多功能電子時鐘畢業(yè)論文

1、哈哈 爾爾 濱濱 理理 工工 大大 學學 畢 業(yè) 設 計 題題 目：目： 院院 系：系： 姓姓 名：名： 指導教師：指導教師： 系系 主主 任：任： 年年 月月 日日 摘 要 數(shù)字電子時鐘是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡谋匦杵?。電子鐘主?是利用現(xiàn)代電子技術(shù)將時鐘電子化、數(shù)字化。與傳統(tǒng)的機械鐘相比，具 有時鐘精確、顯示直觀、無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。 另外，在生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們對電子鐘的功能又提出了諸多要求： 報時、鬧鐘、日歷、溫度顯示，這就需要電子時鐘的多功能性。 根據(jù)人們的不同要求，本設計主要為實現(xiàn)一款可正常顯示時鐘，測 量環(huán)境溫度，帶有定時鬧鈴的多功能電子時鐘。 本設計采用

2、液晶顯示以其亮度高、顯示直觀等優(yōu)點被廣泛應用于智 能儀器及家用電器等領域。該時鐘系統(tǒng)主要由時鐘模塊、鬧鐘模塊、環(huán) 境溫度檢測模塊、液晶顯示模塊、鍵盤控制模塊組成。能夠準確顯示時 間（顯示格式為時時：分分：秒秒，24 小時制） ，可隨時進行時間調(diào)整， 具有鬧鐘時間設置，能夠?qū)r鐘所在的環(huán)境溫度進行測量并顯示。設計 以硬件軟件化為指導思想，充分發(fā)揮單片機功能，大部分功能通過軟件 編程來實現(xiàn)，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。 關鍵詞：電子時鐘；單片機；多功能；溫濕度傳感器 abstract digital electronic clock is indispensable to daily life.

3、electronic clock is the use of modern electronic technology to clock electronic, digital. compared with the traditional mechanical clock, a clock-accurate, intuitive display, no mechanical transmission device, etc., and thus are widely used. in addition, the in the the in the life and industrial and

4、 agricultural production, the people pairs of the the the function of of electronic bell also proposed a a lot of of the requirements of: timekeeping,alarm clock, calendar, temperature display, which requires the the the versatility of electronic clock. according to the different requirements of the

5、 people of this design to achieve a normal display clock / calendar, measuring the ambient temperature, , multi-function electronic clock with alarm. this design uses the lcd its high brightness, intuitive and other advantages are widely used in intelligent instruments and appliances and other areas

6、. the clock system clock module, alarm clock module, the ambient temperature , lcd module, keyboard, control module . be able to accurately to display the time (display format for the from time to time: sub-sub-the: seconds seconds, system of the 24 hours), can be at any time carried out the time to

7、 adjust, with a the alarm clock time setting, be able to pairs the ambient temperature where the by the clock carried out measurement and displayed. design hardware and software as the guiding ideology, give full play to the mcu function, most of the functionality through software programming simple

8、 circuit and system stability. keywords: digital clock;single-chip; multi-function; temperature sensor 目錄 摘 要.i abstract.ii 目錄.1 緒論.1 1.1 課題背景.1 1.1.1 多功能數(shù)字時鐘研究的背景.1 1.1.2 多功能數(shù)字時鐘研究現(xiàn)狀與意義.2 1.1.3 多功能數(shù)字時鐘的功能.3 2 硬件設計.4 2.1 系統(tǒng)的設計思路.4 2.1.1 設計流程.4 2.2 單片機的選擇.5 2.2.1 單片機的發(fā)展趨勢.5 2.2.2 單片機主要應用領域和特點.5 2.3 單

9、片機 stc89c52 簡介.6 2.4 實時數(shù)字時鐘芯片.11 2.4.1 ds12c887 概述.11 2.4.2 ds12c887 應用電路連接說明.12 2.5 數(shù)字溫度傳感器.16 2.5.1 ds18b20 概述.16 2.5.2 應用電路連接說明.17 2.5.3 ds18b20 的各個 rom 命令.17 26 顯示部分設計.19 2.6.1 液晶顯示屏 12864 的簡介.19 2.6.2 lcd12864 的功能介紹.20 2.6.3 lcd12864 初始化過程.25 2.6.4 lcd 硬件電路的設計.26 2.7 單片機最小系統(tǒng).27 2.8 鍵盤部分.29 2.9

10、報警電路設計.30 2.10 直流穩(wěn)壓電源部分.31 2.11 硬件仿真.31 2.11.1 仿真軟件protues簡介.31 2.11.2 本設計的仿真原理圖.32 3 軟件設計.32 3.1 編程環(huán)境 keil簡介.33 3.2 軟件設計總體說明.33 3.2.2 鍵盤部分.34 4 調(diào)試.35 4.1 軟件調(diào)試.35 4.2 硬件調(diào)試.41 5 系統(tǒng)可靠性的設計.42 5.1 軟件可靠性的設計.42 5.2 硬件可靠性的設計.43 5.3 本系統(tǒng)中的抗干擾的預防措施.44 總結(jié).45 參考文獻.47 附 錄.49 附錄 1 部分程序代碼.49 附錄 2：系統(tǒng)仿真原理圖.68 緒論 一寸光

