【正文】 備高級(jí)語言使用方便、接近自然語言和數(shù)學(xué)語言的特性，同時(shí)也具備對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的良好操縱和控制能力。因此，C語言被廣泛應(yīng)用于各類系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的開發(fā)。本章主要介紹了單片機(jī)的定義和特點(diǎn)，重點(diǎn)描述了單片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢(shì)，最后簡(jiǎn)單地介紹了選擇的編程語言。方案二:采用STC89C52芯片,STC89C52是一種低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，具有8K的可編程Flash存儲(chǔ)器。 顯示模塊選擇方案和論證方案一：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描,LED數(shù)碼管價(jià)格適中,對(duì)于顯示數(shù)字合適,采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí),雖然占用的單片機(jī)口線少，但連線還需要花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間，所以也不用此種作為顯示。方案三：采用1602液晶顯示屏,該液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,內(nèi)置192種字符，可顯示大量符號(hào)、數(shù)字,清晰可見,而且功率消耗小壽命長抗干擾能力強(qiáng)。方案一：直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。方案二：采用DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS1302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、年進(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高,位的RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，～。方案一：使用熱敏電阻作為傳感器，用熱敏電阻與一個(gè)相應(yīng)阻值電阻相串聯(lián)分壓，利用熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的特性，采集這兩個(gè)電阻變化的分壓值，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。方案二：采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，此類傳感器為數(shù)字式傳感器而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機(jī)連接，可以去除A/D模塊，降低硬件成本，簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路。因此本設(shè)計(jì)選用DS18B20溫度傳感器。 本章主要介紹了系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能和萬年歷系統(tǒng)硬件平臺(tái)的選擇，比較了主控模塊，時(shí)鐘模塊，顯示模塊，溫度采集模塊中不同器件的優(yōu)劣，最后確定了電路設(shè)計(jì)的整體方案。第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 電路設(shè)計(jì)框圖根據(jù)上章確定的方案給出了系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)框圖：為使時(shí)鐘走時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，校時(shí)電路是必不可少的，鍵盤模塊用來校正液晶上顯示的時(shí)間；溫度傳感器則用來檢測(cè)當(dāng)前的環(huán)境溫度；STC89C52單片機(jī)通過輸出各種電脈沖信號(hào)來驅(qū)動(dòng)控制各部分正常工作；而系統(tǒng)的時(shí)間、溫度等數(shù)據(jù)則最終通過液晶模塊顯示出來。 主要單元電路的設(shè)計(jì) STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介STC89C52是一種低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，具有8K的可編程Flash 存儲(chǔ)器。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 STC89C52引腳圖從引腳功能來看，可將引腳分為三部分：電源及時(shí)鐘引腳VCC：接+5V電源；VSS：接地；XTAL1和XTAL2：時(shí)鐘引腳，外接晶體引線端?？刂埔_RST/VPT：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，VPT是備用電源輸入端。當(dāng)主電源VCC發(fā)生故障而突然下降到一定低電壓或斷電時(shí)，第2功能VPT將為片內(nèi)RAM提供電源以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失。在存取外存儲(chǔ)器時(shí)，用于鎖存低8位地址信號(hào)。此引腳的第2功能PROG是對(duì)片內(nèi)帶有4K字節(jié)EPROM的8751固化程序時(shí)，作為編程脈沖輸入端。是片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平有效。EA/VPP：程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端。對(duì)8031單片機(jī)，EA必須接低電平。I/O口引腳～：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入?！篜1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。此外，（）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（）。～:P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高八位地址。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。51單片機(jī)以其低廉的價(jià)格以及較出色的性能成了很多控制系統(tǒng)的首選。一個(gè)典型的單片機(jī)最小系統(tǒng)一般由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源指示燈和外部擴(kuò)展接口等部分組成，本系統(tǒng)也不例外，當(dāng)單片機(jī)具備了這些最基本的條件后，就可以正常工作了。XTAL0接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。復(fù)位電路包括復(fù)位電容（C6）、復(fù)位電阻（R3）和復(fù)位開關(guān)（S4）。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位、晶振電路簡(jiǎn)介復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位電路是使單片機(jī)的CPU或系統(tǒng)中的其他部件處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這上狀態(tài)開始工作。上電復(fù)位電路：上電復(fù)位是單片機(jī)上電時(shí)復(fù)位操作，保證單片機(jī)上電后立即進(jìn)入規(guī)定的復(fù)位狀態(tài)。按鍵復(fù)位電路：它不僅具有上電復(fù)位電路的功能，同時(shí)它的操作比上電復(fù)位電路的操作要簡(jiǎn)單的多。它主要是利用電阻的分壓來實(shí)現(xiàn)的在此設(shè)計(jì)中，采用的按鍵復(fù)位電路。上電瞬間RESET引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RERST引腳的高電平將逐漸下降。上電與按鍵均有效的復(fù)位電路不僅在上電時(shí)可以自動(dòng)復(fù)位，而且在單片機(jī)運(yùn)行期間，利用按鍵也可以完成復(fù)位操作晶振電路的設(shè)計(jì)晶振電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互關(guān)系。通常在引腳XTALl和XTAL2跨接石英晶體和兩個(gè)補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器，、CC2。 時(shí)鐘振蕩電路 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。DS1302由VCC1或VCC2兩者中的較大者供電。X1和X2是振蕩源。