【正文】 圖 設(shè)計(jì)流程和預(yù)期成果該設(shè)計(jì)的主要流程如下：首先閱讀大量參考文獻(xiàn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的確定，然后在Protel 99SE上進(jìn)行原理圖的繪制和修改，在電氣檢查無(wú)誤的情況下，購(gòu)買(mǎi)所需要的元器件(元器件應(yīng)考慮裕量)。最后將各個(gè)功能的電路程序組合起來(lái)，然后再進(jìn)行總體調(diào)試直到成功。通過(guò)按鍵設(shè)置年月日和星期，以及定時(shí)鬧鐘。 3）定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，蜂鳴器報(bào)警；手動(dòng)按任意鍵報(bào)警停止；如無(wú)人工按鍵。第三章 硬件設(shè)計(jì) 硬件芯片介紹 單片機(jī)STC89C52（一）STC89C52功能特點(diǎn)[8]STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。表31給出了其主要功能。圖31 STC89C52管腳圖(1)主電源引腳(2根)VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線(xiàn)(2)外接晶振引腳(2根)XTAL0(Pin18)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端(3)控制引腳(4根)RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。(4)可編程輸入/輸出引腳(32根)STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、PPP3口，每個(gè)口有8位(8根引腳)，共32根。P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。P1口(Pin1～Pin8)：～。對(duì)P1 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。此外，（）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（），具體如下所示。P1引腳第二功能　　 ：T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出　　 ：T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）　　： MOSI（在線(xiàn)系統(tǒng)編程時(shí)用到）　　 ：MISO（在線(xiàn)系統(tǒng)編程時(shí)用到）　　 ：SCK（在線(xiàn)系統(tǒng)編程時(shí)用到）P2口(Pin21～Pin28)：～。對(duì)P2 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在訪(fǎng)問(wèn)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（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在使用 8位地址（如MOVX RI）訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。P3口(Pin10～Pin17)：8位準(zhǔn)雙向I/O口線(xiàn)，～。對(duì)P3 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 P3口亦作為STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。端口引腳 第二功能　　 RXD(串行輸入口)　　 TXD(串行輸出口)　　 INTO(外中斷0)　　 INT1(外中斷1)　　 TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)　　 T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)　　 WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。PSEN——程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)STC89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。其主要功能如下：其中14個(gè)字節(jié)作為時(shí)鐘和控制寄存器，114字節(jié)為通用RAM，所有ARAM單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護(hù)功能。 (7)可編程并選擇的方波信號(hào)輸出(9)三種可供選擇的中斷方式 時(shí)間性中斷 周期性中斷時(shí)鐘更新結(jié)束中斷（二）DS12887的原理及管腳說(shuō)明圖32顯示了DS12887管腳排列圖。讀寫(xiě)會(huì)即刻被禁止，但芯片內(nèi)部的計(jì)時(shí)仍在繼續(xù)，重新通上+5V電源后，通過(guò)編程即可顯示當(dāng)前時(shí)間；若外部提供的VCC電源小于3V，電源方式切換為內(nèi)部鋰電池提供，同樣可以保持芯片內(nèi)部計(jì)時(shí)仍然繼續(xù)。 