11、陰一寸金，寸金難買寸光陰。從古至今，時間是人們生活中 不可缺少的重要伴侶。郭沫若先生曾說：時間就是生命，時間就是速度， 時間就是力量。時間對我們來說總是那么寶貴，在我們的日常工作、學 習、生活中，時間概念愈加顯得重要。如果沒有時間概念，社會將停滯 不前。從古代的圭表、水漏，到后來的機械鐘表以及當今的電子鐘，都 充分顯現(xiàn)出了時間的重要。因此利用當今先進的科技致力于電子鐘的研 究將能更好的服務于人們的生活。 1.1 課題背景 1.1.1 多功能數(shù)字時鐘研究的背景 20 世紀末，電子技術(shù)得到了極速的發(fā)展，毫無疑問，在其推動下， 現(xiàn)代電子產(chǎn)品以及各種高科技產(chǎn)品幾乎滲透到了社會的各個領域，這有 力地推動

12、了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度以及綜合科技水平的提 高，但產(chǎn)品更新?lián)Q代的頻率也越來越快。隨著科技的發(fā)展社會的進步和 全球化競爭的日益激烈，人們對數(shù)字鐘的要求也越來越高，傳統(tǒng)的時鐘 已不能滿足人們的需求。多功能電子鐘不管在性能還是在樣式亦或是用 途上都發(fā)生了重大的變化，許多電子鐘都已具備電子鬧鐘、電子秒表、 溫濕度檢測等功能。同時單片機在多功能數(shù)字鐘中的應用已是非常普遍 的。 多功能數(shù)字電子鐘除了具有時鐘的功能外還可以包含對環(huán)境溫度檢 測的功能。溫濕度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)。在各個行業(yè)生產(chǎn)及日常生 活中，對溫濕度的測量及控制始終占據(jù)著非常重要的地位。數(shù)字電子時 鐘是采用數(shù)字時鐘芯片（ds12

13、c887）實現(xiàn)對時，分，秒 數(shù)字顯示的裝置，廣泛用于個人家庭，車站，碼頭辦公室等公共場 所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡谋匦杵罚捎跀?shù)字集成電路的發(fā)展 和石英晶體振蕩器的廣泛應用，數(shù)字時鐘的精度遠遠超過老式鐘表，鐘 表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表 原先的報時功能。例如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控 制、定時廣播、自動啟閉路燈、定時開關烘箱、通斷動力設備、甚至各 種定時電器的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎的。 1.1.2 多功能數(shù)字時鐘研究現(xiàn)狀與意義 數(shù)字電子時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，給人們 的生活、學習、工作、娛樂帶來

14、極大的方便。但隨著時間的推移，科學 技術(shù)的不斷發(fā)展，生活節(jié)奏越來越快，競爭日益激烈，人們對時間計量 的精度要求越來越高，應用越來越廣?？梢哉f時間的準確已成為各行各 業(yè)安全運行的基礎，如果時間出現(xiàn)誤差而不能及時校正，會造成一系列 嚴重的后果和經(jīng)濟損失。 電子時鐘的設計方法有多種，可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘， 也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成 電子鐘，還可以利用對單片機編程來實現(xiàn)電子鐘。其中，利用單片機實 現(xiàn)的電子時鐘具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、編程靈活、便于功能擴展等特點。由 單片機作為數(shù)字鐘的核心控制器，可以通過它的時鐘信號實現(xiàn)計時功能， 將其時間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機輸出，利用

15、顯示器顯示出來。通過鍵盤可以進行 定時、校時功能。輸出設備顯示器可以用液晶顯示技術(shù)或者數(shù)碼管顯示 技術(shù)。 液晶顯示器(lcd)具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其他 顯示器無法比擬的優(yōu)點，近年來被廣泛用于單片機控制的智能儀器、儀 表和低功耗電子產(chǎn)品中。lcd 可分為段式 lcd、字符式 lcd 和點陣式 lcd。其中，段式 lcd 和字符式 lcd 只能用于字符和數(shù)字的簡單顯示， 不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式 lcd 不僅可以顯示字符、 數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線以及漢字、動畫，并且可以實現(xiàn)屏幕 滾動、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能，用途十分廣泛。 由此可見 lcd 的應用是如此廣泛，

16、所以用 mpu 控制液晶顯示器是很 普遍的應用。 溫度傳感器是上世紀 90 年代中期問世的。此類傳感器是微電子技 術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)的結(jié)晶。目前，國際上已開發(fā)出多種溫 濕度傳感器。其傳感器內(nèi)部一般包含溫度傳感器、濕度傳感器、a/d 轉(zhuǎn) 換器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多 路選擇器、中央控制器、隨機存取存儲器和只讀存儲器。他能實時更新 并輸出數(shù)據(jù)，適配于各種微控制器也就是通常所說的單片機（mcu） ，并 且可通過軟件來實現(xiàn)顯示功能，其智能化取決于軟件和硬件的綜合開發(fā) 水平，二者缺一不可。目前，新型溫濕傳感器正從模擬式向數(shù)字式、集 成化向智能化及網(wǎng)絡化的方向發(fā)

