基于51單片機的電子萬年歷與溫度檢測報警系統(tǒng)(共51頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上序號：編碼： 重慶理工大學第十八屆“開拓杯”學生課外學術科技作品競賽參賽作品作品名稱：基于單片機的萬年歷與溫度檢測報警系統(tǒng)作品類別：B類別：A自然科學類學術論文 B 科技發(fā)明制作C哲學社會科學類學術論文與社會調(diào)查報告目錄摘要·····························&

2、#183;························· 1一、 設計要求與方案論證11設計要求·····················

3、;······················ 212系統(tǒng)方案選擇和論證·························

4、3;······· 213電路最終方案確定··································· 4二、電子萬年歷與溫度采集報警硬件設計和實現(xiàn)21系統(tǒng)設計·

5、;·········································· 421.1系統(tǒng)設計框圖······

6、;·························· 421.2系統(tǒng)硬件需求介紹·····················

7、83;······· 422系統(tǒng)硬件各模塊作用································· 522.1單片機核心控制模塊·····

8、;······················ 522.2實時時鐘電路模塊·························

9、83;··· 622.3數(shù)字溫度傳感器模塊··························· 1322.4液晶顯示電路模塊··············

10、83;·············· 1722.5蜂鳴器電路模塊（2個）··························2222.6 USB和外部電源供電模塊···&#

11、183;···················· 2323系統(tǒng)電路圖設計···························&#

12、183;···········2323.1系統(tǒng)電路原理框圖和原理圖······················23三、軟件設計與分析31系統(tǒng)軟件流程圖··········

13、·····························2531.1DS12C87程序流程圖··················

14、············2531.2DS18B20程序流程圖·······························2631.3鍵盤掃描程序流程圖·

15、83;····························2731.4主程序流程圖···················

16、83;················28四、系統(tǒng)測試41測試工具·······························&

17、#183;·············2942軟件測試···································

18、;··········2943硬件測試······································

19、83;······30五、設計總結(jié)和心得41設計總結(jié)與心得·······································31參考文獻&

20、#183;·················································&

21、#183;··32附錄一：程序清單·············································33附

22、錄三：實物圖片·············································48基于單片機的萬年歷與溫度檢測報警系統(tǒng)摘要隨

23、著社會發(fā)展需求的改變，電子萬年歷是一個應用非常廣泛的實用日常計時工具，帶有顯示世紀，年，月，日，星期，時，分，秒和按鍵可調(diào)時間及其按鍵設置鬧鐘的功能，同時具有月末自動更新，閏年補償功能等多種功能。溫度檢測報警系統(tǒng)也是在日常生活和工業(yè)應用非常廣泛的工具，能實時采集周圍的溫度信息進行顯示，程序內(nèi)部設定有報警上下限，根據(jù)應用環(huán)境不同可設定不同的報警上下限。此系統(tǒng)是基于STC89C52單片機設計的，包含液晶顯示模塊，DS12C887實時時鐘模塊，DS18B20溫度采集模塊，鍵盤掃描模塊，報警模塊。STC89C52作為控制核心，具有功耗低，功能強等特點，電壓可選3到5V電源供電。顯示模塊采用1602液晶

24、動態(tài)顯示，相對數(shù)碼管而言經(jīng)濟實用，占用空間小，對于顯示數(shù)字、字母最為合適，而且與單片機連線簡單，占用IO口相對較少。實時時鐘芯片DS12C887是一款與DS12C885實時時鐘兼容的替代產(chǎn)品，該器件提供RTC/日歷、定時鬧鐘等功能，如果檢測到主電源故障，該器件可自動切換到備用電源供電，DS12C887將石英晶體與電池集成在一起，在斷電后仍可精確走10年。溫度檢測報警模塊采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，該芯片具有精度高，測量范圍廣等優(yōu)點，易與單片機連接，模塊電路組成簡單并同時具有溫度報警功能。關鍵詞：STC89C52，DS12C887，DS18B20，1602液晶顯示，電子萬年歷，采集周圍設

25、備溫度、溫度報警一、設計要求與方案論證11.1設計要求設計一個能夠?qū)崿F(xiàn)世紀，年，月，日，星期，小時，分，秒顯示附帶溫度檢測顯示的實時時鐘電子萬年歷，同時具有時間調(diào)節(jié)和鬧鐘設置功能，以及時間預設報警、溫度報警、報警解除等功能。該產(chǎn)品共設有四個按鍵，每個按鍵具有多種功能，充分利用各個按鍵。在溫度報警的同時還有發(fā)光二極管做相應的指示。并且通過編程還可以控制繼電器的開閉，從而控制外部設備的運行，通過對鬧鐘和溫度報警的設置可進行定時對設備進行自動化控制，也體現(xiàn)了產(chǎn)品的智能化。11.3系統(tǒng)方案選擇和論證STC89C52單片機作為核心控制體，該單片機具有高可靠，超低價，低功耗，無法解密等優(yōu)點。該單片機屬于雙

