（精選）基于51單片機(jī)和lcd1602的萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)

1、基于51單片機(jī)和lcd1602的萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)摘 要古人依靠日冕、漏刻記錄時(shí)間，而隨著科技的發(fā)展，電子萬(wàn)年歷已經(jīng)成為日漸流行的日常計(jì)時(shí)工具。本文研究的萬(wàn)年歷系統(tǒng)擬用STC89C52單片機(jī)控制，以DS1302時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)、DS18B20采集溫度、1602液晶屏顯示。系統(tǒng)主要由溫度傳感器電路，單片機(jī)控制電路，顯示電路以及校正電路四個(gè)模塊組成。本文闡述了系統(tǒng)的硬件工作原理，所應(yīng)用的各個(gè)接口模塊的功能以及其工作過(guò)程，論證了設(shè)計(jì)方案理論的可行性。系統(tǒng)程序采用C語(yǔ)言編寫,經(jīng)Keil軟件進(jìn)行調(diào)試后在Proteus軟件中進(jìn)行仿真，可以顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒和溫度并具有校準(zhǔn)功能和與即

2、時(shí)時(shí)間同步的功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此萬(wàn)年歷實(shí)現(xiàn)后具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)潔等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。關(guān)鍵詞：萬(wàn)年歷 單片機(jī) 仿真 The Calendar of Design based on Single ChipAbstractAncient rely on corona, Louke recording time. The electronic calendar has become the popular tool for the daily timing.as the development of technology.In the ca

3、lendar system , the STC89C52 is used to control, with the DS1302 clock chip timing, DS18B20 collecting temperature, 1602 LCD Displaying. The system is composed of four modules：the temperature sensor circuit, the MCU control circuit, the display circuit and the correction circuit. This paper describe

4、s the hardware works, the functions of each interface module and its working process, demonstrates design theory is Feasibility. C language is used to program, after debugging in the Keil software, then simulating in the Proteus. The electronic calendar can display year, month, day, week, hours, min

5、utes, seconds, temperature, and has calibration features and functionality with real time synchronization.The results show that this calendar is easy to read, intuitive display, versatile, simple circuits, and many other advantages,The design meets the development trend of electronic instruments and

6、 meters, and has broad market prospects.Keywords: Calendar ; MCU ; simulation目 錄第一章 緒論11.1課題研究的意義11.2本課題主要的研究工作11.2.1研究?jī)?nèi)容11.2.2論文章節(jié)安排21.3本章小結(jié)2第二章 單片機(jī)的概述32.1單片機(jī)的定義和特點(diǎn)32.1.1單片機(jī)的定義32.1.2單片機(jī)的特點(diǎn)32.2單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)42.2.1單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀42.2.2單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)52.3編程語(yǔ)言的選擇52.4本章小結(jié)6第三章 設(shè)計(jì)要求和方案論證73.1設(shè)計(jì)要求73.2單片機(jī)芯片的選擇方案和論證73.3顯示模塊選擇

7、方案和論證73.4時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證83.5溫度傳感器的選擇方案與論證83.6電路設(shè)計(jì)最終方案決定93.7本章小結(jié)9第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)104.1電路設(shè)計(jì)框圖104.2系統(tǒng)硬件概述104.3主要單元電路的設(shè)計(jì)114.3.1 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介114.3.2單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì)134.3.3時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)154.3.4溫度傳感器電路設(shè)計(jì)164.3.5獨(dú)立式鍵盤設(shè)計(jì)194.3.6顯示模塊的設(shè)計(jì)194.4本章小結(jié)21第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)225.1程序流程圖225.1.1系統(tǒng)總流程圖225.1.2溫度程序流程圖235.1.3時(shí)鐘程序流程圖245.1.4液晶顯示程序流程圖2