MOT(模式選擇)：接VCC（+5V）時(shí)，芯片在MOTOROLA時(shí)序下工作，接GND（地）時(shí)，芯片在INTEL時(shí)序下工作。 SQW(方波信號(hào))：通過(guò)15個(gè)分頻器抽頭中的13個(gè)提供方波輸出。 AD0～AD7(雙向地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線(xiàn))：數(shù)據(jù)和控制指令都通過(guò)此8個(gè)引腳來(lái)于單片機(jī)等控制器傳輸。此引腳的兩種模式與DS相似。 CS(片選輸入)：在訪(fǎng)問(wèn)DS12887的總線(xiàn)周期內(nèi)，片選信號(hào)必須保持為低。 IRQ(中斷申請(qǐng)輸入)：低電平有效，可作微處理的中斷輸入。IRQ線(xiàn)是漏極開(kāi)路輸入，要求外接上拉電阻。 RESET(復(fù)位輸出)：若要保證DS12887有效復(fù)位，必須讓該腳保持低電平時(shí)間大于200ms。 DS12887的存儲(chǔ)器分配圖如圖33所示，其中00H09H為時(shí)鐘信息和鬧鐘信息寄存器,0AH0DH為四個(gè)控制寄存器圖33 DS12887存儲(chǔ)器分配圖(2) 控制寄存器若UIP為1，實(shí)時(shí)時(shí)鐘的更新轉(zhuǎn)換發(fā)生的很快，而當(dāng)UIP為0，更新轉(zhuǎn)換至少在244181。表33 DS12887周期中斷率和方波頻率 a 用PIE位允許中斷； c 二者同時(shí)允許并用相同的頻率；UIE：更新結(jié)束中斷允許位，AIE為1，允許中斷，否則禁止中斷。 SQWE：方波允許位，置1選定頻率方波從SQW腳輸出；為0時(shí)，SQW腳為低。 DM：數(shù)據(jù)模式位，DM為1表明為十進(jìn)制數(shù)據(jù)，而0表明是BCD碼的數(shù)據(jù)。 24/12：小時(shí)格式位，1表明24小時(shí)制，而0表明12小時(shí)制。 DSE：夏令時(shí)允許位，當(dāng)DSE置1時(shí)允許兩個(gè)特殊的更新，在四月份的第一星期日，時(shí)間從1：59：59AM時(shí)改變?yōu)?：00：00AM；在十月的最后一個(gè)星期日的1：59：59AM時(shí)改變?yōu)?：00：00AM。●寄存器C 表35 DS12887寄存器CIRQF：中斷申請(qǐng)標(biāo)志位。 即：IRQF=PFAIE+UF 只要IRQF為1，IRQ管腳輸出低 ，程序讀寄存器C以后或RESET管腳為低后，所有標(biāo)志位清零。VF為1表明更新周期結(jié)束。 BIT0～BIT3：未用狀態(tài)位，讀出總為0，不能寫(xiě)入。 溫度傳感器DS18B20(一)DS18B20功能特點(diǎn)DS18B20具有超小體積和超低硬件開(kāi)銷(xiāo)，精度高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其主要功能如下：(1)獨(dú)特的單線(xiàn)接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊(2)簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布應(yīng)用(3)無(wú)需外部器件(4)可通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)供電(5)零待機(jī)功耗(6)測(cè)溫范圍55~+125℃，℃遞增。如圖34所示。(1) DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端(2) GND為電源地(3) VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線(xiàn)方式時(shí)接地） 圖35 DS18B20引腳圖圖36給出了DS18B20測(cè)溫原理：DS1820用一個(gè)高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個(gè)門(mén)周期，內(nèi)部計(jì)數(shù)器在這個(gè)門(mén)周期內(nèi)對(duì)一個(gè)低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)得到溫度值。如果計(jì)數(shù)器在門(mén)周期結(jié)束前到達(dá)0，則溫度寄存器（同樣被預(yù)置到55℃）的值增加，表明所測(cè)溫度大于55℃。然后計(jì)數(shù)器又開(kāi)始計(jì)數(shù)直到0，如果門(mén)周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過(guò)程。這是通過(guò)改變計(jì)數(shù)器對(duì)溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。DS1820 ℃的分辨力。數(shù)據(jù)通過(guò)單線(xiàn)接口以串行方式傳輸。如用于華氏溫度，必須要用一個(gè)轉(zhuǎn)換因子查找表。無(wú)論是那種供電方式，I/。本設(shè)計(jì)采用38所示接線(xiàn)，即外接電源工作方式[11]。字符型液晶顯示模塊是一類(lèi)專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式液晶顯示模塊。字符型液晶顯示模塊LCD1602是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件。