26、列直插式封裝的PDI40口管腳。具有4個輸入輸出端口，分別為PORT0,PROT1,PROT2,PROT3，其中P0口是一組8位漏極開路型雙向IO口，校驗時，要求接上拉電阻。其他三個內(nèi)部有30K的電阻，所以不用再外接電阻。此單片機具有6個中斷，其中包括三個定時器中斷，二個外部中斷，一個串口中斷，為全雙工通信口。內(nèi)部有靜態(tài)非易失EEPROM和看門狗。片內(nèi)含8Kbbytes的可反復檫寫的只讀程序存儲器（PEROM）和256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），功能強大，適合許多較為復雜的控制應用場合。相比較其他芯片來說比較適合學生試驗所用，故采用此單片機作為核心控制芯片。DS12C887為實時

27、時鐘芯片，功能豐富，可以用來直接代替IBMPC上的時鐘日歷芯片DS12887,同時，它的管腳也和MCB、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)部又增加世紀寄存器，從而利用硬件電路解決子“千年”問題：DS12C887中自帶有鋰電池，外部掉電時，其內(nèi)部信息還能夠保持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；時間表示方法也有兩種，一種用二進制數(shù)表示，一種用BCD碼表示；DS12C887中帶有128字節(jié)RAM，其中有11字節(jié)RAM用來儲存時間信息，4字節(jié)RAM用來儲存D

28、S12C887的控制信息，稱為控制寄存器，113字節(jié)通用RAM使用戶使用；此外用戶還可以對DS12C887進行編程以實現(xiàn)多種方波輸出，并對其內(nèi)部的三路中斷進行屏蔽。芯片內(nèi)部石英晶體與充電電池，具有三個可單獨屏蔽中斷標志位的中斷輸出，閏年補償至2100年。+5V或+3.3V工作電源，工業(yè)級溫度范圍，自動電源故障檢測和切換電路，故此芯片適合應用于工業(yè)生產(chǎn)和家庭應用中。DS18B20是數(shù)字式溫度傳感器，采用單總線通信協(xié)議。DS18B20具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強，精度高附加功能強，封裝形式多樣等特點。適合各種狹小空間內(nèi)設備的數(shù)字測溫和控制。同時單線可掛接多個元件，因為每個元件都有唯一的一個

29、64位光刻ROM編碼，家族碼為28H，可以多個也可單個操作。電壓測量范圍是3.0V到5.5V。內(nèi)部含有EEPROM，其報警上、下限溫度值和設定的分辨率倍數(shù)在芯片掉電的情況不丟失。并且內(nèi)部帶有AD轉(zhuǎn)換電路，技術較為成熟，所以采用此芯片最為合適。1602液晶應用非常廣泛，操作簡單，功能強大，采用1602液晶顯示各種數(shù)字信息最為合適，通過對單片機的編程來控制DS12C887和DS18B20芯片的讀寫操作來獲取相應的信息，再通過對液晶的編程控制將獲取到的信息通過一系列轉(zhuǎn)換從而顯示到1602液晶上。最后達到有電子萬年歷和溫度采集報警等功能。系統(tǒng)論證時通過在單片機學習板上的試驗操作，能夠達到預期的效果！1

30、2最終方案確定核心控制體：STC89C52單片機實時時鐘芯片：DS12C887數(shù)字式溫度傳感器：DS18B20總共設有四個按鍵，為節(jié)約資源考慮，每個按鍵都有多種功能。每個按鍵分別標號為A,B,C,D.第一次按下B,C,D都沒有反應，首先按下A鍵可選擇指針位置，B,C鍵為加減鍵，D鍵為鬧鐘設置鍵。B同時又是鬧鐘報警消除鍵。操作簡單，按鍵靈活。兩個報警模塊，分為溫度報警和鬧鐘報警兩種。二、電子萬年歷與溫度采集報警硬件設計和實現(xiàn)主控模塊時鐘模塊溫度檢測模塊1602顯示模塊鍵盤掃描模塊報警模塊2.。1系統(tǒng)設計框圖 圖1 系統(tǒng)組成框圖21.2系統(tǒng)硬件需求介紹STC89C52單片機一片，DS12C887實

31、時時鐘芯片一個，DS18B20數(shù)字式溫度傳感器一個，+5V無源蜂鳴器二個，12MHZ晶振一個，多個按鍵和開關，常用電容電阻，連接線，三極管，二極管若干，滑動變阻器一個，USB母口一個。22系統(tǒng)硬件各模塊作用22.1單片機核心控制模塊核心控制器件選用STC89C52單片機。STC89C52單片機為40管腳雙列直插芯片，它是一種高性能，低功耗的8位CMOS微處理器芯片，市場應用最多。而且價格便宜，控制方便，便于應用有4個I/O口分別為P1,P2,P3,P4。其中每一個管腳都能做獨立的輸入輸出管腳，它的第9腳位復位管腳，接上電容和上拉電阻再帶個開關構(gòu)成復位電路。18,19管腳接外部晶振和兩個微調(diào)電容