8、55.2程序的設(shè)計(jì)265.2.1 DS18B20測(cè)溫程序265.2.2讀寫DS1302程序275.2.3液晶顯示程序295.3本章小結(jié)29第六章 仿真與調(diào)試306.1軟件簡(jiǎn)介306.1.1 Keil軟件簡(jiǎn)介306.1.2 Proteus ISIS簡(jiǎn)介306.2 Keil軟件調(diào)試流程316.3 Proteus軟件運(yùn)行流程336.4 萬(wàn)年歷的功能仿真356.5 硬件調(diào)試結(jié)果356.6本章小結(jié)39第七章 總結(jié)與展望40參考文獻(xiàn)41附錄一：系統(tǒng)電路圖42附錄二：系統(tǒng)PCB板43附錄三：系統(tǒng)程序.44致謝57第一章 緒論1.1課題研究的意義萬(wàn)年歷是我國(guó)古代傳說(shuō)中最古老的一部太陽(yáng)歷。為紀(jì)念歷法編撰者萬(wàn)年功

9、績(jī)，便將這部歷法命名為“萬(wàn)年歷”。而現(xiàn)在所使用的萬(wàn)年歷，實(shí)際上就是記錄一定時(shí)間范圍內(nèi)（比如100年或更多）的具體陽(yáng)歷或陰歷的日期的年歷，方便有需要的人查詢使用，與原始?xì)v法并無(wú)直接聯(lián)系。而隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，人類用于計(jì)時(shí)的工具也在不斷發(fā)展更新，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)使得萬(wàn)年歷有了新的發(fā)展方向。單片機(jī)以其體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、家用電器、通信設(shè)備、信息處理、尖端武器等各種測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭，單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)已成為電子信息、電氣、通信、自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)。目前世界上單片機(jī)年產(chǎn)量已達(dá)十多億片，通常是當(dāng)年微處理器產(chǎn)量的4-5倍以上。用最少的芯片就能

10、實(shí)現(xiàn)最強(qiáng)大的功能，這是將來(lái)電子產(chǎn)品的主流方向，它將無(wú)可置疑地一步步取代其它同類產(chǎn)品，其數(shù)量之大和應(yīng)用面之廣，是其它任何類型的計(jì)算機(jī)所無(wú)法比擬的。以基于單片機(jī)的萬(wàn)年歷作為設(shè)計(jì)的課題，因?yàn)樗泻芎玫拈_(kāi)放性和可發(fā)揮性，對(duì)作者的要求比較高，不僅考察了對(duì)單片機(jī)的掌握能力而且強(qiáng)調(diào)了對(duì)單片機(jī)擴(kuò)展的應(yīng)用。另外液晶顯示的萬(wàn)年歷已經(jīng)越來(lái)越流行，特別適合在家庭居室、辦公室、大廳、會(huì)議室、車站和廣場(chǎng)等地方使用，它具有顯示清晰直觀、走時(shí)準(zhǔn)確、可以進(jìn)行夜視等功能，并且還可以擴(kuò)展出其它多種功能。所以，電子萬(wàn)年歷作為設(shè)計(jì)課題很有價(jià)值。1.2本課題主要的研究工作本論文主要研究基于單片機(jī)的萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)。當(dāng)程序執(zhí)行后，LCD顯示即時(shí)

11、時(shí)間、年月日、星期、溫度。設(shè)置3個(gè)操作鍵：K1：設(shè)置鍵；K2：上調(diào)鍵；K3：下調(diào)鍵。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：1、了解單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，熟悉萬(wàn)年歷各模塊的工作原理；2、選擇適當(dāng)?shù)男酒驮骷?，確定系統(tǒng)電路，繪制電路原理圖，尤其是各接口電路；3、熟悉單片機(jī)使用方法和C語(yǔ)言的編程規(guī)則，編寫出相應(yīng)模塊的應(yīng)用程序；4、分別在各自的模塊中調(diào)試出對(duì)應(yīng)的功能，在Proteus軟件上進(jìn)行仿真。1.2.1研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)目標(biāo)：使基于STC89C52單片機(jī)的萬(wàn)年歷實(shí)現(xiàn)以下四個(gè)功能：1、具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等功能；2、具備年、月、日、星期、時(shí)、分、秒校準(zhǔn)功能；3、具有與即時(shí)時(shí)間同步的功能；4、具有顯示溫度的功能

