【正文】 和鬧鈴設(shè)置為開時(shí)，主顯單上有標(biāo)志顯示 （鬧鈴為‘ A’，生日為‘ B’）。 （ 2）拔掉交流電，裝上干電池系統(tǒng)工作，說明干電池作為電源為系統(tǒng)供電；卸掉干電池接上交流電系統(tǒng)也工作，表明交流電也能適合系統(tǒng)使用。經(jīng)測試，本系統(tǒng)的時(shí)鐘掉電保 護(hù)時(shí)間長達(dá) 9 分鐘。 表 1 數(shù)字溫度計(jì) 與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)測量值比較表 溫度計(jì)示值 (攝氏度 ) 溫度輸出 (攝氏度 ) 由測試知，數(shù)字鐘的輸出與溫度計(jì)值基本上相等，誤差不大于 度。 （ 4）顯示溫度與溫度計(jì)對(duì)比，測試 系統(tǒng)溫度 的精度 。 （ 3）設(shè)定鬧鈴時(shí)間，當(dāng)鬧鈴時(shí)間到時(shí) 響鈴 。 按各功能鍵執(zhí)行相應(yīng)的功能 （時(shí)鐘操作方法詳見附錄中的附二）。當(dāng)沒有交流電時(shí)，系統(tǒng)采用干電池供電；當(dāng)接通交流電時(shí)，則電路自動(dòng)切換到交流電供電，并且對(duì)干電池 進(jìn)行慢性 充電。其接線如圖 6 圖 6 LCD 顯示電路 系統(tǒng) 電源 : 雙電源設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 LCD1602 分兩行顯示，每行可顯示多達(dá) 16 個(gè)字符。 圖 5 AT24C02 存儲(chǔ)器電路 LCD 液晶 顯示模塊 : LCD 液晶顯示模塊采用 LCD1602 型號(hào)，具有很低的功耗，正常工作時(shí)電流僅 。該芯片帶有 2KB 的串行 COMS EEPROM，內(nèi)部含有256 個(gè) 8 位字節(jié)，可 通過 I2C 總線對(duì)其接口進(jìn)行讀寫操 作 ， 而且?guī)в袑懕Ｗo(hù)功能。 時(shí)鐘 /RAM的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信 。接口電路如圖 3 所示。圖 2 為 STC89C52RC 單片機(jī)的最小系統(tǒng)。在顯示電路中，主要靠按鍵來實(shí)現(xiàn)各種顯示要求的選擇與切換。單片機(jī)可把由 DS18B DS130AT24C02 中 的數(shù)據(jù)利用軟件來進(jìn) 行處理 ，從而把數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示模塊，實(shí)現(xiàn)溫度、日歷 和 鬧鈴 的顯示。 不僅 不 需要 經(jīng)常 更換電源，并且 當(dāng)市電停止時(shí)能夠采用干電池做為系統(tǒng)電源， 使用更加安全可靠 。但 需經(jīng)常換電池，不符合節(jié)約型社會(huì)的要求。該方案即使在完全的掉電的情況下也不會(huì)造成鬧鐘信息的丟失，可 避免方案一帶來的麻煩。該方案 成本低而且易于實(shí)現(xiàn)，但是一但 掉電會(huì)造成 之前信息的丟失。 基于 DS18B20 的以上優(yōu)點(diǎn)，我們決定選取 DS18B20 來測量溫度。 方案二：采用溫度傳感器 DS18B20。 溫度采集 由于現(xiàn)在 用品 追求多樣化，多功 能化，給系統(tǒng)加上溫度測量顯示模塊， 能夠 方便人們的生活，使該設(shè)計(jì) 具有人性化。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。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。 方案二：方案采用 Dallas 公司的專用時(shí)鐘芯片 DS1302。該方案具有硬件電路簡單的特點(diǎn) ，但 當(dāng)單片機(jī)不上電，程序 將不執(zhí)行。原理為：在單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器設(shè)三個(gè)字節(jié)分別存放時(shí)鐘的時(shí)、分、秒信息。 數(shù)字時(shí)鐘 數(shù)字時(shí)鐘是本設(shè)計(jì)的 核心 的部分。 LCD 液 晶顯示具有豐富多樣性、靈活性、電路簡單、易于控制而且功耗小等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于信息量多的系統(tǒng)，是比較適合的。 而對(duì)于動(dòng)態(tài)顯示方式，雖 可 以避免靜態(tài)顯示的問題， 但設(shè)計(jì)上如果處理不當(dāng) ， 易造成亮度低 ，有 閃爍 等 問題。 創(chuàng)新部分 : 非易失定時(shí) 鬧鈴 重要日期提醒 整點(diǎn) 報(bào)時(shí) 方案論證 顯示部分 : 顯示部分是本次設(shè)計(jì) 的 重要 部分 ， 一般有以下 兩種方案： 方案一： 采用 LED 顯示 ，分靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。 設(shè)計(jì)能支持年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的時(shí)鐘，時(shí)鐘有時(shí)間調(diào)整功能及 鬧鐘功能 ； 時(shí)鐘附帶有一個(gè)溫度計(jì)功能，溫度檢測精度高于 2 度，顯示精度為 1 度 ； 時(shí) 鐘具有裝卸電池時(shí)掉電保護(hù)功能，保護(hù)時(shí)間大于 5 分鐘 ； 時(shí)鐘功耗小于 。本系統(tǒng)不僅成功的實(shí)現(xiàn)了要求的基本功能 ，多數(shù)發(fā)揮部分也得到了 實(shí)現(xiàn) ， 而且 還具 有一定的創(chuàng)新功能。此外，擴(kuò)展 了 整點(diǎn)報(bào)時(shí)、 非易 失鬧鈴信息存儲(chǔ) 、 國內(nèi)外重要節(jié)日提醒 等功能 。 多 功 能 數(shù) 字 鐘 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 目錄 第一部分 摘要 ……… .