32、構(gòu)成外部晶振電路。單片機，復位電路，晶振，5V電源構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)。其中與AT89S52單片機管腳容。圖2 單片機最小電路圖2為單片機最小電路，其中晶振頻率可以根據(jù)自己需要進行選擇，范圍在0-24MHZ，常用12MHZ。復位電路得電容一般用10UF，但并不唯一，只要RC所得時間大于兩個機器周期即可。還有其P0內(nèi)部無上拉電阻，所以在執(zhí)行輸出功能時，外部必須接上拉電阻（一般10K即可）。P0口有兩個作用，一個接上DS12C887的AD0-AD7（雙向地址/數(shù)據(jù)復用總線），控制著DS12C887的8位并行數(shù)據(jù)的地址和數(shù)據(jù)的傳輸，另接上液晶的DB0-DB7(數(shù)據(jù)總線)控制著向液晶發(fā)送8位并行數(shù)據(jù)。P

33、17接上DS18B20的單數(shù)據(jù)線，發(fā)送并接受數(shù)據(jù)，地址的操作。P30到P33作為獨立按鍵口。P24口為液晶的數(shù)據(jù)/命令選擇端，1為數(shù)據(jù)，二為命令，P25口控制液晶讀/寫選擇端，1為讀命令，0為寫操作，P26口控制液晶使能信號。對DS12C887:P20口控制DS12C887的片選信號的輸入（CS），P21口控制地址選通輸入（AS），P22口為讀寫輸入（R/W），P23控制著數(shù)據(jù)選通或讀輸入（DS）。P32(外部中斷0)接reset管腳，當鬧鐘時間到時便由此觸發(fā)外部中斷0，進入到外部中斷0程序中。P10和P11口分別控制著蜂鳴器的報警，當溫度、時間到達限定值時會發(fā)出高低電平脈沖，以至發(fā)出報警聲音

34、。22.2實時時鐘電路模塊時鐘模塊選用DS12C887芯片，DS12C887芯片能夠自動產(chǎn)生世紀，年，月，日，星期，時，分，秒信息，閏年補償至2100年，具有鬧鐘功能。內(nèi)部自帶鋰電池，在外部掉電時信息不丟失，并且能精確走10年之久。同時DS12C887能自動檢測電源故障和切換電路，有工業(yè)級溫度范圍。此芯片可以廣泛應用于對環(huán)境要求嚴格的控制系統(tǒng)中。如嵌入式系統(tǒng)，電表，安全系統(tǒng)，網(wǎng)絡集線器，網(wǎng)橋，路由器。 圖3 DS12C887硬件連接圖D12C887電路圖，工作電源采用5V。第一管腳（MOT）是Motorola或Intel總線時序選擇端，利用此引腳選擇兩種總線類型中的一種，連接到Vcc時選擇Mo

35、toroal總線時序，接GND或懸空選擇Intel總線時序。該引腳內(nèi)部有一個下拉電阻。D0到D7為雙向地址/數(shù)據(jù)復用總線。地址于總線周期的開始發(fā)送到總線上。并由AS信號的下降沿鎖存到DS12C887中。所寫的數(shù)據(jù)由DS信號的下降沿（Motoroal時序）或R/W信號的上升沿（Intel時序）鎖存。讀周期中，DS12C887于DS信號的后期（Motoroal時序中DS和R/W均為高，Intel時序中DS為低、R/W為高）將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上。讀周期結(jié)束后，總線恢復到高阻狀態(tài)，同時DS在Motoroal時序中變低，在Intel時序中變高。12腳為GND。13腳叫CS-片選信號輸入，片選信號低電平有效

36、，在訪問DS12C887的總線周期內(nèi)必須保持低電平Intel時序中的DS和R/W信號工作期間，CS必須保持有效，在CS信號無效情況下，總線操作將鎖存地址，不能訪問芯片。當Vcc低于Vpf電壓時，DS12C887內(nèi)部通過禁止CS輸入來拒絕訪問，此舉旨在斷電時保護RTC數(shù)據(jù)和RAM數(shù)據(jù)。所以在訪問期間CS片選信號應保持低電平。14管腳AS-地址選通輸入。有低變?yōu)楦叩牡刂愤x通脈沖用來分離總線信號。在AS信號的下降沿，地址鎖存到DS12C887內(nèi)，無論CS信號是否有效，AS的下一個上升沿都將清除地址，地址選通信號必須先于每個讀或?qū)懺L問。如果在CS信號無效的情況下執(zhí)行了讀或?qū)懖僮?，則必須在CS信號有效時

37、且在讀或?qū)懺L問之前，從新發(fā)送一次地址選通信號。15管腳R/W讀/寫輸入。R/W引腳有兩種操作模式，在MOT引腳接Vcc的Motoroal時序中，R/W電平用來指示當前周期是讀還是寫。DS為高時，R/W為高電平表示讀周期，R/W為低電平則表示寫周期，在MOT引腳接GND的Intel時序中，R/W為低電平有效，在此模式下，R/W引腳與普通RAM的寫時能信號（WE）工作方式類似，在信號的上升沿鎖存數(shù)據(jù)。17管腳DS-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，MOT引腳接Vcc時，選擇Motorola總線時序，此模式下，總線周期的后期DS為正脈沖，稱作數(shù)據(jù)選通脈沖，在讀周期中，DS表明D