12、；1.2.2論文章節(jié)安排：第一章：緒論是介紹了基于STC89C52單片機(jī)的萬(wàn)年歷研究意義，重點(diǎn)闡述了本課題的研究?jī)?nèi)容和研究工作。第二章：?jiǎn)纹瑱C(jī)的概述主要闡述了單片機(jī)系統(tǒng)的定義以及單片機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)橹挥袑?duì)單片機(jī)有了更深入的了解，才能設(shè)計(jì)出更好的單片機(jī)控制系統(tǒng)。本章的結(jié)尾是對(duì)單片機(jī)C語(yǔ)言編程的介紹。第三章：主要介紹了設(shè)計(jì)要求和課題器件選擇的論證方案。第四章：硬件基礎(chǔ)中主要描述了萬(wàn)年歷的各個(gè)模塊的硬件設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合各個(gè)元器件和相應(yīng)的硬件原理圖進(jìn)行分析，最后展示為了實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)所需要的全部硬件基礎(chǔ)。第五章：軟件基礎(chǔ)主要羅列了實(shí)現(xiàn)萬(wàn)年歷各個(gè)功能的C語(yǔ)言程序的流程圖，并分別對(duì)其進(jìn)行了解

13、釋和分析，最后把各個(gè)C語(yǔ)言子程序在巧妙結(jié)合在一起，共同控制整個(gè)系統(tǒng)，也就形成了實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)所需要的所有軟件基礎(chǔ)。第六章：主要對(duì)Keil軟件Proteus軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并給出了關(guān)于Proteus軟件仿真調(diào)試萬(wàn)年歷的過(guò)程。最后簡(jiǎn)要的介紹了硬件調(diào)試中的問(wèn)題和解決辦法。第七章：主要是對(duì)本次實(shí)驗(yàn)研究的總結(jié)，提出本次實(shí)驗(yàn)的不足之處以及相應(yīng)的改進(jìn)方法，以便后人繼續(xù)深入研究。1.3本章小結(jié)本章是論文的緒論部分，著重介紹了萬(wàn)年歷的研究意義。然后介紹了本文所要解決的實(shí)際問(wèn)題及意義，以及要電子萬(wàn)年歷系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能和方法。最后簡(jiǎn)單地描述了本論文的整體框架和論文章節(jié)的安排。第二章 單片機(jī)的概述目前單片機(jī)滲透到了我

14、們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及遠(yuǎn)程控制玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域中的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，因而在許多行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用，并且在諸多領(lǐng)域中都發(fā)揮了無(wú)可比擬的巨大作用。2.1單片機(jī)的定義和特點(diǎn)2.1.1單片機(jī)的定義單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)，是把中央處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器

15、、輸入輸出接口都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。與應(yīng)用在個(gè)人電腦中的通用型微處理器相比，它更強(qiáng)調(diào)自供應(yīng)（不用外接硬件）和節(jié)約成本。單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥糜诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)的芯片內(nèi)僅由CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。2.1.2單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)以其卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)應(yīng)用在檢測(cè)、控制領(lǐng)域中，具有如下特點(diǎn)：1、體積小、控制功能強(qiáng)、成本低。因而可以方便地組裝各種智能式控制設(shè)備和儀器，