17、展。21 世紀后，溫濕傳感器毫無疑問 正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及高安全性等高科技的 方向迅速發(fā)展。 在日常生活和自動控制系統(tǒng)中，我們時常會遇到對時間和溫度 濕度實時監(jiān)控的需求。這就給具有多種功能的時鐘提供了市場，也有了 市場開發(fā)的前景。因此，研究多功能電子鐘及擴大其應用，有著非?，F(xiàn) 實的意義。 1.1.3 多功能數(shù)字時鐘的功能 數(shù)字時鐘主要是利用電子技術(shù)將時鐘電子化、數(shù)字化，擁有時間精 確、體積小、界面友好、可擴展性能強等特點，被廣泛應用于生活和工 作當中。當今市場上的電子時鐘品類繁多，外形小巧別致。也有體型較 大的，諸如公共場所的大型電子報時器等。電子時鐘首先是數(shù)字化了的

18、時間顯示或報時器，在此基礎上，人們可以根據(jù)不同場合的要求，在時 鐘上加置其他功能，比如定時鬧鈴，萬年歷，環(huán)境溫度、濕度檢測，環(huán) 境空氣質(zhì)量檢測，usb 擴展口功能等。 本設計數(shù)字時鐘主要功能為： (1) 具有顯示時間，年，月，日，星期和手動校對功能，24 小時 制； (2) 具有鬧鈴定時功能； （3） 具有環(huán)境溫度采集； （4） 具有液晶（lcd12864）顯示功能 2 硬件設計 2.1 系統(tǒng)的設計思路 本次設計完成數(shù)字時鐘年、月、日、星期、時、分、秒的顯示及環(huán) 境溫度測量等功能的基礎上完成定時鬧鐘的功能。 硬件電路包括單片機最小系統(tǒng)電路、lcd12864 液晶顯示模塊、按 鍵模塊、ds18b

19、20 溫度傳感器模塊、蜂鳴器報警電路模塊；軟件部分主 要通過 c 語言的編程實現(xiàn)電子時鐘，鬧鐘，溫度采集，然后通過液晶顯 示程序?qū)r間顯示出來，通過按鍵操作實現(xiàn)功能的轉(zhuǎn)換。設計中結(jié)合硬 件、軟件的分步調(diào)試，達到要求的控制效果。 2.1.1 設計流程 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 protues 上進行原理圖的繪制和修改，在仿真通過的情況 下，購買所需要的元器件(元器件應考慮大小)。接著把元器件焊接到各 個功能電路的模塊上，并結(jié)合程序進行調(diào)試。最后將各個功能的電路程 序組合起來，然后再進行總體調(diào)試直到成功。 圖 2-1 硬件設計框圖 2.2 單片機的選

20、擇 2.2.1 單片機的發(fā)展趨勢 單片機是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能 力(如算術(shù)運算，邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(cpu)， 隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(ram)，只讀程序存儲器(rom)，輸入輸出電路(i/o 口)，可能還包括定時計數(shù)器，串行通信口(sci)，顯示驅(qū)動電路(lcd 或 led 驅(qū)動電路)，脈寬調(diào)制電路(pwm)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及 a/d 轉(zhuǎn)換器 等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個最小然而完善的計算機系統(tǒng)。 這些電路能在軟件的控制下準確、迅速、高效地完成程序設計者事先規(guī) 定的任務。目前在單片機系統(tǒng)中，應用比較廣泛的微處理器芯片主要為 8xc5x

21、系列單片機。該系列單片機均采用標準 mcs-51 內(nèi)核，硬件資源 相互兼容，品類齊全，功能完善，性能穩(wěn)定，體積小，價格低廉，貨源 充足，調(diào)試和編程方便，所以應用極為廣泛。 2.2.2 單片機主要應用領域和特點 單片機芯片的集成度很高，它將微型計算機的主要部件都集成在一 塊芯片上，具有以下特點： 體積小、重量輕、價格便宜、耗電少； 根據(jù)工控環(huán)境要求設計，且許多功能部件集成在芯片內(nèi)部，其 信號通道受外界影響小，故可靠性高，抗干擾性能優(yōu)于采用一般的 cpu； 控制功能強，運行速度快。其結(jié)構(gòu)組成與指令系統(tǒng)都著重滿足 工控要求。有豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令和很強的位處理功能及 i/o 口邏 輯操作功能； 片

22、內(nèi)存儲器的容量不可能很大；引腳也嫌少，i/o 引腳常不夠 用，且兼第二功能以至第三功能。但存儲器和 i/o 接口都易于擴展； 自單片機出現(xiàn)至今，單片機技術(shù)已走過了 30 多年的發(fā)展路程?？v 觀 30 年來單片機發(fā)展里程可以看出，單片機技術(shù)的發(fā)展以微處理器 （mpu）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導，以廣泛的應用領 域拉動，表現(xiàn)出較微處理器更具個性的發(fā)展趨勢。單片機應用最多的領 域主要有以下： 因它具有“小、輕、廉、省”的特點，所以特別適用于“電腦型產(chǎn) 品” ，在家用電器、玩具、游戲機、聲像設備、電子秤、收銀機、辦公 設備、廚房設備、家庭安防設備等許多產(chǎn)品上得到應用。適用于儀器、 儀表，不