38、S12C887將要驅(qū)動雙向總線，在寫周期，DS信號的下降沿使使DS12C887鎖存所寫的數(shù)據(jù)，當MOT接GND時，選擇Intel總線時序，DS表示讀取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（OE）工作方式類似。18管腳RESET-復位輸入，低電平有效RESET引腳對時鐘、日歷或RAM不起作用，上電時可將RESET引腳首先保持低電平，以等待電源穩(wěn)定下來，保持低電平時間可根據(jù)應用需要而定，但是，如果上電時使用RESET信號，RESET保持低電平時間應當超過200ms，以保證控制DS12C887上電時的內(nèi)部定時器結(jié)束，當RESET為低電平，而且Vcc大于

39、Vpf時，將產(chǎn)生以下操作：A周期性中斷使能（PIE）位清0；B鬧鐘中斷使能（AIE）位清0；C更新結(jié)束中斷使能（UIE）位清0；D周期中斷標志（PF）位清0；E鬧鐘中斷標志（AF）位清0；F更新結(jié)束中斷標志（UF）位清0；G中斷請求狀態(tài)標志（IRQF）位清0；H IRQ引腳置為高阻狀態(tài)；I直到RESET恢復為高電平才能訪問器件；J方波使能（SQWE）位清0。在典型應用中，將RESET與Vcc連接。使得DS12C887在進入或退出電源失效狀態(tài)時不影響任何控制寄存器的值。19管腳IRQ-中斷請求輸出。DS12V887的IRQ引腳低電平有效，可用作處理器的中斷請求輸入，只要引起中斷的狀態(tài)位置位，并且

40、相應中斷使能位也置位，IRQ將一直保持低電平。處理器程序通常讀取C寄存器來清除IRQ引腳輸出，RESET引腳也會清除未處理的中斷，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，只要他們均為漏極開路輸出，IRQ引腳為漏極開路輸出，需要使用一個上拉電阻與Vcc相連。23腳SQW-方波輸出，因為我們此實驗中不需要方波輸出，故不接。VCC主電源的DC電源引腳。VCC在正常范圍時，可訪問器件的所有功能，并能進行數(shù)據(jù)讀寫，如果VCC低于VPF，則禁止讀和寫。DS12C887采用的是并行通信協(xié)議，8位同時傳遞，對應到D0到D7八位端口。D0到D7接P0口，作為地址/數(shù)據(jù)選通復用總線。

41、并行通信控制簡單，傳輸速度快，適合近距離傳輸。圖4 Intel總線寫時序圖圖5 Intel讀時序圖Intel總線如上圖所示，編寫程序如圖時序圖所示。因為其時序延時都為納秒級的，軟件執(zhí)行一句簡單語句為微秒級。所以在編寫程序是可直接跳過，不用做軟件延時。對此相對降低了軟件編寫的難度。DS12C887有4個控制寄存器，在任何時間都可以進行訪問，即使處于更新周期。寄存器A字節(jié)的內(nèi)容如下。MSB LSB UIP DV2 DV1 DV0 RS3 RS2 RS1 RS0UIP: 更新標志位。為只讀位且不受復位操作的影響，為1時，表示即將發(fā)生的數(shù)據(jù)更新；為0時，表示至少244US不會更新數(shù)據(jù)。當UIP為0時，

42、可以獲得所有時鐘、日歷、鬧鐘信息。將寄存器B中的SET位置1可以限制任何數(shù)據(jù)更新操作，并且清除UIP位。DV2、DV1、DV0：此3位為010時將打開晶振，并開始計時。RES3、RES2、RES1、RES0：用于設置周期性中斷產(chǎn)生的時間周期和輸出方波的頻率。寄存器B字節(jié)的內(nèi)容如下。 MSB LSB SET PIE AIE UIE SQWE DM24/12 DSESET：設置位，可讀寫，不受復位操作影響。為0時，不處于設置狀態(tài)，芯片進行正常時間數(shù)據(jù)更新；為1時，抑制數(shù)據(jù)更新，可以通過程序設定時間和日歷信息。PIE：周期性中斷使能位，可讀寫，復位時清除此位。為1時，允許寄存器C中的周期中斷標志位P

43、F，驅(qū)動/IRQ引腳為低產(chǎn)生中斷信號輸出，中斷信號產(chǎn)生的周期由RS3RE0決定。AIE：鬧鐘中斷使能位，可讀寫。為1時，允許寄存器C中的鬧鐘中斷標志位AF、鬧鐘發(fā)生時就會通過/IRQ引腳產(chǎn)生中斷輸出。UIE：數(shù)據(jù)更新結(jié)束中斷使能位，可讀寫。復位或者SET位為1時清除此位。為1時允許寄存器C中的更新結(jié)束標志UF，更新結(jié)束時就會通過/IRQ引腳產(chǎn)生中斷輸出。SQWE：方波使能位，可讀寫，復位時清除此位。為0時，SQW引腳保持低電平；為1時，SQW引腳輸出方波信號，其頻率由RS3RS0決定。DM：數(shù)據(jù)模式位，可讀寫，不受復位操作影響。為0時，設置時間、日歷信息為二進制數(shù)據(jù);為1時，設置為BCD碼數(shù)據(jù)