16、做到機(jī)、電、儀一體化。2、易擴(kuò)展。很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，為應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來(lái)極大方便。3、可靠性好、使用溫度范圍寬。在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠的工作，這是其他機(jī)種無(wú)法比擬的。4、種類多，型號(hào)全。很多單片機(jī)廠家逐年擴(kuò)大適應(yīng)各種需要，有針對(duì)性地推出一系列型號(hào)產(chǎn)品，使系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工程師有很大的選擇余地。大部分產(chǎn)品有較好的兼容性，保證了已開(kāi)發(fā)產(chǎn)品能順利移植，較容易地使產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)換代。5、低功耗?，F(xiàn)在新型單片機(jī)的功耗越來(lái)越小，供電電壓從5V降低到了3.2V，甚至1V，工作電流從mA降到µA級(jí)，工作頻率從十幾兆可編程到幾十千赫茲。特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括

17、等待、暫停、睡眠、空閑、節(jié)電等。6、可以采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境，具有友好的人機(jī)互交環(huán)境。大多數(shù)單片機(jī)都提供基于C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并提供大量的函數(shù)供使用，這使產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期、代碼可讀性、可移植性都大為提高。2.2單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)2.2.1單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀單片機(jī)技術(shù)在不斷的發(fā)展，它反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級(jí)以及制造工藝上。在這幾方面，較為典型地說(shuō)明了數(shù)字單片機(jī)的技術(shù)水平。在目前，用戶對(duì)單片機(jī)的需要越來(lái)越多，但是，要求也越來(lái)越高。下面分別就這三個(gè)方面說(shuō)明單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步狀況。 1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)步 單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來(lái)越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時(shí)器，比較器，A

18、/D轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器，串行通信接口，Watchdog電路，LCD控制器等。有的單片機(jī)為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)或形成局部網(wǎng)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN。例如，Infineon公司的C 505C，C515C，C167CR，C167CS-32FM，81C90。因此，這類單片機(jī)十分容易構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。特別是在控制，系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，構(gòu)成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。 為了能在變頻控制中方便使用單片機(jī)，形成最具經(jīng)濟(jì)效益的嵌入式控制系統(tǒng)。有的單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬調(diào)制控制電路，這些單片機(jī)有Fujitsu公司的MB89850系列、MB89860系列；Motorola 公司的MC68HC08MR16、MR24

19、等。在這些單片機(jī)中，脈寬調(diào)制電路有6個(gè)通道輸出，可產(chǎn)生三相脈寬調(diào)制交流電壓，并內(nèi)部含死區(qū)控制等功能。 特別引人注目的是：現(xiàn)在有的單片機(jī)已采用所謂的三核（TrCore）結(jié)構(gòu)。這是一種建立在系統(tǒng)級(jí)芯片（System on a chip）概念上的結(jié)構(gòu)。這種單片機(jī)由三個(gè)核組成：一個(gè)是微控制器和DSP核，一個(gè)是數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器核，最后一個(gè)是外圍專用集成電路（ASIC）。這種單片機(jī)的最大特點(diǎn)在于把DSP和微控制器同時(shí)做在一個(gè)片上。這是目前單片機(jī)最大的進(jìn)步之一。這些單片機(jī)都是高檔單片機(jī)，MCU都是32位的，而DSP采用16或32位結(jié)構(gòu)，工作頻率一般在60MHz以上。 2、功耗、封裝及電源電壓的進(jìn)步 現(xiàn)在新的

20、單片機(jī)的功耗越來(lái)越小，特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括等待，暫停，睡眠，空閑，節(jié)電等工作方式。而單片機(jī)的封裝水平也大大提高，隨著貼片工藝的出現(xiàn)，單片機(jī)也大量采用了各種合符貼片工藝的封裝方式出現(xiàn)，以大量減少體積。在這種形勢(shì)中，Microchip公司推出的8引腳的單片機(jī)特別引人注目。這是PIC12CXXX系列。它含有0.52K程序存儲(chǔ)器，25128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，6個(gè)I/O端口以及一個(gè)定時(shí)器，有的還含4道A/D ，完全可以滿足一些低檔系統(tǒng)的應(yīng)用。擴(kuò)大電源電壓范圍以及在較低電壓下仍然能工作是今天單片機(jī)發(fā)展的目標(biāo)之一。目前，一般單片機(jī)都可以在3.35.5V的條件下工作。而一些廠家

