【正文】 小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。 系統(tǒng)模塊圖系統(tǒng)模塊圖如圖1所示。單片機(jī)可把由DS1302時(shí)鐘芯片傳來(lái)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，寫入顯示模塊，實(shí)現(xiàn)日歷、時(shí)鐘顯示。由于采用集成芯片性的單片機(jī)來(lái)制作電子鐘，這樣設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)單而且功能多、精確度高，也可方便擴(kuò)充其他功能，實(shí)現(xiàn)也十分簡(jiǎn)單。4 總體方案設(shè)計(jì) 工作原理本定時(shí)鬧鐘，是以單片機(jī)及外圍接口電路為核心硬件，輔以其他外圍硬件電路，用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其次，帶防水的DS18B20能很好的完成水箱內(nèi)進(jìn)行溫度檢測(cè)的任務(wù)。缺點(diǎn)：輸出精度不夠高。 優(yōu)點(diǎn)：(1)可防水。缺點(diǎn)：輸出值是模擬。優(yōu)點(diǎn)：(1)測(cè)量精度高。方案選定：采用方案二1602字符液晶顯示器顯示。而1602字符液晶顯示器給我們提供了更大的發(fā)揮空間,看起來(lái)舒服自然,而且能增加顯示的美觀性與直觀性。方案二：采用LCD 1602字符液晶顯示器顯示。方案選定：采用方案二宏晶單片機(jī)STC10F08XE作為總控制中心。比較論證：方案一Atmel單片機(jī)AT89S51功能較少，P0口輸出指令時(shí)要求接上拉電阻，使電路復(fù)雜化,精確度不高。3 方案論證與設(shè)計(jì) 控制芯片方案一：采用Atmel單片機(jī)AT89S51作為總的控制元件。 單片機(jī)的分類單片機(jī)按照其用途可分為通用型和專用型兩大類：（1）通用型單片機(jī)具有比較豐富的內(nèi)部資源，性能全面且適應(yīng)性強(qiáng)，能覆蓋多種應(yīng)用需求。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。（6） 單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較經(jīng)典、規(guī)范，易于構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。（4）低能耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。為滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O接口的邏輯操作極為處理功能。另外，因其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。（2）集成度高、體積小、可靠性高。預(yù)計(jì)，單片機(jī)將進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方向發(fā)展?？梢哉f(shuō)，單片機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了百花齊放的時(shí)代，為用戶的選擇提供了廣闊的空間。（4）MCU的百花齊放階段單片機(jī)發(fā)展到這一階段，表明單片機(jī)已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍采用的智能化控制工具小到玩具、家電行業(yè)，大到車載、艦船電子系統(tǒng)，遍及計(jì)量測(cè)試、工業(yè)過(guò)程控制、機(jī)械電子、金融電子、商用電子、辦公自動(dòng)化、工業(yè)機(jī)器人、軍事和航空航天等領(lǐng)域。③CMOS化，提供功耗管理功能。其特點(diǎn)是：①滿足嵌入式應(yīng)用要求的外圍擴(kuò)展，如WDT、PWM、ADC、DAC、高速I/0口等。由于MCS51單片機(jī)系列向各大電氣商的廣泛擴(kuò)散，許多電氣商競(jìng)相使用80C51為核，將許多在測(cè)控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、可靠性技術(shù)應(yīng)用到單片機(jī)中；隨著單片機(jī)內(nèi)外圍功能電路的增強(qiáng)，進(jìn)一步強(qiáng)化了智能控制器的特征。③完善的MCS51成為SCMC的經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)：日后，許多電氣商在MCS51的內(nèi)核和體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出各具特色的單片機(jī)。①完善的總線結(jié)構(gòu)：●并行總線：8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線及相應(yīng)的控制總線，兩個(gè)獨(dú)立的地址空間；●串行總線：通信總線，擴(kuò)展總線。MCS51系列單片機(jī)的推出，標(biāo)志著Single Chip Microputer體系結(jié)構(gòu)的完善。這一時(shí)期的特點(diǎn)是:●嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的芯片集成設(shè)計(jì)；●少資源、無(wú)軟件，只保證基本控制功能。