / P 3 . 7 X T A L 2 X T A L 1 V S SV C CP 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 6P 0 . 7 / A D 7E AA L E / P R O GP S E NP 2 . 7 / A 1 5P 2 . 6 / A 1 4P 2 . 5 / A 1 3P 2 . 4 / A 1 2P 2 . 3 / A 1 1P 2 . 2 / A 1 0P 2 . 1 / A 9P 2 . 0 / A 8 圖 STC89C52 引腳圖 AT89C52有 PDIP、 PQFP/TQFP及 PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不 同產(chǎn)品的需求。 STC89C52主要功能如表 。 表 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(xiě) Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線 3 級(jí)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 最小系統(tǒng)是指能進(jìn)行正常工作的最簡(jiǎn)單電路。 STC89C52最小應(yīng)用系統(tǒng) [6,9,13]電路如圖 。 它包含五個(gè)電路部分：電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、片內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇電路、輸入 /輸出接口電路。 其中電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路是 保證單片機(jī)系統(tǒng)能夠正常工作的最基本的三部分電路，缺一不可。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 8 頁(yè) 共 40 頁(yè) 3 73 63 53 43 33 23 12 12 22 33 93 82 72 81 01 11 21 31 41 51 61 72 42 53456782 93 03 11291 81 9 X T A L 1X T A L 1R S TP S E NA L EE AP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 3 . 0P 3 . 3P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7P 2 . 0P 2 . 3P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7P 0 . 0P 0 . 3P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7STC89C5210k*82 2 p F2 2 p F1 0 u F1 0 k1 2 M H z 圖 (1)電源電路 芯片引腳 VCC 一般接上直流穩(wěn)壓電源 +5V，引腳 GND 接電源 +5V 的負(fù)極，電源電壓范圍在 4~之間，可保證單片機(jī)系統(tǒng)能正常工作。為提高電路的抗干擾性能，通常 在引角 Vcc 與 GND之間接上一個(gè) 10uF的電解電容和一個(gè) ，這樣可抑制雜波串?dāng)_，從而有效確保電路穩(wěn)定性。 (2)時(shí)鐘電路 單片機(jī)引腳 18和引腳 19 外接晶振及電容， STC89C52 芯片的工作頻率可在 2~33MHz范圍之間選，單片機(jī)工作頻率取決于晶振 XT 的頻率，通常選用 晶振 ， 晶振實(shí)物圖如圖 。兩個(gè)小電容通常取值 22pF，以保證振蕩器電路的穩(wěn)定性及快速性。 時(shí)鐘電路如圖 。 2 2 p F2 2 p F1 2 M H zX 1X 2 圖 時(shí)鐘電路 圖 晶振實(shí)物圖 (3)復(fù)位電路 一般若在引腳 RST上保持 24個(gè)工作主頻周期的高電平，單片機(jī)就可以完成復(fù)位，但為了保證系統(tǒng)可靠地復(fù)位，復(fù)位電路應(yīng)使引腳 RST保持 10ms以上的高電平。 復(fù)位電路 如圖 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 9 頁(yè) 共 40 頁(yè) 1 0 u FV C CR S TS 1R1 0 K 圖 復(fù)位 電路 復(fù)位電路帶有上電自動(dòng)復(fù)位功能，當(dāng)電路上電時(shí)，由于 C1 電容兩端電壓值不能突變，電源 +5V會(huì)通過(guò)電容向 RST提供充電電流，因此在 RST 引腳上產(chǎn)生一高電平，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。隨著電容 C1充電，它兩端電壓上升使得 RST電位下降，最終使單片機(jī)退出復(fù)位狀態(tài)。正常運(yùn)行時(shí)，可按復(fù)位按鈕對(duì)單片機(jī)復(fù)位 。 采集 模塊 在溫度采集模塊當(dāng)中有以下兩個(gè)方案，一個(gè)是采用熱電阻傳感器采集溫度，一個(gè)是利用數(shù)字化溫度傳感器采集溫度 [2~3]。 方案一是采用熱電阻傳感器作為感溫元件，熱電阻隨溫度的變化而進(jìn)行變化，用儀表測(cè)出熱電阻的阻值 變化，從而來(lái)采集溫度。最常用的是鉑電阻傳感器，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 方案二是采用數(shù) 字式傳感器 DS18B20作為溫度傳感器，它無(wú)需其它外加電路，直接輸出數(shù)字量。單總線器件，可直接與單片機(jī)通信，電路簡(jiǎn)單使用方便?；谶@些優(yōu)點(diǎn)選用數(shù)字式傳感器進(jìn)行溫度的采集，它的測(cè)試精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離等方面效果很好。 本次 系統(tǒng)采用 DS18B20作為溫度傳感器 ,如圖 。 V C CD QG N