21、，則可以生產(chǎn)出在2.26V的條件下工作的單片機(jī)。 3、工藝上的進(jìn)步 現(xiàn)在的單片機(jī)基本上采用CMOS技術(shù)，但已經(jīng)大多數(shù)采用了0.6um以上的光刻工藝，有個(gè)別的公司，如Motorola公司則已采用0.35um甚至是0.25um技術(shù)。這些技術(shù)的進(jìn)步大大地提高了單片機(jī)的內(nèi)部密度和可靠性。2.2.2單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)在目前的發(fā)展形勢(shì)下，表現(xiàn)出幾大趨勢(shì)：1、可靠性及應(yīng)用越來(lái)越水平高，和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向；2、所集成的部件越來(lái)越多，NS（美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體）公司的單片機(jī)已把語(yǔ)音、圖像部件也集成到單片機(jī)中，也就是說(shuō)，單片機(jī)的意義只是在于單片集成電路，而不在于其功能了。如果從功能上講它可以講是萬(wàn)用機(jī)。

22、原因是其內(nèi)部已集成上各種應(yīng)用電路；3、功耗越來(lái)越低和模擬電路結(jié)合越來(lái)越多。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展及系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平的提高，單片機(jī)還會(huì)不斷產(chǎn)生新的變化和進(jìn)步，最終人們可能發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)與微機(jī)系統(tǒng)之間的距離越來(lái)越小，甚至難以辨認(rèn)。2.3編程語(yǔ)言的選擇在1972年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的D.M.Ritchie在B語(yǔ)言的基礎(chǔ)上最終設(shè)計(jì)出了一種新的語(yǔ)言，他取了BCPL的第二個(gè)字母作為這種語(yǔ)言的名字，這就是C語(yǔ)言。在眾多的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中，C語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，語(yǔ)言表達(dá)能力強(qiáng)，其結(jié)構(gòu)化的流程控制有助于編制結(jié)構(gòu)良好的程序。C語(yǔ)言程序經(jīng)編譯后生成的目標(biāo)程序代碼效率高，幾乎可以與匯編語(yǔ)言媲美。C語(yǔ)言既具備高級(jí)語(yǔ)言使用方便、接近自

23、然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)語(yǔ)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。C語(yǔ)言可移植性好，一個(gè)C語(yǔ)言源程序可以不做改動(dòng)，或者稍加改動(dòng)，就可以從一種型號(hào)的計(jì)算機(jī)移轉(zhuǎn)到另外一種型號(hào)的計(jì)算機(jī)上編譯運(yùn)行。因此，C語(yǔ)言被廣泛應(yīng)用于各類系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。所以本系統(tǒng)以C語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，增加了程序的可讀性和可移植性，便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡(jiǎn)潔了。2.4本章小結(jié)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(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，最后簡(jiǎn)單地介紹了選擇的編程語(yǔ)言。第三章 設(shè)計(jì)要求和方案論證3.1 設(shè)計(jì)要求1、 具備在液晶上顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒

24、的功能；2、 具備年、月、日、星期、時(shí)、分、秒校準(zhǔn)功能；3、 具有與即時(shí)時(shí)間同步的功能；4、 具有顯示溫度的功能；3.2 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證方案一:采用AT89S51芯片作為硬件核心，內(nèi)部具有4KB ROM 存儲(chǔ)空間,能于3V的超低壓工作,而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備ISP在線編程技術(shù)，所以在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。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。同樣具有AT89S

25、51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞,因此選擇采用STC89C52作為主控制系統(tǒng)核心。3.3 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。方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合,若采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi),且價(jià)格也相對(duì)較高,所以在此也不用此種作為顯示。方案三：采用1602

