【正文】 圖 設計流程和預期成果該設計的主要流程如下：首先閱讀大量參考文獻，進行設計方案的確定，然后在Protel 99SE上進行原理圖的繪制和修改，在電氣檢查無誤的情況下，購買所需要的元器件(元器件應考慮裕量)。最后將各個功能的電路程序組合起來，然后再進行總體調試直到成功。通過按鍵設置年月日和星期，以及定時鬧鐘。 3）定時時間到達時，蜂鳴器報警；手動按任意鍵報警停止；如無人工按鍵。第三章 硬件設計 硬件芯片介紹 單片機STC89C52（一）STC89C52功能特點[8]STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。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(2)外接晶振引腳(2根)XTAL0(Pin18)：片內振蕩電路的輸入端XTAL1(Pin19)：片內振蕩電路的輸出端(3)控制引腳(4根)RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位。(4)可編程輸入/輸出引腳(32根)STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、PPP3口，每個口有8位(8根引腳)，共32根。P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。P1口(Pin1～Pin8)：～。對P1 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。此外，（）和時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（），具體如下所示。P1引腳第二功能　　 ：T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出　　 ：T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）　?。?MOSI（在線系統(tǒng)編程時用到）　　 ：MISO（在線系統(tǒng)編程時用到）　　 ：SCK（在線系統(tǒng)編程時用到）P2口(Pin21～Pin28)：～。對P2 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在使用 8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。P3口(Pin10～Pin17)：8位準雙向I/O口線，～。對P3 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時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/計數(shù)器0)　　 T1(定時/計數(shù)器1)　　 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。對FLASH存儲器編程期間，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——程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當STC89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當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個字節(jié)作為時鐘和控制寄存器，114字節(jié)為通用RAM，所有ARAM單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護功能。 (7)可編程并選擇的方波信號輸出(9)三種可供選擇的中斷方式 時間性中斷 周期性中斷時鐘更新結束中斷（二）DS12887的原理及管腳說明圖32顯示了DS12887管腳排列圖。讀寫會即刻被禁止，但芯片內部的計時仍在繼續(xù)，重新通上+5V電源后，通過編程即可顯示當前時間；若外部提供的VCC電源小于3V，電源方式切換為內部鋰電池提供，同樣可以保持芯片內部計時仍然繼續(xù)。 MOT(模式選擇)：接VCC（+5V）時，芯片在MOTOROLA時序下工作，接GND（地）時，芯片在INTEL時序下工作。 SQW(方波信號)：通過15個分頻器抽頭中的13個提供方波輸出。 AD0～AD7(雙向地址/數(shù)據(jù)復用線)：數(shù)據(jù)和控制指令都通過此8個引腳來于單片機等控制器傳輸。此引腳的兩種模式與DS相似。 CS(片選輸入)：在訪問DS12887的總線周期內，片選信號必須保持為低。 IRQ(中斷申請輸入)：低電平有效，可作微處理的中斷輸入。IRQ線是漏極開路輸入，要求外接上拉電阻。 RESET(復位輸出)：若要保證DS12887有效復位，必須讓該腳保持低電平時間大于200ms。 DS12887的存儲器分配圖如圖33所示，其中00H09H為時鐘信息和鬧鐘信息寄存器,0AH0DH為四個控制寄存器圖33 DS12887存儲器分配圖(2) 控制寄存器若UIP為1，實時時鐘的更新轉換發(fā)生的很快，而當UIP為0，更新轉換至少在244181。表33 DS12887周期中斷率和方波頻率 a 用PIE位允許中斷； c 二者同時允許并用相同的頻率；UIE：更新結束中斷允許位，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，SQW腳為低。 DM：數(shù)據(jù)模式位，DM為1表明為十進制數(shù)據(jù)，而0表明是BCD碼的數(shù)據(jù)。 24/12：小時格式位，1表明24小時制，而0表明12小時制。 DSE：夏令時允許位，當DSE置1時允許兩個特殊的更新，在四月份的第一星期日，時間從1：59：59AM時改變?yōu)?：00：00AM；在十月的最后一個星期日的1：59：59AM時改變?yōu)?：00：00AM?！窦拇嫫鰿 表35 DS12887寄存器CIRQF：中斷申請標志位。 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，所有標志位清零。