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平，I/O為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。 DS1302的硬件接線圖時(shí)鐘芯片DS1302的工作原理：(1) DS1302的控制字節(jié)DS1302控制字節(jié)的高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出(2) 數(shù)據(jù)輸入輸出（I/O）在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。(3) DS1302的寄存器DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。“WP”是寫保護(hù)位，在任何的對(duì)時(shí)鐘和RAM的寫操作之前，“WP”必須為0。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。 DS18B20的兩種封裝DS18B20的主要特性 （1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電。 （3）DS18B20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，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。 （5）溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時(shí)精度為177。 （6）可編程 的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。 （8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以一 線總線串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器（）。本設(shè)計(jì)采用外部電源供電方式（），DS18B20工作電源由VDD引腳接入，此時(shí)I/O線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證轉(zhuǎn)換精度。 DS18B20引腳接線引腳說明：GND為接地引腳；DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出腳。在本系統(tǒng)中，我們采用了單片機(jī)來進(jìn)行控制，因?yàn)閱纹瑱C(jī)可以很好的解決鍵抖動(dòng)。 獨(dú)立式鍵盤每個(gè)鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O口線上的狀態(tài)，矩陣式鍵盤按鍵排列為行列式矩陣結(jié)構(gòu)，也稱行列式鍵盤結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立式鍵盤。CPU在一個(gè)工作周期內(nèi)，利用完成其他任務(wù)的空余時(shí)間，調(diào)用鍵盤掃描子程序，經(jīng)程序查詢，若無鍵操作，則返回；若有鍵操作，則進(jìn)而判斷是哪個(gè)鍵，并執(zhí)行相應(yīng)的鍵處理程序。由于單片機(jī)在正常應(yīng)用過程中，可能會(huì)經(jīng)常進(jìn)行鍵操作，因而編程控制方式使CPU經(jīng)常處于工作狀態(tài)， 在進(jìn)行本次設(shè)計(jì)中，只涉及到了設(shè)置、上調(diào)、下調(diào)三個(gè)功能。如下圖所示： 顯示模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中由于要對(duì)時(shí)間、溫度進(jìn)行顯示，所以選擇液晶顯示屏1602模塊作為輸出。它可以顯示兩行，每行16個(gè)字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比。 管腳功能如表41所示：表41 LCD1602引腳功能引腳符號(hào)功能說明1VSS一般接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端。5R/WR/W為讀寫信號(hào)線。7DB0底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8DB1底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9DB2底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10DB3底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11DB4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12DB5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13DB6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14DB7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）LCD1602主要管腳介紹：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生鬼影使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。R／W為讀寫信號(hào)線端，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。E為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。當(dāng)R/W端接高電平時(shí)芯片處于讀數(shù)據(jù)狀態(tài)，反之處于寫數(shù)據(jù)狀態(tài)，E端為使能信號(hào)端。 LCD液晶與單片機(jī)硬件連線圖本章主要介紹了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，其中對(duì)時(shí)鐘芯片DS1301602液晶顯示屏、DS18B20溫度傳感器和STC89C52最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)闡述。第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總流程圖。 溫度程序流程圖。 溫度顯示流程圖 DS1302時(shí)鐘程序流程圖。這時(shí)若有設(shè)置鍵按下時(shí)，進(jìn)行時(shí)間修改，完成后將數(shù)據(jù)送入時(shí)鐘芯片；若沒有按鍵按下，則直接存入EPROM，送入液晶屏顯示。流程圖分析：首先對(duì)1602顯示屏進(jìn)行初始化（初始化大約持續(xù)10ms左右），然后檢查忙信號(hào)，若BF=0，則獲得顯示RAM的地址，寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示；若BF=1，則代表模塊正在進(jìn)行內(nèi)部操作，不接受任何外部指令和數(shù)據(jù)，直到BF=0為止。一般訪問DS18B20時(shí)按如下步驟進(jìn)行：初始化；ROM操作命令；存儲(chǔ)器操作命令；執(zhí)行/數(shù)據(jù)。 unsigned char dat=0。i0。 DS18_delay(1)。 dat=1。 if(DQ) dat|=0x80。 } return(dat)。 for(i=8。i) { DQ=0。0x01。 DQ=1。 //復(fù)合賦值運(yùn)算，等效dat=dat1(dat=dat右移一位后的值) } DS18_delay(4)。 //初始化，調(diào)用初始化函數(shù) WriteOneChar(0xcc)。 //啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，調(diào)用寫函數(shù)，寫0x44指令碼 DS18_delay(125)。 //初始化，調(diào)用初始化函數(shù) WriteOneChar(0xcc)。 //調(diào)用寫函數(shù)，寫0xbe指令碼，讀溫度寄存器 tempL=ReadOneChar()。 //讀出溫度的高位MSB tempa=((tempH*256)+tempL)*。return(tempa)。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。 DS1302的控制字控制字總是從最低位開始輸出。同樣，在緊跟8位的控制字指令后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿，讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。 單字節(jié)讀 單字節(jié)寫在進(jìn)行任何數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，RST必須被置高電平，每個(gè)SCLK為上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被輸入，下降沿時(shí)數(shù)據(jù)被輸出。傳送完成后，RST置低，禁止字節(jié)的傳送。 RST=1。a0。 SCLK=0。 ACC=ACC1。 for(a=8。a) { ACC7=IO。 SCLK=0。 } return (A