畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于51單片機(jī)的電子時(shí)鐘

1、 基于51單片機(jī)的電子時(shí)鐘 學(xué) 院： 電子與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 應(yīng)用電子（2）班 學(xué) 號(hào)： 2009108249 指導(dǎo)教師： 2012 年 5月30 日摘 要2引言3一、方案設(shè)計(jì)及方案論證51.時(shí)鐘溫度的總體設(shè)計(jì)思路52.時(shí)鐘溫度系統(tǒng)方案論證52.1時(shí)鐘系統(tǒng)方案選擇52.2單片機(jī)的選擇52.3 顯示系統(tǒng)的方案比較52.4 報(bào)警系統(tǒng)的方案比較62.5 溫度系統(tǒng)方案選擇62.6 鍵盤(pán)控制方案選擇63. 時(shí)鐘溫度系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)7二硬件設(shè)計(jì)部分71機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)71.1 單片機(jī)芯片選擇71.2單片機(jī)管腳說(shuō)明81.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)102.時(shí)鐘系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)122.1 時(shí)鐘芯片選擇12

2、2.2 ds1302管腳及寄存器說(shuō)明132.3 ds1302鐘電路143 溫度系統(tǒng)電路153.1 溫度芯片的選擇153.2 ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)描述153.3 ds18b20溫度系統(tǒng)電路164 鍵盤(pán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)17報(bào)警電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)186液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)196.1 12864液晶顯示電路19三、軟硬件調(diào)試部分203.1軟件調(diào)試203.2硬件調(diào)試20四.總結(jié)與體會(huì)22感謝23參考文獻(xiàn)24摘 要lcd時(shí)鐘溫度系統(tǒng)是由中央控制器、溫度檢測(cè)器、時(shí)鐘系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng),顯示器及鍵盤(pán)部分組成?？刂破鞑捎脝纹瑱C(jī)at89c52，溫度檢測(cè)部分采用ds18b20溫度傳感器，時(shí)鐘系統(tǒng)用時(shí)鐘芯片ds1302，用lcd液晶

3、12864作為顯示器，用蜂鳴器及發(fā)光二極管構(gòu)成聲光報(bào)警器。單片機(jī)通過(guò)時(shí)鐘芯片ds1302獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)處理后顯示時(shí)間；溫度傳感器ds18b20采集溫度信號(hào)送該給單片機(jī)處理；單片機(jī)再把時(shí)間數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)送液晶顯示器12864f顯示，12864f還可以顯示漢字；鍵盤(pán)是用來(lái)調(diào)時(shí)和溫度查詢(xún)的。引言隨著人們生活水平的不斷提高,單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)采集及處理，鍵盤(pán)控制，顯示系統(tǒng)及報(bào)警系統(tǒng)與單片機(jī)有效結(jié)合，本設(shè)計(jì)是通過(guò)在“單片

4、機(jī)原理及應(yīng)用”課堂上學(xué)習(xí)的知識(shí)的綜合應(yīng)用，以及查閱資料，培養(yǎng)一種自學(xué)的能力。并且引導(dǎo)一種創(chuàng)新的思維，把學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到日常生活當(dāng)中。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不斷的學(xué)習(xí)，思考和同學(xué)間的相互討論，運(yùn)用科學(xué)的分析問(wèn)題的方法解決遇到的困難，掌握單片機(jī)系統(tǒng)一般的開(kāi)發(fā)流程，學(xué)會(huì)對(duì)常見(jiàn)問(wèn)題的處理方法，積累設(shè)計(jì)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮教學(xué)與實(shí)踐的結(jié)合。全能提高個(gè)人系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的綜合能力，開(kāi)拓了思維，為今后能在相應(yīng)工作崗位上的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。一、方案設(shè)計(jì)及方案論證1.時(shí)鐘溫度的總體設(shè)計(jì)思路按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能要求，本時(shí)鐘溫度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須采用單片機(jī)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，用單片機(jī)的自動(dòng)控制能力配合按鍵控制，來(lái)控制時(shí)鐘、溫度的調(diào)整及顯