26、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(jiàn),而且功率消耗小壽命長(zhǎng)抗干擾能力強(qiáng)。所以在此設(shè)計(jì)中采用1602液晶顯示屏。3.4時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證方案一：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)。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大,所以不采用此方案。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)，工作電壓2.5V5.5V范圍內(nèi)，2.5V時(shí)耗電小于300nA。所以本

27、設(shè)計(jì)采用DS1302時(shí)鐘芯片。3.5溫度傳感器的選擇方案與論證方案一：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。此設(shè)計(jì)方案需用A/D轉(zhuǎn)換電路，增加硬件成本而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴(yán)格線性的，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。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。另外，數(shù)字式溫度傳感器還具有測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)選用DS18B20溫度傳感器。3.6

28、 電路設(shè)計(jì)最終方案決定綜上各方案所述,對(duì)此次作品的方案選定: 采用STC89C52作為主控制芯片，DS1302時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)，DS18B20采集溫度，LCD1602作為顯示模塊。3.7本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能和萬(wàn)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。這也是完成設(shè)計(jì)的先決條件。第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1 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：圖4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(lái)校正液晶上顯示的時(shí)間；溫度傳感器則用來(lái)檢測(cè)當(dāng)前的環(huán)境溫

29、度；STC89C52單片機(jī)通過(guò)輸出各種電脈沖信號(hào)來(lái)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(guò)液晶模塊顯示出來(lái)。4.2 系統(tǒng)硬件概述本電路是以STC89C52單片機(jī)為控制核心，該芯片具有在線編程功能，功耗低，能在3.3V的超低壓下工作；時(shí)鐘芯片采用DS1302，它是一款高性能、低功耗、自帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，具有使用壽命長(zhǎng)，精度高和功耗低等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能,可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，其工作電壓為2.5V5.5V；溫度檢測(cè)模塊由DS18B20構(gòu)成,它采用獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊, 具有測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn),其

30、測(cè)溫范圍在-55+125,工作電壓為3v5.5v；顯示部份使用1602液晶顯示屏來(lái)實(shí)現(xiàn),該顯示屏具有低功耗、壽命長(zhǎng)、可靠性高的特點(diǎn)，其工作電壓為5v。4.3 主要單元電路的設(shè)計(jì)4.3.1 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。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。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。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52具有以

31、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。另外，STC89C52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 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。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。引腳排列如圖2.1所示。圖2.1 STC89C52引腳圖從引腳功能來(lái)看，可將引腳分為三部分：1、電源及時(shí)鐘引腳VCC：接+5V電源；VSS：接地；XTAL1和XTAL

32、2：時(shí)鐘引腳，外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此兩引腳端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。2、控制引腳RST/VPT：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，VPT是備用電源輸入端。當(dāng)RST輸入端保持2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)，單片機(jī)完成復(fù)位初始化操作。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。ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)輸出端。在存取外存儲(chǔ)器時(shí)，用于鎖存低8位地址信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)正常工作后，ALE端就會(huì)周期性地以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6固定頻率向外輸出正脈沖信號(hào)。此引腳的第2功能PROG是

33、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。PSEN：程序存儲(chǔ)允許輸出端。是片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平有效。CPU從外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，PSEN信號(hào)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生負(fù)脈沖，作為外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。EA/VPP：程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端。當(dāng)EA為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，但當(dāng)PC中的值超過(guò)0FFFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令；當(dāng)EA為低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。對(duì)8031單片機(jī)，EA必須接低電平。在8751中，當(dāng)對(duì)片內(nèi)EPROM編程時(shí)，該端接21V的編程電壓。3、I/O口引腳P0.0P0.7：P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的

34、雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。P1.0P1.7：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2.0P2.7:P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外