44、。24/12：時間模式設置為，可讀寫，不受復位操作影響。為0時，設置為12小時模式；為1時，設置為24小時模式。DSE：為1時，會引起兩次特殊的時間更新；4月的第一個星期日凌晨1：59：59會直接更新到3：00：00，10月的最后一個星期日凌晨1：59：59會直接更新到1：00：00；為0時，時間信息正常更新，此位可讀寫，不受復位操作影響。寄存器C字節(jié)內(nèi)容如下。 MSB LSB IRQF PF AF UF 0 0 0 0IQRF:中斷申請標志位。為1時，/IRQ引腳為低，產(chǎn)生中斷申請。當PF、PIE為1時或者AF、ATE為1或者UF、UIE為1時，此位為1，否則置0.PF：中期中斷標志位。為1

45、時，它是只讀位，和PIE位狀態(tài)無關，由復位操作或者寄存器C操作清除。AF:鬧鐘中斷標志位。為1時，表示當前時間和鬧鐘設定時間一至，由復位操作或讀寄存器C操作清除。UF：數(shù)據(jù)更新結(jié)束中斷標志位。每個更新周期后此位都會置1，當UIE位位置1時，UF若為1就會引起IRQF置1，將驅(qū)動/IRQ引腳為低電平，申請中斷。此位由復位操作或讀寄存器C操作清除。寄存器D字節(jié)的內(nèi)容如下。 MSB LSB 0 0 0 0 0 0 0 0VRT；RAM和時間有效位。用于指示和VBAT引腳連接的電池狀態(tài)。此位不可寫，也不受操作為影響，正常情況下讀取時總?cè)?，如果出現(xiàn)讀取為0的情況，則表示電池耗盡，時間數(shù)據(jù)和RAM中的

46、數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)問題。芯片DS12CR887的113字節(jié)普通RAM空間為非易失性RAM空間，他不專門用于某些特別功能，而是可以在未處理器程序中作為非易失性內(nèi)存空間使用。如write_ds(0x0a,0x20);write_ds(0x0b,0x26);分別表示向A,B寄存器發(fā)送0X20,0X26命令。0X20表示RAM中時鐘、日歷和鬧鐘信息都可以訪問；啟動振蕩器使能中斷和SQW輸出都禁止。0X26表示更新傳輸功能正常進行；阻止周期性中斷輸出；開鬧鐘中斷使能；選擇二進制格式；24小時格式；關閉夏令時使能。Read_ds(0x0c)意義為讀取C寄存器的地址。芯片DS12CR887的113字節(jié)普通RAM空

47、間為非易失性RAM空間，他不專門用于某些特別功能，而是可以在未處理器程序中作為非易失性內(nèi)存空間使用。通過軟件編程將讀到的信息顯示到1602液晶中，顯示世紀，年，月，日，星期，小時，分，秒。通過設置按鍵可以進行時間調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)時間時時鐘暫時停止走，再通過功能鍵回到正常工作狀態(tài)中，并且具有鬧鐘設定功能，但在設定鬧鐘時期內(nèi)部時間仍然在走。當時，分，秒，相符時通過蜂寧器進行報警，再設置按鍵關閉鬧鐘。實現(xiàn)隨意控制鬧鐘的開啟和關閉。22.3數(shù)字溫度傳感器模塊數(shù)字溫度傳感器選用DS18B20，采用單總線通信協(xié)議。DS18B20主要特性有：1、適應電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)

48、據(jù)線供電。2、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。3、DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫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時精度為0.5。6、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0.0625，可實現(xiàn)高精度測溫。7、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

49、更快。8、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。9、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。DS1820的操作指令分為ROM操作命令和存儲器操作命令：（1）、ROM操作命令及其含義Skip ROM指令代碼（CCh）：此命令執(zhí)行后的存儲器操作將針對在線的所有DS1820。Alarm Search指令代碼（ECh）：當溫度值高于TH或低于TL中的數(shù)值時，此命令可以讀出報警的DS1820。 （2）、存儲器操作指令代碼及其含義 Read Scratchpad指令代碼

50、（BEh）：讀取溫度寄存器的溫度值。Copy Scratchpad指令代碼（48h）：將溫度寄存器的數(shù)值拷貝到EERAM中，保證溫度值不丟失。Convert T指令代碼（44h）：啟動在線DS1280做溫度A/D轉(zhuǎn)換。Recall E2指令代碼（B8h）：將EERAM中的數(shù)值拷貝到溫度寄存器中。溫度測量步驟如下：(1).Read ROM（33 h），每次對DS1820進行操作之前都要對它進行初始化，主要目的在于確定傳感器已經(jīng)連接到單總線上。(2).Search ROM（F0h），這條指令使處理器用排除的方法去辨別總線上的DS1820。(3).Match ROM（55h），只有準確的符