5、示。獲得時(shí)鐘溫度數(shù)據(jù)信息，單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行一系列的處理，最后通過(guò)液晶顯示出來(lái)。2.時(shí)鐘溫度系統(tǒng)方案論證2.1時(shí)鐘系統(tǒng)方案選擇方案1：通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，用軟件實(shí)現(xiàn)，直接用單片機(jī)的定時(shí)器編程以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘；方案2：用專(zhuān)門(mén)的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的記時(shí)，再把時(shí)間數(shù)據(jù)送入單片機(jī)，由單片機(jī)控制顯示。雖然用軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘硬件線(xiàn)路簡(jiǎn)單，但是程序運(yùn)行的每一步都需要時(shí)間，多一步或少一步程序都會(huì)影響記時(shí)的準(zhǔn)確度，對(duì)定時(shí)器定時(shí)也不是十分準(zhǔn)確，時(shí)鐘精度很低，對(duì)于我們實(shí)現(xiàn)所需要的功能造成軟件編程非常復(fù)雜。用專(zhuān)用時(shí)鐘芯片硬件成本相對(duì)較高，但它的精度很高，軟件編程很簡(jiǎn)單。綜上所述，選擇方案2。2.2單片機(jī)的選擇對(duì)于單片機(jī)的

6、選擇，如果用8031系列，由于它沒(méi)有內(nèi)部ram，系統(tǒng)又需要大量?jī)?nèi)存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，因而不可用；51系列單片機(jī)的rom為4k，對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)可能有點(diǎn)?。?4系列單片機(jī)與51系列的結(jié)構(gòu)一樣，而rom擴(kuò)大為16k，對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)系統(tǒng)提供充足的空間進(jìn)行功能的擴(kuò)展。再有51系列單片機(jī)與52系列的單片機(jī)價(jià)格差不多。因此，我們選擇52系列的單片機(jī)。 2.3 顯示系統(tǒng)的方案比較 方案1：用數(shù)碼管或led顯示。 方案2：用液晶1602顯示。方案3：用液晶12864顯示。 時(shí)鐘和溫度的顯示可以用數(shù)碼管或led，而且價(jià)格便宜。但是數(shù)碼管的只能顯示簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，與我們?cè)O(shè)計(jì)要求也不相符。有很多東西需要顯示，還是用顯示功能

7、更好的液晶顯示器比較好，它能顯示更多的數(shù)據(jù)，用1602液晶顯示數(shù)據(jù)有限，顯示數(shù)據(jù)的可讀性不好，用可以顯示漢字的12864液晶顯示器還可以增加顯示信息的可讀性，讓人看起來(lái)會(huì)很方便。 2.4 報(bào)警系統(tǒng)的方案比較 方案1：用長(zhǎng)鳴的蜂鳴器實(shí)現(xiàn)鬧鐘鈴聲及溫度超限報(bào)警。 方案2：用喇叭加語(yǔ)音芯片實(shí)現(xiàn)鬧鐘鈴聲及溫度超限報(bào)警。 用喇叭加語(yǔ)音芯片成本很高，但聲音還不錯(cuò)，再有喇叭體積龐大。用蜂鳴器，成本低，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且體積小。限于設(shè)計(jì)所需要的功能，用蜂鳴器是最佳選擇。所以我們采用方案1.2.5 溫度系統(tǒng)方案選擇方案1：用熱敏電阻等測(cè)溫元件測(cè)出電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度。需要比較多的外部元件支持，且硬件電路復(fù)雜

8、，制作成本相對(duì)較高。方案2：用ds18b20直接測(cè)溫。ds18b20溫度傳感器是美國(guó)dallas半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。經(jīng)比較，我們選擇方案2。溫度實(shí)現(xiàn)只能通過(guò)外部的溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)上網(wǎng)查閱及市場(chǎng)考察，ds18b20體積小，只有3只腳，電路接法簡(jiǎn)單。內(nèi)部含有寄存器為我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上下限報(bào)警功能提供保障。精度為0.5c，也符合我們?cè)O(shè)計(jì)的要求。ds18b20也是我們通常使用的型號(hào)，因此溫度傳感器用ds18b20。2.6 鍵盤(pán)控制方案選擇方案1：購(gòu)買(mǎi)集成鍵盤(pán)，采用矩陣形式連接。方案2：購(gòu)買(mǎi)單個(gè)

9、復(fù)位開(kāi)關(guān)做成鍵盤(pán)。雖然集成鍵盤(pán)美觀(guān)，與單片機(jī)的接口少，但是它的成本比較高。單片機(jī)的io口對(duì)于我們的設(shè)計(jì)綽綽有余。通常我們選用價(jià)格便宜單個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)做成鍵盤(pán)。3. 時(shí)鐘溫度系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)主控模塊、時(shí)鐘模塊、測(cè)溫模塊、報(bào)警模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)接口模塊共6個(gè)模塊組成，電路系統(tǒng)框圖如圖1.1所示。 圖1.1二硬件設(shè)計(jì)部分1機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)1.1 單片機(jī)芯片選擇單片機(jī)采用52系列單片機(jī)。由atmel公司生產(chǎn)的at89c52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(chǔ)器。使用atmel 公司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