參與這一探索階段的還有Motorola、Zilog和Ti等大公司，它們都取得了滿意的探索效果，確立了在SCMC的嵌入式應(yīng)用中的地位。（1）芯片化探索階段：20世紀(jì)70午代，美國(guó)的Fairchild(仙童)公司首先推出了第一款單片機(jī)F－8，隨后Intel公司推出了影響面大、應(yīng)用更廣的MCS48單片機(jī)系列。（4）能夠修改時(shí)鐘時(shí)間的時(shí)、分、秒，能夠修改日期的年月日。（2）可以顯示日期，具有萬(wàn)年歷功能。本設(shè)計(jì)產(chǎn)品性能卓越，功能豐富，采用LCD顯示更加直觀，是一個(gè)比較實(shí)用的電子產(chǎn)品。鐘表原先的報(bào)時(shí)功能已經(jīng)原不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的要求，現(xiàn)代的電子時(shí)鐘多帶有類似自動(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、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等功能，本設(shè)計(jì)中LCD電子時(shí)鐘采用LCD顯示時(shí)間和日期年月，直觀實(shí)用，而且可以方便的校調(diào)，附帶的萬(wàn)年歷和定時(shí)功能也是很方便和實(shí)用的。一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時(shí)”，“分”，“秒”，“星期”計(jì)數(shù)器、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路和振蕩器組成。而單片機(jī)模塊中最常見(jiàn)的正是數(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，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。通過(guò)本LCD電子定時(shí)鬧鐘的設(shè)計(jì)我也初步掌握了組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試等能力應(yīng)用，并且初步了解了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)研制過(guò)程，軟件和硬件設(shè)計(jì)的方法。 設(shè)計(jì)本電子定時(shí)鬧鐘的目的和意義本設(shè)計(jì)可以讓我對(duì)所學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的回顧和總結(jié)?，F(xiàn)在是高度發(fā)達(dá)的社會(huì)，時(shí)間觀念很重要，自古以來(lái)人們對(duì)時(shí)間的控制都是十分棘手的問(wèn)題，俗話說(shuō)事件就時(shí)間就是生命，LCD電子定時(shí)鬧鐘的多功能化必定將一步一步的開拓出來(lái)。由于時(shí)鐘的實(shí)用性和在人們生活中的重要性，所以，以單片機(jī)為核心的數(shù)字時(shí)鐘是很有社會(huì)意義和社會(huì)價(jià)值的。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的性能也在不斷提高，其應(yīng)用的范圍必將越來(lái)越寬廣。滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，在智能儀器，工業(yè)控制，家用電器，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信等都得到廣泛的應(yīng)用。智能溫度定時(shí)鬧鐘硬件畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 1 引言 1 電子定時(shí)鬧鐘研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1 設(shè)計(jì)本電子定時(shí)鬧鐘的目的和意義 1 本電子鬧鐘的特點(diǎn)和功能介紹 2 數(shù)字鐘介紹 2 本電子鐘設(shè)計(jì)特點(diǎn) 2 本電子鐘的主要功能 22 單片機(jī)介紹 3 單片機(jī)的發(fā)展歷史 3 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 4 單片機(jī)的特點(diǎn) 4 單片機(jī)的應(yīng)用 5 單片機(jī)的分類 53 方案論證與設(shè)計(jì) 6 控制芯片 6 顯示部分 6 檢測(cè)溫度部分 64 總體方案設(shè)計(jì) 8 工作原理 8 系統(tǒng)模塊圖 85 原理分析與硬件電路圖 9 DS18B20 9 技術(shù)性能描述 9 應(yīng)用范圍 9 DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 10 DS18B20工作原理 12 DS1302S時(shí)鐘芯片 12 DS1302的結(jié)構(gòu)及工作原理 14 引腳功能及結(jié)構(gòu) 14 DS1302的控制字節(jié) 16 數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O) 16 DS1302的寄存器 16 