23、僅能完成測量，還具有處理、監(jiān)控等功能，易于實現(xiàn)數(shù)字化和 智能化。 2.3 單片機 stc89c52 簡介 對于單片機的選型，主要應用從單片機應用系統(tǒng)的技術(shù)性，實用性 和要開發(fā)性三方面來考慮。 技術(shù)性:要從單片機的技術(shù)指標角度,對單片機芯片進行選擇， 以保證單片機應用系統(tǒng)在一定的技術(shù)指標下可靠運行； 實用性:要從單片機的供貨渠道、信譽程序等角度，對單片機的 生產(chǎn)廠家進行選擇以保證單片機應用系統(tǒng)在能長期、可靠運行； 可開發(fā)性：選用的單片機要有可靠的可以開發(fā)手段，如程序開 發(fā)工具、仿真調(diào)試手段等。綜合考慮本設計還是選用了 stc89c52 單片 機。 表 2-1 stc89c52 主要功能 stc8

24、9c52 是一種低功耗、高性能 cmos8 位微控制器，具有 8k 在 系統(tǒng)可編程 flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 cpu 和在系 統(tǒng)可編程 flash，使得 stc89c52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈 活、超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8k 字節(jié) flash，512 字 節(jié) ram， 32 位 i/o 口線，看門狗定時器，內(nèi)置 4kb eeprom，max810 復位電路，三個 16 位定時器/計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全 雙工串行口。另外 stc89x52 可降至 0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟 件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu

25、 停止工作，允許 ram、定時器/ 計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram 內(nèi)容被保存，振 蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 最高運作頻率 35mhz，6t/12t 可選。 該器件采用 atmel 搞密度非易失 存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 mcs-51 指令集和輸出管腳相兼容。 主要功能特性 兼容 mcs51 指令系統(tǒng)8k 可反復擦寫 flash rom 32 個雙向 i/o 口256x8bit 內(nèi)部 ram 3 個 16 位可編程定時/計數(shù) 器中斷 時鐘頻率 0-24mhz 2 個串行中斷可編程 uart 串行通道 2 個外部中斷源共 6 個中

26、斷源 2 個讀寫中斷口線3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式軟件設置睡眠和喚醒功能 表 2-2 給出了其主要功能 stc89c52 各引腳如圖 2-2 所示： 圖 2-3 stc89c52 引腳圖 主電源引腳(2 根) vcc(pin40)：電源輸入，接5v 電源 gnd(pin20)：接地線 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 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。 ale/prog(pin30)：地址鎖存允許信號 psen(pin29)：

27、外部存儲器讀選通信號 ea/vpp(pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序 存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 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、p1、p2、p3 口，每個口有 8 位(8 根引腳)，共 32 根。 po 口(pin39pin32)：名稱為 p0.0p0.7。p0 口是一個 8 位漏極 開路的雙向 i/o 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 ttl 邏輯電平（晶體 管-晶體管邏輯電平） 。 p1 口(pin1pin8)：名稱為 p1.0p1.7。p1 口是一個具有內(nèi)

28、部上 拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 ttl 邏輯電平。 對 p1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將 輸出電流（iil） 。此外，p1.0 和 p1.2 分別作定時器/計數(shù)器 2 的外部 計數(shù)輸入（p1.0/t2）和時器/計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex） ，具 體如下所示。 在 flash 編程和校驗時，p1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 p1 引腳第二功能 p1.0 ：t2（定時器/計數(shù)器 t2 的外部計數(shù)輸入） ，時鐘輸出 p1.1 ：t2ex（定時器/計數(shù)器

29、 t2 的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） p1.5 ：mosi（在線系統(tǒng)編程時用到） p1.6 ：miso（在線系統(tǒng)編程時用到） p1.7 ：sck（在線系統(tǒng)編程時用到） p2 (pin21pin28)：名稱為 p2.0p2.7。p2 口是一個具有內(nèi)部 上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 ttl 邏輯電 平。對 p2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為 輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因， 將輸出電流（iil） 。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

30、出高八位地址。在這種 應用中，p2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。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(nèi)容。在 flash 編程和校驗時，p2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。 p3 口(pin10pin17)：8 位準雙向 i/o 口線，名稱為 p3.0p3.7。p3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 ttl 邏輯電平。對 p3 端口寫“1”時，內(nèi)部上 拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外 部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil） 。 p3

31、口亦作為 stc89c52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash 編程和 校驗時，p3 口也接收一些控制信號。 端口引腳 第二功能 p3.0 rxd(串行輸入口) p3.1 txd(串行輸出口) p3.2 into(外中斷 0) p3.3 int1(外中斷 1) p3.4 to(定時/計數(shù)器 0) p3.5 t1(定時/計數(shù)器 1) p3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) p3.7 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。 rst復位輸入。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。 a