51、合64位ROM序列的DS1820才能響應其后的指令，當然，單點測溫時可以使用Skip ROM（CCh）指令來跳過這一步。(4).Convert T（44h），發(fā)完指令后應查詢總線上的電平，當電平位高時溫度轉(zhuǎn)換完成。(5).Read Scratchpad（BEh），將讀指令發(fā)出后，就可從總線上讀得表示溫度的2字節(jié)二進制數(shù)由于采用單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20的數(shù)據(jù)I/O均由同一條線完成，因此，對讀寫的操作時序要求嚴格。為了保證DS18B20的嚴格I/O時序。需要做較精確的延時。它的各種時序如下圖所示：DS18B20初始化時序 圖6 DS18B20溫度傳感器 DS18B20采用+5V

52、電源供電22.4液晶顯示模塊字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，本設計采用16列*2行的字符型LCD1602帶背光的液晶顯示屏。各引腳接口說明如表1-1所示:編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極引腳接口說明：第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度

53、過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。1602LCD的指令說明及時序：1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表1-2所示：序

54、號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容字符控制命令說明：1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1

55、：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。指令2：光標復位，光標返回到地址00H。指令3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令6：功能設置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行

56、顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置。指令8：DDRAM地址設置。指令9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)?；静僮鲿r序表，讀寫操作時序如圖所示： 圖7 讀操作時序 圖8 寫操作時序 圖9 液晶部分電路連接圖22.5蜂鳴器電路模塊（2個）圖10 溫度報警圖11 鬧鐘報警蜂鳴器用CS9013三極管驅(qū)動，蜂鳴器用5V的無源蜂鳴器，并接一個發(fā)光二極管作為指示燈，同時在發(fā)光二極管前串接個限流電阻,數(shù)據(jù)端口分別接P10，P11（由

57、單片機的P10，P11直接輸出驅(qū)動）。設置兩個報警時為了防止鬧鐘和溫度報警發(fā)生重疊，影響判斷！22.6 USB和外部電源供電電路圖12 電源部分電路如圖可接插USB口，從而獲取電源，也可外部供給+5V電源。此電路圖最大優(yōu)點就是可以連接多個VCC和GND，方便電路連接。有發(fā)光二極管做電源指示燈，方便操作。23系統(tǒng)電路圖設計23.1系統(tǒng)原理框圖和原理圖STC89C52單片機溫度傳感器進行溫度采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換（DS18B20內(nèi)部完成此操作），送入單片機存儲，通過定時器0進行定時讀取。通過對實時時鐘的讀寫操作，將讀取到時間信息顯示到1602液晶上，通過按鍵可對時間和鬧鐘進行調(diào)節(jié)，為方便調(diào)節(jié)考慮，在

58、調(diào)節(jié)時間不讀取溫度值。調(diào)節(jié)完成后再讀取溫度值。蜂寧器報警，在溫度達到相應設定的溫度值和鬧鐘時間到時，觸發(fā)蜂寧器發(fā)出響聲，進行報警。再通過相應按鍵進行消除報警聲。（設置兩個報警時為了防止兩個報警發(fā)生重疊）鍵盤掃描，按鍵進行時間調(diào)節(jié)，鬧鐘設定鬧鐘設定，關閉蜂寧器報警聲。液晶顯示，開機時顯示welcome have a nice day字樣，過幾秒鐘后顯示時間和溫度值，圖8 系統(tǒng)原理框圖下面是系統(tǒng)硬件電路連線圖（原理圖）三、軟件測試與分析31系統(tǒng)軟件流程圖3.1.1DS12C887程序流程圖開始初始化，寫地址、數(shù)據(jù)，讀地址。將相應地址和數(shù)據(jù)寫入控制寄存器A、B中讀取秒鬧鐘，分鬧鐘，時鬧鐘寄存器到相應

59、的存儲變量中（read-alarm()函數(shù)），調(diào)用write-ds()函數(shù)將時分秒鬧鐘的地址和數(shù)據(jù)寫入此函數(shù)中。讀取C控制寄存器的地址讀取年，月，日，星期，時，分，秒寄存器的相應地址當flag,flag1標志位允許時，通過調(diào)用時分秒，年月日顯示函數(shù)將相應信息顯示到液晶確定的位置上去。 31.2 DS18B20程序流程圖初始化DS18B20檢測DS18B20序列號（單個掛接不需要）YESNO發(fā)送跳過讀ROM的操作啟動溫度轉(zhuǎn)換稍微延時，給硬件一點反應時間YESNO主機發(fā)出復位脈沖以檢測從機是否有應答主機再次發(fā)出復位脈沖以檢測從機是否有應答開始發(fā)送跳過讀ROM的操作讀取溫度寄存器的值，并經(jīng)過溫度轉(zhuǎn)換

