【正文】 lash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。由于它的結(jié)構(gòu)和指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，特別適用于工業(yè)控制及其數(shù)據(jù)處理場(chǎng)合。 單片機(jī)AT89S52簡(jiǎn)介單片機(jī)又稱(chēng)為微控制器，是指在一塊芯片上集成了中央處理器CPU(Central Processing Unit)、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM(Random Access Memory)、程序存儲(chǔ)器ROM(ReadOnly Memory)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行I/O(Input/Output)接口等部件，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)（王衛(wèi)星，2008）。若用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)完成，由于其功能的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，那么就降低了硬件電路的復(fù)雜性，所以在該設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)作為主控模塊。AT89S52主控電路模塊蜂鳴器指示燈時(shí)鐘電路后備電池DS18B20LCD液晶顯示按鍵電路圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖 主控制模塊的方案選擇與設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，也可以采用單片機(jī)來(lái)完成。在顯示電路中，主要靠按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)各種顯示要求的選擇與切換。單片機(jī)可把由DS18BDS1302中的數(shù)據(jù)利用軟件來(lái)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。用DS1302作為主要計(jì)時(shí)芯片，可以做到計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。 系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)作為本系統(tǒng)的控制模塊。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的功能要求，基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)方案要運(yùn)用集成時(shí)鐘芯片，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的穩(wěn)定報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。它支持“一線總線”接口，使用戶(hù)可以輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。DS18B20是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器芯片，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)（葉鋼，2007）。方案一：采用熱敏電阻，可滿(mǎn)足40攝氏度至90攝氏度測(cè)量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測(cè)小于1攝氏度的信號(hào)是不適用的。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立計(jì)時(shí)，引入時(shí)鐘日歷芯片DS1302的設(shè)計(jì)方案，顯示使用LCD液晶顯示。采用LCD液晶顯示方案的缺點(diǎn)是在顯示位數(shù)比較少時(shí)，價(jià)格略顯昂貴。電路的軟件設(shè)計(jì)也很簡(jiǎn)單。方案三：采用LCD液晶顯示器顯示。方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示。 時(shí)鐘顯示的方案選擇方案一：時(shí)鐘的顯示可以用多位七段LED數(shù)碼管顯示，七段 LED數(shù)碼管顯示耗能多，而且顯示位數(shù)有限，每增加一位都要在程序設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)方面增加很多的工作量，不利于電路的擴(kuò)展，而且無(wú)法顯示年、月、日、星期這些漢字，使得顯示不夠直觀，靈活。該設(shè)計(jì)方案的接口電路如圖2所示。時(shí)間芯片DS1302提供精確的時(shí)間，這樣就簡(jiǎn)化了電路的器件選擇，在斷電后不丟失時(shí)間和數(shù)據(jù)信息，另外也使程序的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔。而且這種設(shè)計(jì)更節(jié)能，在需要觀察時(shí)間的時(shí)候比如白天就可以給主電路通電。方案三：在傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)一些改進(jìn)，引入DS1302時(shí)間芯片，將電路的控制部分和計(jì)時(shí)部分分開(kāi)，電路的控制部分為單片機(jī)，計(jì)時(shí)部分為DS1302時(shí)間芯片（馬慶勇，2009）。設(shè)計(jì)電路如圖1所示。該設(shè)計(jì)方案用AT89S51主控，利用并行時(shí)鐘芯片DS12887為核心計(jì)時(shí)芯片，組成數(shù)字時(shí)鐘電路。這種設(shè)計(jì)還有一個(gè)非常大的缺點(diǎn)就是如果單片機(jī)斷電，時(shí)間計(jì)時(shí)就停止，再次上電時(shí)又從初始設(shè)定重新計(jì)時(shí)，這樣就需要在每次上電都調(diào)整時(shí)間，比較麻煩。另外由單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生的秒脈沖由于受到溫漂的影響和程序執(zhí)行時(shí)的延時(shí)的影響，而使的計(jì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生不定的誤差，即使設(shè)計(jì)時(shí)間誤差補(bǔ)償程序也很難實(shí)現(xiàn)提供準(zhǔn)確時(shí)間的功能。 時(shí)鐘計(jì)時(shí)的方案選擇方案一：比較傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)可以采用單片機(jī)內(nèi)部的晶振來(lái)產(chǎn)生脈沖，然后通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)時(shí)器經(jīng)過(guò)分頻產(chǎn)生秒脈沖，然后通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的顯示，這種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是外圍器件少，電路簡(jiǎn)單清晰，電路焊接容易，出問(wèn)題的故障幾率小。