…………………………………… …… …… ...4 第二部分 1． 設(shè)計(jì)任務(wù) ……………………………………………… ..4 基本要求 ………………………………………………………… .............4 發(fā)揮部分 ……………………………………………………………… … .4 創(chuàng)新部分 ……………………………………………………………… … .4 2．方案論證與比較 ……………………………………… ..4 顯示部分 …………………………… ………………………………… … .4 數(shù)字時(shí)鐘 ……………………………………………………………… … .4 溫度采集 …… ………………………………………………………… .… 5 鬧鈴部分 …………………………………………………………… .… … 5 電源模塊 ………… ……………………………………………… .…… … 5 3． 總體方案 ……………………………………………… ..5 工作原理 ……………………………………………………………… … .5 總體設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… .… 5 4． 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ………………………………………… ..6 STC89C52RC 單片機(jī)最小系統(tǒng) … … ……………………………… ........6 測溫 模塊 …………………………………………………………… … .… 6 時(shí)鐘模塊 ………………………………………………………………… .7 存儲(chǔ)器 模塊 …………………………………………………………… … .7 LCD 顯示 模塊 … ..………………………………………………… ..........8 電源模塊 ………… … ……………………………………………… … .… 8 整體電路 …………………………………………………………… … … .8 5．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ………………………………………… .9 主程序 流程 …… ………………………………………………… ...… … .9 時(shí)間設(shè)定 程序 流程 ……………………………………………… ...........10 溫度測量 程序 流程 ………………………………………………… ..… .10 鬧鈴設(shè)定 程序 流程 …… .………………………………………… … .… .11 生日設(shè)定 程序 流程 …………………………………………… …… … ...11 6． 測試與結(jié)果分析 ………………………………… .… ...12 基本部分測試與分析 …………………………………………… ..… … .12 發(fā)揮部分測試與分析 …………………………………………… ..… … .12 創(chuàng)新部分測試與分析 …………………………………………… ..… … .12 7．設(shè)計(jì)總結(jié) …………………………………………… .....12 8．參考資料 …………………………………………… .....13 附錄 ………………………………………………… ...........14 附一 ……………………………………………… ………… ...............................14 獲取時(shí)鐘芯片 DS1302 時(shí)間信息的程序 …………………… ................................14 附二 ………………………………………………………… ...............................15 多功能數(shù)字時(shí)鐘使用方法 …………………… ....................................................15 摘要 本設(shè)計(jì) 采用 LCD 液晶 屏幕顯示系統(tǒng)，以 STC89C52RC 單片機(jī)為核心，由鍵盤 、 溫度采集、定時(shí)鬧鈴 、日期提醒等功能模塊組成?；陬}目基本要求，本系統(tǒng)對(duì)時(shí)間顯示、 鬧鈴方式 進(jìn) 和溫度采集系統(tǒng) 行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)大部分功能由軟件來實(shí)現(xiàn)，吸收了硬件軟件化的思想，大部分功能通過軟件來實(shí)現(xiàn)，使電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提高。 關(guān)鍵字： STC89C52RC 單片機(jī) 、 LCD 液晶顯示、雙電源供電、溫度采集、非 易失定時(shí)鬧鈴、生日提醒、重要節(jié)日 提醒 、整點(diǎn)報(bào)時(shí) 任務(wù)設(shè)計(jì) 基本要求 ： 設(shè)計(jì) 并 制作一個(gè) 多功能數(shù)字鐘 。 發(fā)揮部分 ： 提高溫度檢測精度，在 0℃ 40℃顯示 ℃； 實(shí)現(xiàn)雙電源供電（ 220V 及電池供電 ） ； 能夠提供生日提醒指示；能夠每天提供 3 個(gè)時(shí)間點(diǎn)的鬧鐘報(bào)時(shí)功能 ； 非接觸止鬧功能。 對(duì)于 靜態(tài)顯示方式 ， 所需的譯碼驅(qū)動(dòng)裝置很多 ， 引線多而復(fù)雜 ， 且 可靠性也較低。 方案二： 采用 LCD 顯示 。 鑒于上述原因 ， 我們采用方案二 。根據(jù)需要 可采用以下 兩種方案實(shí)現(xiàn) ： 方案一：方案完全用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘。利用定時(shí)器與軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn) 1 秒定時(shí)中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器內(nèi)相應(yīng)的秒值加 1；若秒值達(dá)到 60，則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加 1；若分值達(dá)到 60，則清零分字節(jié)，并將時(shí)字節(jié)值加 1；若時(shí)值達(dá)到 24，則 將時(shí) 字節(jié)清零。 