60、，返回溫度值。當flag-di，keyxuan標志位允許時將數(shù)字溫度數(shù)據(jù)送到1602液晶上顯示。31.3 鍵盤掃描程序模塊進入鍵盤掃描A鍵按下，延時去抖。此時設定flag=1，keyxuan=0時間停止走，溫度將暫不進行動態(tài)顯示（為液晶穩(wěn)定性考慮）。A每按下一次S1num+一次，指針落在不同位置上（利用switch(S1num),case語句來實現(xiàn)是需要調(diào)節(jié)時間，日期，還是星期）。最后一次按下S1num=8時，將各位數(shù)據(jù)送到液晶上顯示，同時將flag=0,keyxuan=1，即正常顯示時間，動態(tài)掃描溫度，S1num=0.在A鍵還沒有退出時。B,C鍵根據(jù)功能鍵A選擇指針位置switch(S1nu

61、m),case，然后每按B一次加一，按下C減一，直到調(diào)節(jié)到準確時間為止（其中每按下一次按鍵都進行一次顯示刷新）。鬧鐘時間已到？否則不進入YES按下B鍵消除鬧鐘報警當調(diào)節(jié)好時間后，再按A鍵，直至將S1num+到8為止，即退出了鍵盤掃描程序，此時將調(diào)節(jié)好的各個時間信息讀取到相應的寄存器中，調(diào)用write-ds()函數(shù)，讀取相應的時分秒等信息的地址和數(shù)據(jù)，最后發(fā)出清屏命令，將flag,flag1,keyxuan標志位改為有效位。從而正常顯示時間信息和實現(xiàn)溫度動態(tài)掃描。另外需要調(diào)節(jié)鬧鐘時就在按下A后再按下D鬧鐘鍵flag1=1，標志位無效（即暫不顯示萬年歷信息）。延時去抖后調(diào)用在字符顯示函數(shù)（SET

62、ALARM字樣），再利用B,C鍵將時分秒加加或減減（每按下一次按鍵都會有刷新顯示）。調(diào)用read-alarm()函數(shù)。將調(diào)節(jié)好的時間送入相應時分秒寄存器中。再次按下D鍵時，將讀取到的時分秒信息送到set-alarm()函數(shù)中，并發(fā)出清屏命令。標志位（flag,flag1,keyxuan）為有效。從而正常顯示時間和動態(tài)顯示溫度值。3.1.6 主程序流程圖各個IO端口的設定，各個變量初始化液晶初始化，DS12C887，DS18B20，定時器0初始化顯示welcome! Heve a nice day !字樣簡單延時30S，然后發(fā)出清屏命令進入主循環(huán)體有鍵按下，調(diào)用鍵盤掃描程序鬧鐘時間已到？（通過外

63、部中斷0實現(xiàn)中斷）觸發(fā)進入外部中斷掃描無鍵按下，全部標志位允許，調(diào)用讀取DS12C887時間函數(shù)DS18B20函數(shù)，并調(diào)用其1602顯示各數(shù)據(jù)的函數(shù)，調(diào)用星期顯示函數(shù)，其他字符函數(shù)開始設置標志位，從而調(diào)用蜂寧器報警程序，發(fā)出的聲音可以根據(jù)自己喜好設定。讀取C寄存器表示響應了中斷鍵盤掃描定時器時間到(即flag-di=1用定時器0實現(xiàn))，溫度標志位有效，通過定時器0實現(xiàn)讀取溫度值，再將此標志位設為無效，以便顯示。將溫度的各位顯示到液晶上，并設定溫度報警上下限高于上限或低于下限？按下B鍵可以解除鬧鐘報警NOYES蜂鳴器發(fā)出報警聲，并伴有發(fā)光二極管閃爍返回到主循環(huán)體四、系統(tǒng)測試41測試工具52單片機

64、學習板42軟件測試電子萬年歷與數(shù)字式溫度傳感器功能強大，芯片簡化了硬件電路設計的同時也無形加大了軟件編寫的復雜程度，為方便程序的調(diào)試和提高效率，故將軟件編寫分模塊進行，先將實時時鐘模塊一步步調(diào)試，按照時序圖將讀寫函數(shù)寫好后，會顯示秒部分，并準時走，但液晶屏不穩(wěn)定，有一些亂碼和光標亂閃。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有些發(fā)生地址重疊的沖突，寫按鍵部分程序是發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)好后在最后刷新屏幕時調(diào)節(jié)好的時間沒有讀取到，還有鬧鐘不能實現(xiàn)鬧鐘報警功能，不斷調(diào)節(jié)，不斷燒寫進學習板，然后看結(jié)果，最終發(fā)現(xiàn)時沒有將調(diào)節(jié)好的時間讀取到寄存器中。加上溫度傳感器部分后發(fā)現(xiàn)在調(diào)節(jié)時間時出現(xiàn)亂碼和不穩(wěn)定現(xiàn)象，光標亂跳的現(xiàn)象。經(jīng)過不斷檢查軟件，發(fā)現(xiàn)在

