【正文】 .................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 蜂鳴器報(bào)警模塊 ...................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5 軟件設(shè)計(jì) ............................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計(jì) ............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 本章小結(jié) .................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 參考文獻(xiàn) ................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 附錄一 ..................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 前言 — V— 前言 近年來(lái)，電子產(chǎn)品的成長(zhǎng)越來(lái)越快，社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)也更劇烈，人們對(duì)電子時(shí)鐘的要求更高了。如果事情一旦是重要的，一時(shí)的延誤可能造成大禍。并且人們希望看到時(shí)間的方式能更直接，準(zhǔn)度更靠得住，性價(jià)比更高。因此人們對(duì)時(shí)鐘的又有了體積小、功耗低的要求。另外，電子鐘發(fā)展越來(lái)越快，人們的需求 也相應(yīng)的越來(lái)越高，這就促成了新型電子鐘的產(chǎn)生。 單片機(jī)的應(yīng)用從根本上改變了老式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方案。 在單片機(jī)模塊中，經(jīng)常用到的就是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種利用單片機(jī)和時(shí)鐘芯片結(jié)合應(yīng)用數(shù)字電路的電子設(shè)備，比老式時(shí)鐘的 準(zhǔn)確度更高，視覺(jué)上更直觀，工作壽命更長(zhǎng)。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 1— 1 緒論 20 世紀(jì) 90 年代，隨著科技的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品已經(jīng)在我們的生活中隨處可見(jiàn)，更新?lián)Q代也越來(lái)越快。 多功能電子時(shí)鐘不但具有傳統(tǒng)鐘表的作用，而且可以檢測(cè)溫濕度。 因?yàn)閿M信號(hào)必需通過(guò) A/D轉(zhuǎn)換關(guān)鍵數(shù)字信號(hào)后才能與單片機(jī)進(jìn)行交流。因此，研究數(shù)字時(shí)鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常實(shí)際的意義。而電子鐘的 準(zhǔn)度對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，時(shí)間的誤差可能會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果和經(jīng)濟(jì)損失。其中，第三種方法電路簡(jiǎn)單修改功能方便。再加上鍵盤模塊來(lái)調(diào)節(jié)時(shí)間。美國(guó) DALLAS 公司開(kāi)發(fā)的DS1302 是一種高性能、低功耗的時(shí)鐘芯片，內(nèi)部含有 31字節(jié)靜態(tài) RAM，采用 SPI 三線接口與 CPU 同步通信，并可采用突發(fā)方式可以有多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信息和 RAM 數(shù)據(jù)被一次傳送。 溫濕度的檢測(cè)與節(jié)制是工業(yè)出產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中比力典范的利用之一，跟著傳感器在出產(chǎn)和糊口中的加倍普遍的利用。這類人工測(cè)試方式費(fèi)時(shí)吃力、效力低，且測(cè)試的溫度及濕度偏差大，隨機(jī)性大 。濕敏元件的線性度及抗污染性差，要長(zhǎng)期暴露在待測(cè)環(huán)境中濕敏元件，其測(cè)量精度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性很容易被污染而影響。但人們對(duì)它的期望越來(lái)越高，要為現(xiàn)代人提供更好的更便利的舉措措施就需要從單片機(jī)入手，統(tǒng)統(tǒng)向著數(shù)字化，智能化的目的成長(zhǎng)。 在日常生活和自動(dòng)控制系統(tǒng)中，時(shí)常會(huì)遇到對(duì)時(shí)間和溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求。本文給出了一種基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)帶溫度檢測(cè)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制作該器件。 表 1 STC89C52 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫中斷口線 3 級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 各管腳介紹 STC89C52 各管腳如圖 1 所示。 ④ 可編程輸入 /輸出引腳 (32 根 ) P0 口 (Pin39～ Pin32)： P0 端口是一個(gè) 8 位三態(tài)雙向 I/O 端口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)作低 8 位地址線和 8 位雙向數(shù)據(jù)總線用。 P1 端口能 I/O 端當(dāng) P1 端口作為輸口。入端口時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL負(fù)載，引腳特殊的功能。 P3 口 (Pin10～ Pin17)： P3 端口當(dāng)作為輸入時(shí)（第所示。 P3 口亦作為 STC89C52 特殊 P3 二功能）使用，如下端口寫入 1 時(shí)部上拉電阻拉為高電平，可用做輸入口， P3端口被內(nèi) lash編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的信息由日歷電路輸出，自動(dòng)調(diào)整可以改變每個(gè)月的天數(shù)和閏年的天數(shù)。時(shí)鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá) 31字節(jié)的字符組方式通信。 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 2 DS1302 封裝圖 DS1302 的外部引腳功能說(shuō)明如表 2 所示： 表 2 引腳功能說(shuō)明 引腳 功能 X1， X2 晶振引腳 GND 地 RST 復(fù)位 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 SCLK 串行時(shí)鐘 VCC1 電池引腳 VCC2 主電源引腳 移位寄存器、控制邏輯、振 蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及 RAM 組成了 DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 DS1302 有兩個(gè)電源引腳，一個(gè)與單片機(jī)相同的 5V電壓 VCC 引腳，還有一個(gè)充電電源引腳，這是為了保證 DS1302 在掉電時(shí)能夠正常工作，而重新上電后不用再調(diào)整時(shí)間。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘（ SCLK）的上升沿串行輸入，把命令字裝入移位寄存器后，在之后的時(shí)鐘周期可以訪問(wèn)，寫操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。 的寄存器和控制命令 對(duì) DS1302 的操作就是對(duì)其內(nèi)部寄存器的操作， DS1302 內(nèi)部共有 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。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器以外的寄存器。傳感器由一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) NTC 測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能 8 位單片機(jī)相連接。 DHT11 的供電電壓為 3～ 。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 7— LCD12864 LCD12864 簡(jiǎn)介： 12864LCD 顯示屏帶有中文字庫(kù)，分辨率是 12864。由該模塊組成的液晶表現(xiàn)方案與同范例的圖形點(diǎn)陣液晶表現(xiàn)模塊比擬，硬件電路布局或表現(xiàn)法式都要簡(jiǎn)練很多，且該模塊的價(jià)錢也略低于不異點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。充分的了解 各元件的工作原理以更好的實(shí)現(xiàn)整體效果。由于 DS1302 時(shí)鐘芯片 無(wú)源，再加上一個(gè)電源才能在斷電情況運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù) ，重新上電后也不需要校正時(shí)鐘。 基于單片機(jī)系統(tǒng)的電子時(shí)鐘基本結(jié)構(gòu)框圖如圖 3所示： 圖 3 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖 該系統(tǒng)所需要的器件包括單片機(jī) STC89C52 芯片一塊，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302 一塊，溫濕度傳感器 DHT11 一塊，液晶顯示屏 LCD12864 一塊，蜂鳴器一個(gè)， 的晶振一個(gè)，排針排線若干組，電容電阻若干，導(dǎo)線若干，發(fā)光二級(jí)管一個(gè)，三極管一個(gè)，按鈕 5 個(gè)。 時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)年、月、日 、時(shí)、分、秒、星期顯示、鬧鐘功能；溫濕度測(cè)量部分實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫濕度測(cè)量及顯示；鍵盤部分主要為時(shí)鐘和鬧鐘設(shè)置；功能整體程序流程框圖如圖 4所示。在用 PROTEL DXP 制圖， PCB 制板自動(dòng)布線，如果電氣檢查無(wú)誤，購(gòu)買元件，連接到各個(gè)模塊結(jié)合軟件進(jìn)行調(diào)試。系統(tǒng)由單片機(jī)基本系統(tǒng)，溫濕度采集模塊，時(shí)鐘模塊，報(bào)警模塊，按鍵模塊。然后對(duì)硬件和軟件分別描述。分塊描述就是把系統(tǒng)分為各個(gè)能夠單獨(dú)工作又可以互相合作的模塊，將復(fù)雜難懂軟件程序及其電路分解，使設(shè)計(jì)容易化。 最小系統(tǒng)晶振電路如圖 5 所示。 