如果轉(zhuǎn)換后的電流或電壓輸出是模擬信號(hào)，還必須進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以滿(mǎn)足單片機(jī)接口的需要。2 總體方案的確定單片機(jī)的接口信號(hào)是數(shù)字信號(hào)。本課題是基于智能化和模塊化的前提下設(shè)計(jì)數(shù)字時(shí)鐘的，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)的分析,設(shè)計(jì)單片機(jī)與時(shí)鐘芯片相結(jié)合的電路，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示時(shí)間，按照課題的要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由主控模塊、時(shí)鐘模塊、顯示模塊、鍵掃描電路模塊共4個(gè)模塊組成?？v觀傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，大部分是采用分立元件進(jìn)行設(shè)計(jì)，既復(fù)雜成本又高。 課題任務(wù)與設(shè)計(jì)時(shí)間是兩時(shí)刻之間的時(shí)刻間隔，是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人門(mén)的生活與時(shí)間息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要實(shí)時(shí)地觀察時(shí)間，設(shè)定時(shí)間，因此研究時(shí)間的測(cè)量方法和設(shè)計(jì)測(cè)量裝置具有重要的意義。因此本論文所做的數(shù)字時(shí)鐘采用了以單片機(jī)（AT89S52）為核心，結(jié)合相關(guān)的外圍元器件例如液晶顯示、按鍵電路、復(fù)位電路、報(bào)警電路，再配以相應(yīng)的軟件，達(dá)到制作簡(jiǎn)易數(shù)字鐘的目的，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示的功能，能進(jìn)行年、月、日、時(shí)、分、秒和實(shí)時(shí)溫度的顯示。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí),分,秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)人家庭,車(chē)站, 碼頭辦公室等公共場(chǎng)所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表（陳華兵，2009）。這正符合了現(xiàn)代時(shí)鐘的設(shè)計(jì)要求。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱(chēng)為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。另外單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。另外，近些年隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)時(shí)鐘的要求也越來(lái)越高，而使得新型電子鐘表成了大勢(shì)所趨。因此人們對(duì)時(shí)鐘的又有了體積小、功耗低的要求。這種要求催生了新型時(shí)鐘的產(chǎn)生。因此從人們的日常生活到工廠的自動(dòng)控制，從民用時(shí)鐘到科學(xué)發(fā)展所需的時(shí)鐘，現(xiàn)代人對(duì)時(shí)間的精度和觀察時(shí)間的方便有了越來(lái)越多的需求。時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間，忘記了要做的事情。電路實(shí)現(xiàn)了顯示時(shí)間、節(jié)日信息、調(diào)整時(shí)間、測(cè)量并顯示溫度、報(bào)警、鬧鐘定時(shí)等功能，實(shí)際測(cè)試該系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求和目的。硬件設(shè)計(jì)主要以單片機(jī)AT89S52為核心，結(jié)合相關(guān)的外圍電路如時(shí)鐘芯片DS1302電路、溫度測(cè)量電路、顯示液晶12864電路、鍵盤(pán)掃描電路、報(bào)警電路。這種要求催生了新型時(shí)鐘的產(chǎn)生。摘 要時(shí)間就是效率，隨著時(shí)代的發(fā)展，從人們的日常生活到工廠的自動(dòng)控制，從民用時(shí)鐘到科學(xué)發(fā)展所需的時(shí)鐘，現(xiàn)代人對(duì)時(shí)間的精度和觀察時(shí)間的方便有了越來(lái)越多的需求。人們要求隨時(shí)隨地都能快速準(zhǔn)確的知道時(shí)間，并且要求時(shí)鐘能夠更直觀、更可靠、價(jià)格更便宜。本文設(shè)計(jì)了一款多功能數(shù)字時(shí)鐘，其核心主要是硬件設(shè)計(jì)和軟件編程兩個(gè)大的方面。軟件用匯編語(yǔ)言及C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要包括主程序、時(shí)間設(shè)置子程序、溫度測(cè)量子程序、鍵盤(pán)掃描子程序、報(bào)警電路子程序等軟件模塊。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 溫度測(cè)量 時(shí)鐘電路 The Multifunctional Clock Design based on MCUWang Xinsheng (College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China) Abstract :Time is efficiency. With the development of the era, the demand for the accuracy of clock time and the convenience of observing time has kept rising, not only from people’s daily life to factory’s automatic control but also from civil use to scientific development. The demand for clock’s accuracy at anytime and anywhere, as well as more directly, more reliable and cheaper is required, which prompts to the emergence of a new type of clock. The core of this paper is