DS1302實(shí)時(shí)顯示時(shí)間的軟硬件 16 時(shí)鐘電路部分設(shè)計(jì) 17 1602字符液晶顯示器 18 液晶顯示器的特點(diǎn) 18 1602字符型LCD簡(jiǎn)介 19 1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能 196 系統(tǒng)調(diào)試和分析 22 時(shí)間顯示 22 精確度 22 調(diào)整時(shí)間 22 計(jì)時(shí)器 22 設(shè)置鬧鐘 23 復(fù)位 23 23結(jié)束語(yǔ) 24參考文獻(xiàn) 25致謝 26附錄 27附錄1 27附錄2 28551 引 言 電子定時(shí)鬧鐘研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)在是一個(gè)高度發(fā)達(dá)的高科技的時(shí)代，目前單片機(jī)正朝向高性能和多品種方向發(fā)展，而且進(jìn)一步向低功耗，小體積，大容量，高性能，低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方向發(fā)展。單片機(jī)的應(yīng)用還從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和方法一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，單片機(jī)技術(shù)如今已經(jīng)受到了迅速的推廣及運(yùn)用。世界各大電氣廠家，測(cè)控技術(shù)企業(yè)，機(jī)電行業(yè)大批競(jìng)相把單片機(jī)應(yīng)用于產(chǎn)品更新，作為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，智能化的核心部件。LCD電子定時(shí)鬧鐘使用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒計(jì)時(shí)的裝置，有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，壽命更長(zhǎng)，廣泛的應(yīng)用于家庭，車站，辦公室等場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚谋匦杵罚o人們帶來(lái)了很大的方便。鐘表原先的報(bào)時(shí)功能已經(jīng)原不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的要求，現(xiàn)代的電子時(shí)鐘多帶有類似自動(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、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等功能。與時(shí)間相關(guān)的產(chǎn)品在任何時(shí)候都是不可或缺的物質(zhì)，它的前景一如既往的遠(yuǎn)大。不僅如此，我在主動(dòng)去找尋找更多的資料的同時(shí)，了解了更多的知識(shí)，也培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，增強(qiáng)了自我的學(xué)習(xí)能力。 本電子鬧鐘的特點(diǎn)和功能介紹 數(shù)字鐘介紹時(shí)鐘是將小時(shí)、分鐘、秒鐘顯示于人的肉眼的計(jì)時(shí)裝置。而LCD電子定時(shí)鬧鐘是以單片機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)、分、秒的數(shù)字顯示的數(shù)字計(jì)時(shí)裝置,它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，另外應(yīng)有校時(shí)功能和一些顯示日期、鬧鐘等附加功能。由于時(shí)鐘的實(shí)用性和在人們生活中的重要性，所以嘗試設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的數(shù)字時(shí)鐘是很有意義的。 本電子鐘設(shè)計(jì)特點(diǎn)本LCD電子定時(shí)鬧鐘是一種基于單片機(jī)技術(shù)的多功能、多用途的電子產(chǎn)品，有電子時(shí)鐘、日期顯示、定時(shí)鬧鈴等多種功能。 本電子鐘的主要功能（1）可以顯示24小時(shí)制“時(shí)時(shí)分分秒秒”，LCD顯示。（3）可以方便的設(shè)定定時(shí)時(shí)間、修改定時(shí)時(shí)間，鬧鈴功能，預(yù)設(shè)定時(shí)時(shí)間到將發(fā)出鬧鈴聲。2 單片機(jī)介紹 單片機(jī)的發(fā)展歷史單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了探索完善MCU化百花齊放四個(gè)階段。MCS48單片機(jī)系列的推出標(biāo)志著在工業(yè)控制領(lǐng)域，進(jìn)入到智能化嵌入式應(yīng)用的芯片形態(tài)計(jì)算機(jī)的探索階段。這就是Single Chip Microputer的誕生年代，單片機(jī)一詞即由此而來(lái)。（2）結(jié)構(gòu)體系的完善階段：在MCS48探索成功的基礎(chǔ)上很快推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS5l。