【文章內(nèi)容簡介】 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。 — 7— LCD12864 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。 — 8— 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， 的晶振一個，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。 — 9— 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。 — 10— 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 — 11— 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。 1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21STC89C52U1GNDVCC+512345678R210KVCC+530pFC230pFC312Y110KR3S1VCC+5GND10uFC1 圖 7 最小系統(tǒng)電路圖 本設(shè)計中的 DS1302 芯片 SCLK,I/O,CE 引腳分別與 STC89C52 芯片的， ， 口相連接， VSS 引腳接地。 時鐘模塊電路如圖 8 所示。 15678234DS1302GND10pC410pC5GND12Y2VCC VCC+3V 圖 8 時鐘模塊電路圖 — 12— 溫濕度傳感器 DHT11 的接法很簡單，它的 DATA 引腳與 STC89C52 芯片的 引腳相連接， VSS 引腳接地。溫濕度傳感器模塊電路如圖 9 所示。 1234DHT11GNDVCC 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芯片的 P0口相接，而控制引腳 RS， R/W， E， CS1，CS2， /RES則分別接 ～ ， VSS引腳接地。 液晶顯示模塊電路如圖 10 所示。 1234567891011121314151617181920LCD12864GNDGNDVCC+510KR1VCC+5 圖 10 液晶顯示模塊 四個按鍵 key1key4 也接到 STC89C52 芯片的 起到調(diào)節(jié)時間日 — 13— 期等功能 ， VSS 引腳接地 。四個按鍵中 S2 為上調(diào)鍵， S3 為下調(diào)鍵， S4 為返回鍵， S5 為設(shè)置鍵。 按鍵模塊電路如圖 11 所示。 圖 11 按鍵模塊 蜂鳴器報警模塊的用處是當時間為預(yù)定時間時發(fā)出響聲。這個模塊用 PNP三極管把蜂鳴器的電流放大，基極通過 200歐姆電阻與單片機 STC89C52的閑置引腳 ，集電極接地，發(fā)射極蜂鳴器。 報警模塊電路如圖 12所示。 圖 12 報警模塊 本章介紹了系統(tǒng)的各個硬件部分，其中對液晶模塊、溫濕度傳感器模塊、時間模塊、按鍵電路和報警模塊進行了逐一介紹，明白了各電路與單片機是怎樣連接的，還有各電路的自身的電路結(jié)構(gòu)和特點。下面對本設(shè)計的軟件部分進行介紹，實現(xiàn)軟硬件的結(jié)合。 BEEP1Q1VCC200R4GND — 14— 5 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計總體說明 程序的編寫編譯在 Keil Uvision3 軟件中完成。 首先對 STC89C5 DS130 LCD1286 DHT11 進行初始化，日歷和溫濕度信息通過 LCD12864 顯示出來，當前時間與設(shè)定的鬧鐘時間相同后，LCD12864 上顯示的時間停止，但實際上芯片內(nèi)部的時間仍然在走。時鐘芯片向單片機發(fā)出中斷請求，單片機通過報警模塊進行警報，此時，若按下四個按鍵中的任意一個，報警停止， LCD12864 顯示的時間繼續(xù)精確顯示。系統(tǒng)中有四個按鍵，即：上調(diào)鍵 S下調(diào)鍵 S返回鍵 S設(shè)置鍵 S5。 按 下 S5 鍵，系統(tǒng)進入設(shè)置狀態(tài)，再按下 S5 鍵可在除了溫濕度外的項目，如年、月、日、時、分、秒、星期、鬧鐘上停留，此時再按下上調(diào)鍵 S2 即可進行加一操作，按下下調(diào)鍵 S3 即可進行減一的操作，按下 S4 鍵退出調(diào)整。 13 主程序的主要功能是負責(zé)對系統(tǒng)的溫濕度檢測、顯示溫濕度以及時間、檢測報警等。 — 15— 圖 13 主程序流程圖 14 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。液晶顯示了時間和日期（陽歷和農(nóng)歷），溫濕度等信息。 — 16— 圖 14 液晶模塊 流程圖 15 溫濕度傳感器是系統(tǒng)設(shè)計的主要環(huán)節(jié)，它實時監(jiān)測環(huán)境的溫濕度。 測量范圍： 濕度 20~90%RH， 溫度 0~50℃ 測量精度： 濕度 +5%RH， 溫度 +2℃ 分 辨 率： 濕度 1%RH， 溫度 1℃ — 17— 圖 15 溫濕度模塊流程圖 16 圖 16 報警模塊流程圖 — 18— （見附錄二） 本章說明了計劃的首要軟件流程，然后對各個模塊進行了流程圖的解釋，經(jīng)由過程流程圖可以領(lǐng)會到本計劃的編程思路，而且寫出詳細的代碼法式，然后實現(xiàn)了軟硬件 的連系，完成最后的計劃。結(jié)論 — 19— 結(jié)論 設(shè)計運用了單片機 STC89C52 為主控元件，配合無源時鐘芯片 DS1302，顯示電路采用了 LCD12864，溫濕度采集則應(yīng)用了 DHT11。 主要工作和成果如下： （ 1）介紹了單片機為核心的時鐘電路設(shè)計流程，對多功能數(shù)字電子鐘的應(yīng)用進行了討論。 （ 2）對 DS1302 時鐘芯片的基本原理、特性做了一個整體的介紹。對單片機管腳特性，軟硬件資料有了深入了解。 （ 3）在系統(tǒng)的軟件仿真調(diào)試中，運用了 PROTEL 等軟件；學(xué)習(xí)了軟件 的基本操作，掌握了程序的編譯過程、電路 圖的繪制過程。 （ 4）課題設(shè)計取得了較好的效果，達到了課題的基本要求。 本設(shè)計主要研究單片機與時鐘芯片結(jié)合控制，從軟硬件上對單片機和時鐘芯片有了更進一步的認識。時鐘除了能夠顯示基本日期時間功能外，還能夠顯示、設(shè)置鬧鐘。這些功能在工業(yè)監(jiān)測控制系統(tǒng)中起到定時、監(jiān)控作用，再加上影像數(shù)據(jù)的實時記錄功能會更好。因此，多功能電子鐘在未來的農(nóng)業(yè)方面會有更大的作用，希望以后會完善。 參考文獻 — 20— 參考文獻 [1] 王云濤 ,王楠 .淺談多功能數(shù)字鐘的設(shè)計 [J].山東電力高等專科學(xué)報 .2021 [2]趙琳 ,王璐 ,閔 莉 .基于單片機的時鐘校時系統(tǒng)設(shè)計 [J].科技廣場 .2021 [3]濕度傳感器的發(fā)展趨勢 [J],自動化信息 .2021 [4]徐瑋 ,彭敏芳 ,魏巍 ,戴婧 .輕松學(xué) PIC 之 DS1302 時鐘篇 [J].電子制作 .2021 [5]莊建清 ,徐瑋 .51 單片機綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng) DS1302 時鐘應(yīng)用篇 [J].電子制作 .2021 [6]高文平 ,陸斌 ,劉杰云 ,李權(quán) .基于 CAN 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