mainly two major aspects including of hardware design and software programming. The hardware design based on MCU of AT89S52 as the core is bined with the related peripheral circuits such as a clock, temperature measurement, alarm circuit, keyboard scan circuit. The software uses assembly language and c language，including software modules of the main program, the time setting subroutine, temperature measurement subroutine, keyboard scanning subroutine and the alarm circuit subroutine. The electric circuit realizes the time display, the festival information, the time adjusting, measure and display the temperature, alarm and the alarm clock to achieve the design requirements and purpose.Key words: MCU Temperature measurement Clock circuit目 錄1 前言 1 課題的背景與意義 1 課題任務(wù)與設(shè)計(jì)思路 22 總體方案的確定 2 時(shí)鐘計(jì)時(shí)的方案選擇 3 時(shí)鐘顯示的方案選擇 4 溫度測(cè)試 53 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5 系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計(jì) 6 主控制模塊的方案選擇與設(shè)計(jì) 6 單片機(jī)AT89S52簡(jiǎn)介 7 主控制模塊電路 7 時(shí)鐘電路的芯片介紹及電路設(shè)計(jì) 9 DS1302簡(jiǎn)介 9 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 12 溫度測(cè)量芯片介紹及電路設(shè)計(jì) 13 DS18B20簡(jiǎn)介 13 溫度測(cè)量電路的設(shè)計(jì) 13 按鍵電路的設(shè)計(jì) 14 顯示模塊電路設(shè)計(jì) 15 圖形點(diǎn)陣液晶顯示器12864簡(jiǎn)介 15 顯示模塊電路 174 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 18 編程語(yǔ)言的選擇 18 系統(tǒng)主程序及流程圖 19 DS1302時(shí)鐘芯片的讀操作流程圖 20 液晶模塊的顯示流程 21 按鍵調(diào)整模塊顯示流程圖 225 實(shí)驗(yàn)與調(diào)試 23 硬件調(diào)試 23 軟件調(diào)試 24 軟件調(diào)試 256 結(jié)論 26 本文的主要工作和成果 26 課題設(shè)計(jì)中不足及其展望 27參 考 文 獻(xiàn) 28附 錄 29致 謝 60畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表II1 前言 課題的背景與意義近年來(lái)，隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展，隨著社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，人們對(duì)數(shù)字時(shí)鐘的要求越來(lái)越高。但是，一旦重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。人們要求隨時(shí)隨地都能快速準(zhǔn)確的知道時(shí)間，并且要求時(shí)鐘能夠更直觀、更可靠、價(jià)格更便宜。除此之外，由于對(duì)社會(huì)責(zé)任的更多承擔(dān)，人們要求所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠產(chǎn)生盡量少的垃圾、能夠消耗盡量少的能量。傳統(tǒng)的機(jī)械表由于做工的高精細(xì)要求，造價(jià)的昂貴，材料的限制，時(shí)間指示精度的限制，使用壽命方面，以及其它方面的限制，已不能滿(mǎn)足人們的需求（徐宏亮，2001）。20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下微機(jī)開(kāi)始向社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域滲透同時(shí)大規(guī)模集成電路獲得了高速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強(qiáng)，體積小，功耗低，價(jià)格便宜，工作可靠，使用方便等特點(diǎn)，因此特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng)，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，在根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善（蔣冬冬，2011）。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。單片機(jī)模塊中最常見(jiàn)的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用（胡天明，2008）。另一方面，電子技術(shù)的告訴發(fā)展，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，這些使時(shí)間顯得更加寶貴，從時(shí)間就是生命，時(shí)間就是效率這些名言警句中就能看出。鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。因此，研究數(shù)字時(shí)鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。其硬件部分難點(diǎn)在于元器件的選擇、布局及焊接。鑒于時(shí)間使用的普遍性和重要性，本課題選用時(shí)間作為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的參量。隨著集成化的發(fā)展，現(xiàn)在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是在模塊化的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)系統(tǒng)的。設(shè)計(jì)采AT89系列單片機(jī)，以匯編語(yǔ)言為程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出用液晶顯示年、月、日