而且 由于每次執(zhí)行程序時(shí)，定時(shí)器都要重新賦初值，所以該時(shí)鐘精度不高。該芯片內(nèi)部采用石英晶體振蕩器，其芯片精度不大于 10ms/年，且具有完備的時(shí)鐘鬧鐘功能，因此，可直接對(duì)其以用于顯示或設(shè)置，使得軟件編程相對(duì)簡單。當(dāng)電網(wǎng)電壓不足或突然掉電時(shí)， 可使 系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到內(nèi)部鋰電池供電系統(tǒng)。 基于時(shí)鐘芯片的上述優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用方案二完成數(shù)字時(shí)鐘的功能。 方案一：采用熱敏電阻，可滿足 40 攝氏度至 90 攝氏度測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測小于 1 攝氏度的信號(hào)是不適用的。 DS18B20 可以滿足從 55 攝氏度到 +125 攝氏度測量范圍，且 DS18B20 測量精度 高，增值量為 ，在一秒內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字，測得的溫度值的存儲(chǔ)在兩個(gè)八位的 RAM 中，單片機(jī)直接從中讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是溫度，使用方便。 鬧鈴部分 一般的時(shí)鐘都帶有鬧鈴，實(shí)現(xiàn)鬧鈴方式可采用以下兩種 : 方案一：將鬧鐘信息存放在單片機(jī)自帶的存儲(chǔ)器中。 方案二：將鬧鐘信息存放在非易失儲(chǔ)存器 AT24C02 中。 電源模塊 方案一：采用干電池作為 系統(tǒng) 電源。 方案二：采用直流穩(wěn)壓電源作為系統(tǒng) 主 電源， 干電池作為輔助電源。 基于以上分析，我們決定采用方案二 總體方案 工作原理 : 本設(shè)計(jì)采用 STC89C52RC 單片機(jī)作為本系統(tǒng)的 控制 模塊。 以 LCD 液晶 顯示器為顯示模塊，把單片機(jī)傳來的數(shù)據(jù)顯示出來 ， 并且 顯示多樣化 。 總體設(shè)計(jì) : 設(shè)計(jì)總體 框架 圖如圖 1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（單元電路設(shè)計(jì)及分析） STC89C52RC 單片機(jī)最小系統(tǒng) ： 最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開關(guān)和電源部分。 溫度測量模塊 : 溫度測量傳感器采用 DALLAS 公司 DS18B20 的單總線數(shù)字 化溫度傳感器，測溫范圍為 55℃~125℃，可編程為 9 位 ~12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率達(dá)到 ℃，采用寄生電源工作方式，CPU 只需一根口線便能與 DS18B20 通信，占用 CPU 口線少，可節(jié)省大量引線和邏輯電路。 圖 2 最小系統(tǒng)電路圖 圖 3 DS18B20 測量電路 時(shí)鐘模塊 : 時(shí)鐘模塊采用 DS1302芯片， DS1302是 DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31字節(jié)靜態(tài) RAM通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷電路提供秒分時(shí)日日期月年的信息每月的天數(shù)和 閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整時(shí)鐘操作可通過 AM/PM指示決定采用 24或 12小時(shí)格式 DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信僅需用到三個(gè)口線 ： RST復(fù)位 、 I/O數(shù)據(jù)線 、 SCLK串行時(shí)鐘 。 DS1302工作時(shí)功耗很低 ， 保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW，其接線電路如圖 4 圖 4 時(shí)鐘電路 存儲(chǔ)器模塊 : 存儲(chǔ)器采用 Atmel 公司的 AT24C02 芯片。其接線圖如圖 5所示。通過編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉屏幕能夠更有效的降低功耗。 LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM） 已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，通過內(nèi)部指令可實(shí)現(xiàn)對(duì)其顯示多樣的控制，并且還能利用 空余的 空間自定義字符。 220V 交流轉(zhuǎn) 5V 直流穩(wěn)壓電源 會(huì) 更加安全 、實(shí)用。 電路圖如 圖 7： 圖 7 電源 電路 整體電路 ： 系統(tǒng) 整體電路如 圖 8 所示 ： 圖 8 系統(tǒng)總體電路圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 流程 主程序 流程 如圖 9: 圖 9 系統(tǒng)主程序流程 時(shí)間 設(shè)定 程序流程如圖 10 圖 10 顯 示時(shí)間子程序流程 溫度測量流程圖 如圖 11 圖 11 溫度測量 程序 流程圖 鬧鈴設(shè)定流程圖 如圖 12 圖 12 鬧鈴設(shè)定 程序 流程圖 生日設(shè)定流程圖 如圖 13 圖 13 生日設(shè)定程序流程圖 測量及其結(jié)果分析 基本部分測試與分析 測試儀器：秒表 、 溫度表 、萬用 表 基本要求部分的測試與分析： （ 1） 系統(tǒng)上電后 ， 首先顯示