32、le/prog當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址 鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。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。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ale 脈沖。 對 flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog） 。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的 8eh 單元的 d0 位置位，可禁止 ale 操作。該位置位后，只有一條 movx 和 movc 指令才 能將 ale 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時， 應設置 ale

33、禁止位無效。 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。 ea/vpp外部訪問允許，欲使 cpu 僅訪問外部程序存儲器（地址 為 0000h-ffffh） ，ea 端必須保持低電平（接地） 。需注意的是：如果加 密位 lb1 被編程，復位時內(nèi)部會鎖存 ea 端狀態(tài)。 如 ea 端為高電平（接 vcc 端） ，cpu 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 flash 存儲器編程時，該引腳加上+12v 的編程允

34、許電源 vpp，當然 這必須是該器件是使用 12v 編程電壓 vpp。 2.4 實時數(shù)字時鐘芯片 2.4.1 ds12c887 概述 ds12c887 實時時鐘芯片功能豐富，可以用來直接代替 ibm pc 上的 時鐘日歷芯片 ds12887，同時，它的管腳也和 mc146818b、ds12887 相 兼容。 由于 ds12c887 能夠自動產(chǎn)生世紀、年、月、日、時、分、秒等時 間信息，其內(nèi)部又增加了世紀寄存器，從而利用硬件電路解決了“千年” 問題； ds12c887 中自帶有鋰電池，外部掉電時，其內(nèi)部時間信息還能 夠保持 10 年之久；對于一天內(nèi)的時間記錄，有 12 小時制和 24 小時制 兩

35、種模式。在 12 小時制模式中，用 am 和 pm 區(qū)分上午和下午；時間的 表示方法也有兩種，一種用二進制數(shù)表示，一種是用 bcd 碼表示； ds12c887 中帶有 128 字節(jié) ram，其中有 11 字節(jié) ram 用來存儲時間信息， 4 字節(jié) ram 用來存儲 ds12c887 的控制信息，稱為控制寄存器，113 字節(jié) 通用 ram 使用戶使用；此外用戶還可對 ds12c887 進行編程以實現(xiàn)多種 方波輸出，并可對其內(nèi)部的三路中斷通過軟件進行屏蔽。 性能和特性如下： 可作為 ibm at 計算機的時鐘和日歷 與 mc146818b 和 ds1287 的管腳兼容 在沒有外電源的情況下可以工作

36、 10 年 自帶晶振振蕩器及電池 可計算到 2100 年前的秒，分，小時，星期，日期，月，年七種日 歷及閏年補償 用二進制碼和 bcd 碼代表日歷和鬧鐘信息 可選用夏令時模式 可以應用于 motorola 和 intel 兩種總線 數(shù)據(jù)和地址總線復用 內(nèi)建 128 字節(jié) ram -14 字節(jié)時鐘控制器 -114 字節(jié)通用 ram 可編程方波輸出 總線兼容中斷 三種可編程中斷 -時間性中斷 可產(chǎn)生每秒一次到每天一次的中斷 -周期性中斷 122ms 到 500ms -時鐘更新結(jié)束中斷 自動電路故障和切換電路 +5.0v 或 3.3v 工作范圍 ds12c887 bga 模塊為表面貼封裝，集成了石英

37、晶體和充電電池 2.4.2 ds12c887 應用電路連接說明 ds12887 數(shù)字時鐘芯片一共有 24 個引腳，其中有 5 個引腳不用連 接，所以在進行封裝的時候就只剩下了 19 個引腳，以下為芯片引腳分 布圖和個引腳的作用， 圖 2-4 芯片引腳分布圖和電路連接 以下為 edip 封裝的引腳說明： 1.mot 引腳，為 motorola 或 intel 總線時序選擇端，利用此引腳 可以選擇了兩種總線中的一種，接 vcc 時，為選擇 motorola 總線，接 地或懸空的時候為接 intel 總線，本次設計選的是 intel 總線，所以 mot 引腳懸空。 2.x1、x2 引腳，連接標準的

38、32.768khz。 3.ad0-ad7,雙向地址/數(shù)據(jù)復用總線。地址與總線周期的開始發(fā)送 到總線上，并由 as 信號的下降沿鎖到 ds12c887，所寫數(shù)據(jù)由 rw 信號 的上升沿鎖存。 讀周期中，ds12c887 于 ds 信號的后期中 ds 為低 rw 為高將數(shù)據(jù)發(fā) 送到總線上。讀周期結(jié)束后總線回復到高阻狀態(tài)，同時 ds 時序變高。 4.gnd 引腳為接地端。 5.cs 引腳，片選信號輸入，且低電平有效，訪問 ds12c887 總線時 必須保持低電平在 ds 和 rw 工作期間 cs 必須保持有效。當 vcc 低于 vpf 電壓時 ds12c887 內(nèi)部通過禁止 cs 輸入來禁止訪問，這