35、部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高八位地址。在使用8位地址訪問(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。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)。P3.0P3.7：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。P3口亦作為STC89C52特殊功能（第二功能）使用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。4.3.2 單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中單片機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)外設(shè)的控制和各個(gè)功能模塊間的協(xié)調(diào)，沒(méi)有復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算，因此，8位的51系列單片機(jī)足以勝任。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。它具

36、有豐富的內(nèi)部資源，較大的數(shù)據(jù)、程序存儲(chǔ)區(qū)。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。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖4.2所示,單片機(jī)的XTAL0和XTAL1引腳用于連接晶振電路。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。RESET為復(fù)位引腳,連接復(fù)位電路，它用于對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化。復(fù)位電路包括復(fù)位電容（C6）、復(fù)位電阻（R3）和復(fù)位開(kāi)關(guān)（S4）。VSS為電源地,VCC為電源正。圖4.2 單片

37、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1、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(kāi)始工作。（1）單片機(jī)常見(jiàn)的復(fù)位電路通常單片機(jī)復(fù)位電路有兩種：上電復(fù)位電路，按鍵復(fù)位電路。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)。它利用的是電容充電的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。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。如果要實(shí)現(xiàn)復(fù)位的話，只要按下RESET鍵即可。它主要是利用電阻的分壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的在此設(shè)計(jì)中，采用的按鍵復(fù)位電路。按鍵復(fù)位電路如圖4.3所示。圖4.3 復(fù)位電路（2）

38、復(fù)位電路工作原理上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。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。RERST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。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2、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。單片機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地工作。通常在引腳XTALl和XTAL2跨接石英晶體和兩個(gè)

39、補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器，如圖4.4中Y1、C1、C2?？梢愿鶕?jù)情況選擇6MHz、12MHz或24MHz等頻率的石英晶體，補(bǔ)償電容通常選擇30pF左右的瓷片電容。 圖4.4 時(shí)鐘振蕩電路4.3.3 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(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。圖4.5所示為DS1302的引腳排列，其中VCC1為后備電源，VCC2為主電源。DS1302由VCC1或VCC2兩者中的較大者供電。所以在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。X1和X2是振蕩源，外接32.768KHz晶振用來(lái)為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖

40、。RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。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。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)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)。上電行動(dòng)時(shí)，在VCC大于等于2.5V之前，RST必須保持低電平。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）。SCLK始終是輸入端。圖4.5 DS1302的硬件接線圖時(shí)鐘芯片DS1302的工作原理：(1) DS1

41、302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(kāi)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(kāi)始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。(3) DS1302的寄存器DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)

42、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。“CH”是時(shí)鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始運(yùn)行?！癢P”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。當(dāng)“WP”為1時(shí)，寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作。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。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。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C0HFDH，其中奇數(shù)為讀操作

43、，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)。4.3.4溫度傳感器電路設(shè)計(jì)數(shù)字溫度傳感器DS18B20是由Dalles半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的，它具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣（如圖4.6），適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。圖4.6 DS18B20的兩種封裝1、DS18B20的主要特性 （1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電。 （2）獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 （

44、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。 （4）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)。 （5）溫范圍55125，在-10+85時(shí)精度為±0.5。 （6）可編程 的分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。 （7）在9位分辨率時(shí)最多在 93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 （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

45、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。 （9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。2、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（如圖4.7）。圖4.7 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成DS18B20的供電方式有兩種：寄生電源供電方式和外部電源供電方式。本設(shè)計(jì)采用外部電源供電方式（如圖4.8），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(wèn)題，可以保證轉(zhuǎn)換精度。外部電源供電方式是DS18B20最佳的工作方式，