單片機(jī)的時(shí)鐘具有兩種工作模式，即片內(nèi)時(shí)鐘和片外時(shí)鐘模式。 圖 6 復(fù)位電路圖 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 11— CPU和系統(tǒng)中的其它部件都需要處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)初始狀態(tài)開(kāi)始工作，這就需要單片機(jī)的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)通常采用上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。 1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21STC89C52U1GNDVCC+512345678R210KVCC+530pFC230pFC312Y110KR3S1VCC+5GND10uFC1 圖 7 最小系統(tǒng)電路圖 本設(shè)計(jì)中的 DS1302 芯片 SCLK,I/O,CE 引腳分別與 STC89C52 芯片的， ， 口相連接， VSS 引腳接地。 15678234DS1302GND10pC410pC5GND12Y2VCC VCC+3V 圖 8 時(shí)鐘模塊電路圖 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 12— 溫濕度傳感器 DHT11 的接法很簡(jiǎn)單，它的 DATA 引腳與 STC89C52 芯片的 引腳相連接， VSS 引腳接地。 1234DHT11GNDVCC 圖 9 溫濕度傳感器模塊 12864LCD顯示屏帶有中文字庫(kù)，分辨率是 12864。由該模塊組成的液晶表現(xiàn)方案與同范例的圖形點(diǎn)陣液晶表現(xiàn)模塊比擬，硬件電路布局或表現(xiàn)法式 都要簡(jiǎn)練很多， 液 LCD12864的 DB0DB7引腳與 STC89C52芯片的 P0口相接，而控制引腳 RS， R/W， E， CS1，CS2， /RES則分別接 ～ ， VSS引腳接地。 1234567891011121314151617181920LCD12864GNDGNDVCC+510KR1VCC+5 圖 10 液晶顯示模塊 四個(gè)按鍵 key1key4 也接到 STC89C52 芯片的 起到調(diào)節(jié)時(shí)間日黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 13— 期等功能 ， VSS 引腳接地 。 按鍵模塊電路如圖 11 所示。這個(gè)模塊用 PNP三極管把蜂鳴器的電流放大，基極通過(guò) 200歐姆電阻與單片機(jī) STC89C52的閑置引腳 ，集電極接地，發(fā)射極蜂鳴器。 圖 12 報(bào)警模塊 本章介紹了系統(tǒng)的各個(gè)硬件部分，其中對(duì)液晶模塊、溫濕度傳感器模塊、時(shí)間模塊、按鍵電路和報(bào)警模塊進(jìn)行了逐一介紹，明白了各電路與單片機(jī)是怎樣連接的，還有各電路的自身的電路結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。 BEEP1Q1VCC200R4GND黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 14— 5 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)總體說(shuō)明 程序的編寫編譯在 Keil Uvision3 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， LCD12864 顯示的時(shí)間繼續(xù)精確顯示。 按 下 S5鍵，系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，再按下 S5鍵可在除了溫濕度外的項(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 S2 即可進(jìn)行加一操作，按下下調(diào)鍵 S3即可進(jìn)行減一的操作，按下 S4鍵退出調(diào)整。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 15— 圖 13 主程序流程圖 14 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 16— 圖 14 液晶模塊 流程圖 15 溫濕度傳感器是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)，它實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫濕度。結(jié)論 — 19— 結(jié)論 設(shè)計(jì)運(yùn)用了單片機(jī) STC89C52 為主控元件，配合無(wú)源時(shí)鐘芯片 DS1302，顯示電路采用了 LCD12864，溫濕度采集則應(yīng)用了 DHT11。 （ 2）對(duì) DS1302 時(shí)鐘芯片的基本原理、特性做了一個(gè)整體的介紹。 （ 3）在系統(tǒng)的軟件仿真調(diào)試中，運(yùn)用了 PROTEL 等軟件；學(xué)習(xí)了軟件 的基本操作，掌握了程序的編譯過(guò)程、電路 圖的繪制過(guò)程。 本設(shè)計(jì)主要研究單片機(jī)與時(shí)鐘芯片結(jié)合控制，從軟硬件上對(duì)單片機(jī)和時(shí)鐘芯片有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。這些功能在工業(yè)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)中起到定時(shí)、監(jiān)控作用，再加上影像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄功能會(huì)更好。 參考文獻(xiàn) — 20— 參考文獻(xiàn) [1]王云濤 ,王楠 .淺談多功能數(shù)字鐘