（二）LCD1602功能介紹 LCD1602各引腳功能如表37所示。很顯然第二種更簡(jiǎn)單、直接，下面就列出典型讀寫(xiě)的時(shí)序要求，以方便編寫(xiě)程序。單片機(jī)的模塊化就是把系統(tǒng)分成各個(gè)具有獨(dú)立功能又可以互相銜接的簡(jiǎn)單模塊，將復(fù)雜難懂的指令、語(yǔ)法、編程及其電路分解，使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化[15]。 單片機(jī)最小系統(tǒng)本設(shè)計(jì)的單片機(jī)最小系統(tǒng)主要包括STC89C52芯片，晶振電路和復(fù)位電路。 圖39 晶振電路圖STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL0和XTAL1分別是此放大器的輸入端和輸出端。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖39所示，在XTAL0和XTAL1引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩?！?2MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。它會(huì)影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度。（二）復(fù)位電路 最小系統(tǒng)復(fù)位電路如圖310所示。復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)。單片機(jī)復(fù)位電路參數(shù)的選定須在振蕩穩(wěn)定后保證復(fù)位高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。（三）最小系統(tǒng)整體圖最小系統(tǒng)整體電路如圖311所示。MOT引腳接地，為INTEL總線(xiàn)時(shí)序方式。時(shí)鐘模塊電路如圖312所示。這里只用到一個(gè)溫度傳感器，若要使用多個(gè)則只需將所有的DS18B20的I/O口接在一起即可，在具體操作時(shí)，通過(guò)讀取每個(gè)芯片的內(nèi)部序列號(hào)來(lái)識(shí)別[18]。圖313 溫度傳感器模塊 液晶顯示模塊液晶LCD1602的D0D7引腳與STC89C52芯片的P2口相接，而控制引腳RS，R/W。液晶顯示模塊電路如圖314所示。本設(shè)計(jì)中的四個(gè)按鍵分別接到74LS21芯片的1A，1B，1C，1D，即4輸入與門(mén)的4個(gè)輸入。同時(shí)。按鍵模塊電路如圖315所示。本模塊采用PNP三極管為蜂鳴器放大電流，集電極直接接地，發(fā)射極接發(fā)光二極管和蜂鳴器。圖316 報(bào)警模塊第四章 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)總體說(shuō)明本系統(tǒng)的程序采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，為了便于修改和調(diào)試，系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，程序的編寫(xiě)編譯在WAVE6000軟件中完成。時(shí)鐘芯片向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求，單片機(jī)通過(guò)報(bào)警模塊進(jìn)行警報(bào)，此時(shí)，若按下四個(gè)按鍵中的任意一個(gè)，報(bào)警停止，LCD1602顯示的時(shí)間繼續(xù)精確顯示。（1）按下S1鍵，系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，再按下S2鍵可在除了溫度外的項(xiàng)目，如年、月、日、時(shí)、分、秒、星期、鬧鐘上停留，此時(shí)再按下上調(diào)鍵S3即可進(jìn)行加一操作，按下下調(diào)鍵S4即可進(jìn)行減一的操作。（3）同時(shí)按下S3鍵和S4鍵可對(duì)鬧鐘進(jìn)行開(kāi)啟和關(guān)閉的操作。 //LCD初始化 Start_calendar ()。 //中斷開(kāi)啟 enable_set = F。 //播放鈴聲 enable_play_song = F。 //更新顯示數(shù)據(jù) display_calender_and_temp ()。 //延時(shí)100ms update_set_display (cur_set_pos)。 //顯示日歷及溫度信息 delay (100)。:39。 //繼續(xù)循環(huán) } delay (200)。 //‘：’閃爍 } }  DS18B20模塊軟件實(shí)現(xiàn) DS18B20模塊子程序流程圖圖42 DS18B20子程序流程圖 DS18B20模塊子程序代碼include include include include include sbit dq= P1^7。 while(t) { for(i=0。i++){} }}void txreset(void){ uint i。 i=100。 dq=1。 while(i0) i。 while(dq) 。 i=4。}bit rdbit(void){ uint i。 dq=0。 dq=1。i++。 i=8。 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