39、個用來在斷 電后保持 rtc 數(shù)據(jù)和 ram 數(shù)據(jù)。 6.as 引腳，地址選通輸入，在 as 信號的下降沿將地址鎖存到 ds12c887 中，無論 cs 是否有效，as 在下一個上升沿都會將地址清楚， 地址選通信號必須先于每個都或?qū)懺L問，如果在 cs 無效的時候執(zhí)行了 讀或?qū)懖僮?，則必須在 cs 信號有效時且在讀或?qū)懼埃匦掳l(fā)送一次 讀或?qū)懶盘枴?7.rw 引腳，有兩種操作模式，在 intel 時序中，rw 低電平有效， rw 與普通的寫使能信號的時序類似，并在上升沿鎖存數(shù)據(jù)。 8.ds 引腳，數(shù)據(jù)選通或讀輸入，ds 引腳根據(jù) mot 引腳電平有兩種 模式。在 intel 時序中 ds 表示

40、讀取 ds12c887 數(shù)據(jù)驅(qū)動總線的時間周期。 此模式下，ds 引腳與普通 ram 的輸出使能信號工作方式類似。 9.reset 引腳，復位輸入，低電平有效 reset 引腳對時鐘，日歷或 ram 不起作用。 在典型應用中，可將 reset 接 vcc,使得 ds12c887 在進入或退出電 源狀態(tài)時不影響任何控制寄存器的值。 10.irq 引腳，中斷請求輸出，ds12c887 的 irq 引腳低電平有效， 可用作處理器的中斷申請輸入，只要引起中斷的狀態(tài)位置位，并且相應 中斷使能位也置位，irq 將一直保持低電平，處理器程序通常通過讀取 c 寄存器來清除 irq 輸出，reset 也會清楚未

41、處理的中斷， ，沒有中斷發(fā) 生時 irq 為高阻狀態(tài)，可將多個中斷器件接到一條 irq 總線上，只要他 們都為漏極開路輸出。irq 為漏極開路輸出，需要使用一個未接上拉電 阻與 vcc 相連。 11.rclr 引腳，清楚 ram，rclr 引腳低電平有效，用來清楚所有 114 字節(jié)的通用 ram。但不影響與 rtc 相關的 ram，要清楚 ram，必須在 未加 vcc 的后備電池模式下，將 rclr 強制為邏輯 0，rclr 通過人機接 口使用，而不是通過外部緩存器驅(qū)動，該引腳已通過外部上拉，不需要 外接上拉電阻。 12.sqw 引腳，方波輸出能提供 rtc 內(nèi) 15 個分頻器的 13 個分頻

42、比 之一，可通過對寄存器 a 的編程來控制 sqw 輸出信號頻率。 2.4.3 ds12c887 的存儲功能 在 ds12c887 內(nèi)有 11 字節(jié) ram 用來存儲時間信息，4 字節(jié)用來存儲 控制信息，其具體垢地址及取值如表 1 所列 由表 2.4.3 可以看出：ds12c887 內(nèi)部有控制寄存器的 a-b 等 4 個 控制寄存器， 用戶可以在任何時候?qū)ζ溥M行訪問以對 ds12c887 進行控制操作。 2.4.3 ds12c887 的存儲功能 取值范圍地 址 功 能 取值范圍十 進制數(shù)二進制bcd 碼 0秒059003b0059 1秒鬧鈴059003b0059 2分059003b0059 3

43、分鬧鈴059003b0059 12 小時模式012 010c am， 818c pm 0112a m， 8192pm 4 24 小時模式02300170023 時鬧鈴，12 小 時制 112 010c am， 818c pm 0112a m， 8192pm5 時鬧鈴，24 小 時制 02300170023 6 星期幾（星期 天=1） 1701070107 7日131011f0131 8月112010c0112 9年09900630099 1 0 控制寄存器 a 1 1 控制寄存器 b 1 2 控制寄存器 c 1 3 控制寄存器 d 5 0 世紀099na19，20 在各種設備、家電、儀器、工業(yè)

44、控制系統(tǒng)中，可以很容易地用 ds12c887 來組成時間獲取單元，以實現(xiàn)各種時間的獲取 2.5 數(shù)字溫度傳感器 2.5.1 ds18b20 概述 適應電壓范圍更寬，電壓范圍：3.0 v5.5v，在寄生電源方 式下可由數(shù)據(jù)線供電。 獨特的單線接口方式，ds18b20 在與微處理器連接時僅需要一 條口線即可實現(xiàn)微處理器與 ds18b20 的雙向通訊。 ds18b20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換 電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 測溫范圍55125，在-10+85時精度為 0.5。 可編程的分辨率為 912 位，對應的可分辨溫度分別為 0.5、0.25、0.125和 0.0

45、625，可實現(xiàn)高精度測溫。 在 9 位分辨率時最多在 93.75ms 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12 位 分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送 給 cpu，同時可傳送 crc 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常 工作。 ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 4-2 所示，主要由 4 部分組成：64 位 rom、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 th 和 tl、配置寄存 器。ds18b20 管腳排列如圖。 2.5.2 應用電路連接說明 表 2.5.2 ds18b20 引腳