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。②完善的指令系統(tǒng)：●具有很強(qiáng)的位處理功能和邏輯控制功能，以滿足工業(yè)控制等方面的需要；●功能單元的SFR(特殊功能寄存器)集中管理。（3）從SCMC向MCU化過(guò)渡階段：Intel公司推出的MCS96單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、程序運(yùn)行監(jiān)視器(WDT)、脈寬調(diào)制器(PWM)、高速I/O口納入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。微控制器(Microcontrollers)成為單片機(jī)較為準(zhǔn)確表達(dá)的名詞。②眾多計(jì)算機(jī)外圍功能集成，如：●提供串行擴(kuò)展總線：SPI、I2C、BUS、Microwire；●配置現(xiàn)場(chǎng)總線接口：CAN BUS。④提供OTP供應(yīng)狀態(tài)，利于大規(guī)模和批量生產(chǎn)。為滿足不同的要求，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力和多機(jī)通信能力的8位、16位、32位通用型單片機(jī)，小型廉價(jià)型、外圍系統(tǒng)集成的專用型單片機(jī)，以及形形色色各具特色的現(xiàn)代單片機(jī)。 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展。 單片機(jī)的特點(diǎn)（1）性能價(jià)格比高。由于單片機(jī)將各功能部件集成在一塊芯片上，且內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，從而大大提高單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。（3）控制功能強(qiáng)。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微型計(jì)算機(jī)。（5）外部總線增加了I2C及SPI等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。 單片機(jī)的應(yīng)用目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。（2）專用單片機(jī)是專門針對(duì)某個(gè)特定產(chǎn)品的，例如，專用于電機(jī)控制的單片機(jī)、車載電子設(shè)備、語(yǔ)音信號(hào)處理和家用電器中的單片機(jī)等。方案二：采用宏晶單片機(jī)STC10F08XE作為總的控制元件。而方案二簡(jiǎn)化了電路，增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性，宏晶單片機(jī)STC10F08XE運(yùn)行速度快，超強(qiáng)抗干擾，在設(shè)計(jì)方面提供了極大的方便， IO口狀態(tài)可以設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出，推挽輸出，弱輸入，高阻四種狀態(tài)，P0口無(wú)須接上拉電阻，因此可以可采用獨(dú)立式鍵盤，Atmel芯片要用專用的ISP線，而STC的可以用串口進(jìn)行ISP下載程序，提供了便利的編程環(huán)境。 顯示部分方案一：采用多位數(shù)碼管顯示。比較論證：數(shù)碼管顯示內(nèi)容單一,不生動(dòng)具體，且要求數(shù)量多。最重要的是提供了友好的人機(jī)界面。 檢測(cè)溫度部分方案一：采用PT100對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行采集。(2)測(cè)量范圍大。方案二：采用DS18B20對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行采集。 (2)自帶A/D轉(zhuǎn)換。方案選定：最終選擇的是DS18B20，首先作為太陽(yáng)能熱水器的溫度檢測(cè)模塊，對(duì)溫度的精度要求并不高，使用DS18B20能夠滿足需要。最后，DS18B20的輸出值直接就是數(shù)字量，可以為后續(xù)的編程節(jié)省不少工作量。根據(jù)C51單片機(jī)的外圍接口特點(diǎn)擴(kuò)展相應(yīng)的硬件電路，然后根據(jù)單片機(jī)的指令設(shè)計(jì)出數(shù)字鐘相應(yīng)的軟件，再利用軟件執(zhí)行一定的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。利用宏晶單片機(jī)STC10F08XE作為本系統(tǒng)的中控模塊。在顯示電路中，主要靠按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)，計(jì)時(shí)器，鬧鐘等功能。 圖1 系統(tǒng)模塊5 原理分析與硬件電路圖 DS18B20DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。 技術(shù)性能描述 (1) 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 (3) 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，