46、工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡(jiǎn)單，可以開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 圖4.8 DS18B20引腳接線引腳說(shuō)明：GND為接地引腳；DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出腳。用于單線操作，漏極開(kāi)路；VCC接電源正；4.3.5獨(dú)立式鍵盤設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)鍵盤控制的方法有多種，它可以用FPGA來(lái)進(jìn)行控制，也可以用單片機(jī)來(lái)進(jìn)行控制。在本系統(tǒng)中，我們采用了單片機(jī)來(lái)進(jìn)行控制，因?yàn)閱纹瑱C(jī)可以很好的解決鍵抖動(dòng)。由若干個(gè)按鍵組成一個(gè)鍵盤，其電路結(jié)構(gòu)可分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤兩種。 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

47、行列式鍵盤結(jié)構(gòu)。4行4列共16個(gè)鍵，只占用8根I/O口線，鍵數(shù)目較多，可節(jié)省口線。本設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立式鍵盤。鍵盤的工作方式可分為編程控制方式和中斷控制方式。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(wú)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。這種方式為編程掃描方式。由于單片機(jī)在正常應(yīng)用過(guò)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。因此采用獨(dú)立式鍵盤。如下圖所示： 圖4.9按鍵的設(shè)計(jì)4.3.6 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

48、，所以選擇液晶顯示屏1602模塊作為輸出。1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來(lái)的2條線是背光電源線。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。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”。 管腳功能如表4-1所示：表4-1 LCD160

49、2引腳功能引腳符號(hào)功能說(shuō)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。4RSRS為寄存器選擇。5R/WR/W為讀寫信號(hào)線。6EE(或EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。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)

50、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(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生鬼影使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。RS為寄存器選擇端，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。RW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。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址；當(dāng)RS為高電平RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。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。將L1602的RS端和P2.0，R/W端和P2.1, E 端和P2.2相連，當(dāng)RS=0時(shí)，對(duì)LCD1602寫入指令；當(dāng)RS=1時(shí)，對(duì)LCD1602寫入數(shù)據(jù)。當(dāng)R/W端接高電平時(shí)芯片處于讀數(shù)據(jù)狀態(tài)

51、，反之處于寫數(shù)據(jù)狀態(tài)，E端為使能信號(hào)端。當(dāng)R/W為高電平,E端也為高電平，RS為低電平時(shí)，液晶顯示屏顯示需要顯示的示數(shù)。圖4.10為1602液晶顯示屏與單片機(jī)的硬件連接圖。 圖4.10 LCD液晶與單片機(jī)硬件連線圖4.4本章小結(jié)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DS1302、1602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。此外還介紹了各模塊和單片機(jī)的連接方法、其特性及電路原理，最后確定系統(tǒng)的整體硬件設(shè)計(jì)方案。第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.1程序流程圖5.1.1 系統(tǒng)總流程圖系統(tǒng)總流程圖如圖5.1所示。流程圖分析：首先系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，當(dāng)有設(shè)

52、置鍵按下時(shí)進(jìn)入修改時(shí)間模式，無(wú)按鍵按下時(shí)讀取時(shí)間、溫度等數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示；在修改時(shí)間模式下設(shè)置時(shí)間完成后再送數(shù)據(jù)到液晶屏顯示。圖5.1系統(tǒng)總流程圖5.1.2 溫度程序流程圖溫度讀取流程圖如圖5.2所示。流程圖分析：開(kāi)始進(jìn)入初始化DS18B20，就是通過(guò)主機(jī)拉低單線產(chǎn)生復(fù)位脈沖然后釋放該線，如果有應(yīng)答脈沖，即發(fā)起ROM命令當(dāng)成功的執(zhí)行操作命令后，就使用Convert T命令即開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換完后，又初始化DS18B20是否有應(yīng)答脈沖，若有，就發(fā)起Read Scratchpad（讀取暫存器和CRC字節(jié)）命令，既同時(shí)讀出第1，2個(gè)字節(jié)，即為溫度的數(shù)據(jù)。圖5.2 溫度顯示流程圖5.1.3 DS1302時(shí)鐘程序流程圖時(shí)鐘流程圖如圖5.3所示。流程圖分析：DS1302開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)，首先進(jìn)行初始化，當(dāng)有