46、定義： 序號名稱引腳功能描述 1gnd地信號 2dq數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當被用著 在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 3vdd可選擇的 vdd 引腳。當工作于寄生電源時，此引腳 必須接地。 圖 2.5.2 應用電路連接方式圖 2.5.3 ds18b20 的各個 rom 命令 （1）read rom 33h 這個命令允許總線控制器讀到 ds18b20 的 8 位系列編碼，惟一的序 列號的 8 位 crc 碼。只有在總線上存在單只 ds18b20 的時候才能用 這個命令。如果總線上有不止一個從機，當所有從機試圖同時傳送 信號時就會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成“與”的效果

47、） 。 （2）match rom 55h 這是個匹配 rom 命令，后跟 64 位 rom 序列，讓總線控制器在 多點總線上定位一只特定的 ds18b20。只有和 64 位 rom 序列完全 匹配的 ds18b20 才能響應隨后的存儲器操作。所有和 64 位 rom 序 列不匹配的從機都將等待復位脈沖。這條命令在總線上有單個或多 個器件時都可以使用。 （3）skip rom 0cch 這個命令允許總線控制器不用提供 64 位 rom 編碼就使用存儲 器操作命令，在單點總線情況下，可以節(jié)省時間。如果總線上不止 一個從機，在命令之后緊跟著發(fā)一條讀命令，由于多個從機同時傳 信號?？偩€上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（

48、漏極開路連在一起形成“與”的效果） 。 （4）search rom 0f0h 當一個系統(tǒng)初次啟動時，總線控制器并不知道單線總線上有多少個 器件或它們的 64 位 rom 編碼。搜索 rom 命令允許總線控制器用排 除法識別總線上的所有從機的 64 位編碼。 （5）alarm search 0ech 這條命令的流程和 search rom 相同。然而，只有在最近一次 測溫后遇到符合報警條件的情況，ds18b20 才會響應這條命令。報 警條件定義為溫度高于 th 或低于 tl。只要 ds18b20 不掉電，報警 狀態(tài)將一直保持，直到再一次測得的溫度值達不到報警條件。 （6）write scratc

49、hpad4eh 這個命令向 ds18b20 的暫存器 th 和 tl 中寫入數(shù)據(jù)。可以在任何時 刻發(fā)出復位命令來中止寫入。 （7）read scratchpad0beh 這個命令讀取暫存器的內(nèi)容。讀取將從第 1 字節(jié)開始，一直進行下 去，直到第 9（crc）字節(jié)讀完。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器 可以在任何時刻發(fā)出復位命令來中止讀取。 （8）copy scratchpad48h 這個命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到 ds18b20 的 e rom 存儲器里，即把 2 溫度報警觸發(fā)器字節(jié)存入非易失性存儲器里。如果控制器在這條命 令之后跟著發(fā)出讀時間隙，而 ds18b20 又忙于把暫存器拷貝到 e 存 儲

50、器，ds18b20 就會輸出一個 0，如果拷貝結(jié)束的話，ds18b20 輸 出 1。如果使用寄生電源，總線控制器必須在這條命令后立即啟動 強上拉，并最少保持 10ms。 （9）convert t44h 這個命令啟動一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行， 而后 ds18b20 保持等待狀態(tài)。如果控制器在這條命令之后跟著發(fā)出 時間隙，而 ds18b20 有忙于做時間轉(zhuǎn)換的話，ds18b20 將在總線上 輸出一個 0，若溫度轉(zhuǎn)換完，則輸出 1。如果使用寄生電源，總線 控制器必須在發(fā)出這條命令后立即啟動強上拉，并最少保持 500ms 以上時間。 （10）read e 0b8h 2 這條命令把

51、 觸發(fā)器里的值拷貝回暫存器。這種拷貝操作在 ds18b20 上電時自動執(zhí)行，這樣一上電暫存器里馬上存在有效的數(shù) 據(jù)了。若在這條命令之后發(fā)出讀數(shù)據(jù)隙，器件會輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的 標識：0 為忙，1 為完成。 （11）read power supply0b4h 若把這條命令發(fā)給 ds18b20 后發(fā)出讀時間隙，器件會返回它的電源 模式：0 為寄生電源，1 為外部電源。 26 顯示部分設計 2.6.1 液晶顯示屏 12864 的簡介 本設計用的顯示屏是帶字庫的 lcd12864。帶中文字庫的 lcd12864 是一種具有 4 位/8 位并行、2 線或 3 線串行多種接口 方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體

52、 中文字庫的點陣圖形液晶顯 示模塊；其顯示分辨率為 12864, 內(nèi)置 8192 個 16*16 點漢字， 和 128 個 16*8 點 ascii 字符 集.利用該模塊靈活的接口方式和 簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@ 示 84 行 1616 點 陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功 耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖 形點陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡 潔得多. 基本特性 （1）低電源電壓（vdd:+3.0-+5.5v） （2）顯示分辨率:12864 點 （3）內(nèi)置漢字字庫，提供 8192 個 1616 點陣漢字

53、(簡繁體可選) （4）內(nèi)置 128 個 168 點陣字符 （5）2mhz 時鐘頻率 （6）顯示方式：stn、半透、正顯 （7）驅(qū)動方式：1/32duty，1/5bias （8）視角方向：6 點 （9）背光方式：側(cè)部高亮白色 led，功耗僅為普通 led 的 1/5 1/10 （10）通訊方式：串行、并口可選 （11）內(nèi)置 dc-dc 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負壓 （12）無需片選信號，簡化軟件設計 （13）工作溫度: 0 - +55 ,存儲溫度: -20 - +60 （14）能顯示更多的內(nèi)容，讓人一目了然 2.6.2 lcd12864 的功能介紹 2.6.2 lcd12864 引腳功能表 引腳號引腳