65、按鍵調(diào)節(jié)時軟件讀取溫度值的標志位是允許的，也就是說它在調(diào)節(jié)時間時又在動態(tài)顯示周圍環(huán)境中的溫度值，這樣會導致光標不穩(wěn)定的現(xiàn)象。經(jīng)過再添加keyxuan標志允許位時，這個問題得到很好的解決。在軟件編寫的過程中遇到非常多的問題，遠遠不止這些，在暑假期間也花費了大量的時間去不斷修改，以上只是列舉些有代表性的問題作為反映。43硬件測試首先單片機最小系統(tǒng)的設計幾乎都是統(tǒng)一的，DS12C887,DS18B20接線靈活，IO口的設置具有多樣性，開始我想溫度用數(shù)碼管顯示，萬年歷用液晶顯示。后來經(jīng)過何老師的提醒，將數(shù)碼管撤去，統(tǒng)一用液晶顯示數(shù)據(jù)，這樣節(jié)約了硬件的開銷，用杜邦線將芯片與單片機學習板按照電路原理圖連接

66、好，經(jīng)過不斷的軟件，硬件的反復修改，最終實現(xiàn)了軟件編寫的目標功能！五、設計總結(jié)與心得大一下學期利用課余時間學習了單片機，并買了塊52單片機學習板，在期間學習到了單片機的簡單部分，算是有點入門，在暑假期間決定做個作品出來，便一邊學習，一邊動手實踐做，利用52單片機學習板自己寫些程序，下載到學習板中看試驗結(jié)果，一步步的感覺到了學習單片機的樂趣所在，便決定做個電子萬年歷和溫度報警系統(tǒng)，開始一頭霧水，覺得無從下手，但我相信事在人為，別人可以的，我一樣可以做到！因為在家里，無法向?qū)W長和老師請教些技術性問題。唯一可以利用的就是郭天祥老師的視頻，走了不少彎路。第一步便是學習如何看懂芯片時序圖，對此，英語閱讀

67、能力對我也是個挑戰(zhàn)。一邊參照視頻里的指點，一邊也開始了編寫程序。許多東西以前都沒有概念，需要一一開始建立，所以花費的時間也相對較長。每天的時間都花在了這個實驗上，程序?qū)懸稽c，燒一點，一點點看試驗結(jié)果，有時候一段小程序需要調(diào)試幾天，但我還是一步步的堅持了下去。就這樣，思路也逐漸清晰起來，找到了問題的方向。通過在學習板上用杜邦線外接其他芯片構(gòu)造成所要達到的目標電路，即電子萬年歷和溫度報警系統(tǒng)。電路連接好后，接下來便是復雜的調(diào)程序步驟，一點點的改進，修改，一直花了整整兩個星期，最終達到了預期的效果。對此，感到了些許欣慰吧！ 通過這么久的學習單片機的過程，自己也感受頗多，很多東西有想法只是一小部分，關

68、鍵在于自己肯不肯實際動手去做。大一上學期覺得自己很迷茫，不知道該干什么，通過自己不斷對本專業(yè)的了解，發(fā)現(xiàn)專業(yè)技能的學習才是我的方向，記得大一上學期有位大三的學長為我們做新生交流時說到專業(yè)方向的問題，他說大三的專業(yè)課非常多，要想每門學好幾乎不可能，必須要有自己的側(cè)重點，我想在大一多學點東西為大三節(jié)約時間。后來發(fā)現(xiàn)了學習單片機的樂趣和重要性所在。便決定提前自學單片機，開始很多東西都沒有概念，需要一步步建立，為此也花費了大量的時間，一遍遍的看書，加上有硬件支持，最終做出了這個成品。相信在今后的不斷學習中，會收獲更多！同時也很感謝學校能夠提供這樣一個學習平臺，讓我們能夠在學習之余參加這類實做的比賽，對

69、我們對知識的掌握有很大的幫助！參考資料一、 例說51單片機（C語言版），人民郵電出版社。二、全國大學生電子設計競賽單片機應用技能精解，電子工業(yè)出版社。三、快速精通Altium Designer6電路圖和PCB設計，化學工業(yè)出版社。四、郭天祥視頻講解十天征服單片機，與配套資料。附錄一：程序清單#include<reg52.h>#include<math.h>#include<INTRINS.H>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/各個IO口的初始化sbit dscs=P20;sbit dsa

70、s=P21;sbit dsrw=P22;sbit dsds=P23;sbit irq=P32;sbit s1=P30;sbit s2=P31;sbit s3=P32;sbit s4=P33;sbit beep=P10;sbit beep1=P11;sbit rs=P24;sbit rw=P25;sbit e=P26;sbit DQ=P17; int i,tt=0;uchar table0="WELCOME !"uchar table1="HAVE A NICE DAY!"uchar table2="SET ALARM"int miao,fen,shi,nian,yue,ri,week,s1num=0,num=0,num2=1,flag,flag_di,flag1,amiao,afen,ashi;uchar flag_get,num1,TZ=0;TX=0;keyxuan=1;uchar baiwei,shiwei,gewei,shifen,baifen,qianfen,wanfen;uint wd;void