VF為1表明更新周期結束。 BIT0～BIT3：未用狀態(tài)位，讀出總為0，不能寫入。 溫度傳感器DS18B20(一)DS18B20功能特點DS18B20具有超小體積和超低硬件開銷，精度高，抗干擾能力強等優(yōu)點。其主要功能如下：(1)獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊(2)簡單的多點分布應用(3)無需外部器件(4)可通過數(shù)據(jù)線供電(5)零待機功耗(6)測溫范圍55~+125℃，℃遞增。如圖34所示。(1) DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端(2) GND為電源地(3) VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地） 圖35 DS18B20引腳圖圖36給出了DS18B20測溫原理：DS1820用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內部計數(shù)器在這個門周期內對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進行計數(shù)來得到溫度值。如果計數(shù)器在門周期結束前到達0，則溫度寄存器（同樣被預置到55℃）的值增加，表明所測溫度大于55℃。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到0，如果門周期仍未結束，將重復這一過程。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的的值來實現(xiàn)的。DS1820 ℃的分辨力。數(shù)據(jù)通過單線接口以串行方式傳輸。如用于華氏溫度，必須要用一個轉換因子查找表。無論是那種供電方式，I/。本設計采用38所示接線，即外接電源工作方式[11]。字符型液晶顯示模塊是一類專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式液晶顯示模塊。字符型液晶顯示模塊LCD1602是單片機應用設計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。很顯然第二種更簡單、直接，下面就列出典型讀寫的時序要求，以方便編寫程序。單片機的模塊化就是把系統(tǒng)分成各個具有獨立功能又可以互相銜接的簡單模塊，將復雜難懂的指令、語法、編程及其電路分解，使設計簡單化[15]。 單片機最小系統(tǒng)本設計的單片機最小系統(tǒng)主要包括STC89C52芯片，晶振電路和復位電路。 圖39 晶振電路圖STC89C52內部有一個用于構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。內部方式的時鐘電路如圖39所示，在XTAL0和XTAL1引腳上外接定時元件，內部振蕩器就產生自激振蕩。～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調的作用。它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度。（二）復位電路 最小系統(tǒng)復位電路如圖310所示。復位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號。單片機復位電路參數(shù)的選定須在振蕩穩(wěn)定后保證復位高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。（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總線時序方式。時鐘模塊電路如圖312所示。這里只用到一個溫度傳感器，若要使用多個則只需將所有的DS18B20的I/O口接在一起即可，在具體操作時，通過讀取每個芯片的內部序列號來識別[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。本設計中的四個按鍵分別接到74LS21芯片的1A，1B，1C，1D，即4輸入與門的4個輸入。同時。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 報警模塊第四章 軟件設計 軟件設計總體說明本系統(tǒng)的程序采用C語言編寫，為了便于修改和調試，系統(tǒng)軟件采用模塊化設計，程序的編寫編譯在WAVE6000軟件中完成。時鐘芯片向單片機發(fā)出中斷請求，單片機通過報警模塊進行警報，此時，若按下四個按鍵中的任意一個，報警停止，LCD1602顯示的時間繼續(xù)精確顯示。（1）按下S1鍵，系統(tǒng)進入設置狀態(tài)，再按下S2鍵可在除了溫度外的項目，如年、月、日、時、分、秒、星期、鬧鐘上停留，此時再按下上調鍵S3即可進行加一操作，按下下調鍵S4即可進行減一的操作。（3）同時按下S3鍵和S4鍵可對鬧鐘進行開啟和關閉的操作。 //LCD初始化 Start_calendar ()。 //中斷開啟 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。 return(b)。 b=0。i=8。 b=(j7)|(b1)。}void wrbyte(uchar b){ uint i。 bit btmp。j=8。0x01。 if(btmp) { dq=0。i++。 i=8。 } else { dq=0。 while(i0) i。 i++。 } }}void convert(void){ txreset()。 delay_temperature(1)。 wrbyte(0x44)。 unsigned char tpmsb=0。 float tt=0。 txreset()。 delay_temperature(1)。 wrbyte(0xbe)。 tpmsb=rdbyte()。 t =8。 tt = t*。 point_val = (tplsbamp。 tt = (tplsb1) + point_val。 }float get_temperature(){ convert()。} LCD1602模塊軟件實現(xiàn) L