54、名稱方向功能說明 1vss-模塊電池源 2vdd-模塊電源正端 3v0-lcd 驅(qū)動電壓輸入端 4rsh/l并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號，串行的片選信 號 5r/wh/l并行的讀/寫選擇信號,串行的數(shù)據(jù)口 6eh/l并行的使能信號，串行的時鐘 7-14db0-db7h/l數(shù)據(jù)口 0-7 15psbh/l并/串行接口選擇,h-并行，l-串行 16nc空腳 17reth/l復位，低電平有效 18nc空腳 19led_aled(+5v)背光源正極 20led_bled(0v)背光源負極 基本操作時序： lcd12864 讀寫操作時序總體上來說是比較簡單的，掌握其有兩種 方法：一種是直接看時序圖，另外一種

55、方法是直接記憶和總結(jié)讀寫 時電平高低和變化。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。 讀狀態(tài)-輸入：rs=l，r/w=h，e=h 輸出：d0-d7=狀態(tài)字 寫指令-輸入：rs=l，r/w=l，db0-db7=指令碼，e=高脈沖 輸出： 無 讀數(shù)據(jù)-輸入：rs=h，r/w=h，e=h 輸出：d0-d7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)-輸入：rs=h，r/w=l，db0-db7=數(shù)據(jù)，e=高脈沖 輸出： 無 （2） 指令集說明如下： 1）清除顯示（clear）db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=0-0-0- 0-0-0-0-1 將 ddram 填滿“20

56、h” （空格）代碼，并且設定 ddram 的地址計數(shù) 器（ac）為 00h；更新設置進入設定點將 i/d 設為 1，游標右移 ac 加 1。 2）地址歸 0（home）db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=0-0-0- 0-0-0-1-x 設定 ddram 的地址寄存器為 00h，并且將游標移到開頭原點位置； 這個指 令并不改變 ddram 的內(nèi)容。 3）進入設定點（entry mode set） 初始值：06h db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=0-0-0-0-0-1-i/d-s 指定在顯示數(shù)據(jù)的讀取與寫入時，設定游標的移動方向及指定顯

57、示 的移位 i/d1，游標右移，ddram 地址計數(shù)器（ac）加 1 i/d0，游標左移，ddram 地址計數(shù)器（ac）減 1 s: 顯示整體畫面移動 s-i/d=1-1：畫面整體左移 s-i/d=1-0：畫面整體右移 4）顯示開關設置（display status） 初始值：08h db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=0-0-0-0-1-d-c-b 控制整體顯示開關，游標開關，游標位置顯示反白開關 d=1,整體顯示開；d=0，整體顯示關，但是不改變 ddram 內(nèi)容 c=1,游 標顯示開；c=0，游標顯示關 b=1,游標位置顯示反白開，將游標所 在地址上的內(nèi)容反白

58、顯示;b=0，正常顯 5）游標或顯示移位控制(cursor and display shift contorl) 初始值：0001 xxxx b （x0,1） db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=0-0-0-1-s/c-r/l-x-x 這條指令不改變 ddram 的內(nèi)容 s/c-r/l=0-0 游標向左移動 s/c-r/l=0-1 游標向右移動 s/c-r/l=1-0 顯示向左移動，游標跟著移動 s/c-r/l=1-1 顯示向右移動，游標跟著移動 6）功能設定(function set) 初始值：0011 x0xx b (x=0,1) db7-db6-db5-db4

59、-db3-db2-db1-db0=0-0-1-dl-x-0/re-x-x dl:8/4 位接口控制位 dl=1,8 位 mpu 接口；dl=1,4 位 mpu 接口 re：指令集選擇控制 位 re1，擴充指令集；re0，基本指令集 同一指令的動作不能同時改變 dl 和 re，需先改變 dl 再改變 re 才能確 保設置正確 7）設定 cgram 地址 db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=0-1-a5-a4-a3-a2-a1-a0 設定 cgram 地址到地址計數(shù)器（ac） ，ac 范圍為 00h3fh 需確 認擴充指令 中 sr0（卷動位置或 ram 地址選擇） 8

60、）設定 ddram 地址 db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=1-0-a5-a4-a3-a2-a1-a0 設定 ddram 地址到地址計數(shù)器（ac） 第一行 ac 范圍80h8fh 第二行 ac 范圍90h9fh 備注：st7920 控制器的 12864 點陣液晶其實原理上等同 25632 點陣，第三行對應的 ddram 地址緊接第一行；第四行對 應的 ddram 地址緊接第二行。 用戶在使用行反白功能時，如果第一行反白，第三行必然反白。第 二行反白， 第四行必然反白。這是正常現(xiàn)象。 9）讀取忙標志和地址(rs=0,r/w=1) db7-db6-db5-db4-db