10、引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在線(xiàn)系統(tǒng)可編程flash，使得at89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。at89c52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32 位i/o 口線(xiàn)，看門(mén)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?？臻e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。而且，它還具有一個(gè)看門(mén)狗（wdt）定時(shí)/計(jì)數(shù)器，如果程序沒(méi)有正常工作

11、，就會(huì)強(qiáng)制整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位，還可以在程序陷入死循環(huán)的時(shí)候，讓單片機(jī)復(fù)位而不用整個(gè)系統(tǒng)斷電，從而保護(hù)你的硬件電路。at89c52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，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。其將通用的微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。其芯片外觀(guān)及引腳圖如下圖2.1示：圖2.11.2單片機(jī)管腳說(shuō)明vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門(mén)流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫(xiě)1

12、時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門(mén)電流。p1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門(mén)電流，當(dāng)p2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作

13、為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門(mén)電流。當(dāng)p3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c52的一些特

14、殊功能口，如圖2.2所示：管腳備選功能p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）圖2.2p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變

15、的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無(wú)效。/psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管

16、是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。1.3 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由復(fù)位電路，晶振電路，電源等幾部分組成。1.3.1復(fù)位電路復(fù)位電路有兩種方式：上電復(fù)位和按鈕復(fù)位，我們主要用按鈕復(fù)位方式。如下圖2.3所示：圖2.31.3.2晶振電路晶振電路原理圖如2.4圖2.4 選取原則：電容選取30pf，晶振為12mhz。1.3.3電源at89c52單片機(jī)的供電電源

17、是5v的直流電，為了使電源穩(wěn)定使用了7805穩(wěn)壓芯片是電源穩(wěn)定，主電源電路如下圖2.5 圖2.51.3.4 ea非/vpp 腳我們沒(méi)有用外部擴(kuò)展rom,因此ea非/vpp為高電平，即接+5v電源或是懸空，為了簡(jiǎn)化電路將這個(gè)引腳懸空。2.時(shí)鐘系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)2.1 時(shí)鐘芯片選擇我們采用具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路ds1302。它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。它采用主電源和備用電源雙電源供電。它的工作電壓范圍2.05.5v，在2.2v時(shí)，小于300na。它內(nèi)部含有31個(gè)字節(jié)的靜態(tài)ram，可提供用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)。 ds1302可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒

18、進(jìn)行計(jì)時(shí),可以達(dá)到我們?cè)O(shè)計(jì)的基本的要求。內(nèi)部的寄存器為我們調(diào)時(shí)，鬧鐘定時(shí)提供了寄存空間。備用用電源也實(shí)現(xiàn)了當(dāng)系統(tǒng)斷電后，時(shí)鐘仍然可以保持。而且它是串行接口，與單片機(jī)通信所需要的接口少。不像ds12887等芯片并行通信需要很多io口。2.2 ds1302管腳及寄存器說(shuō)明2.2.1 ds1302的引腳排列vcc1為后備電源，vcc2為主電源。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。ds1302由vcc1或vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)vcc2大于vcc10.2v時(shí)，vcc2給ds1302供電。當(dāng)vcc2小于vcc1時(shí)，ds1302由vcc1供電。因此，我們vcc1用3v的紐扣電池作為備用電源

19、，vcc2用系統(tǒng)電源作為主電源。x1和x2是振蕩源，外接32.768khz晶振。rst是復(fù)位/片選線(xiàn)，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)。上電運(yùn)行時(shí)，在vcc2.5v之前，rst必須保持低電平。只有在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)輸入輸出端(雙向)。sclk為時(shí)鐘輸入端。

20、2.2.2 ds1302的寄存器說(shuō)明ds1302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。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(xiě)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(lèi)：一類(lèi)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，偶數(shù)為寫(xiě)操作；另一類(lèi)為突發(fā)方式下的ram寄存器，此方式下可一次性讀寫(xiě)所有的ram的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為feh(寫(xiě))、ffh(讀)如下圖所示圖 2.3 ds1

21、302鐘電路ds1302時(shí)鐘電路如下圖2.7所示：圖2.7ds1302與單片機(jī)的連接僅需3條線(xiàn)：時(shí)鐘線(xiàn)sclk、數(shù)據(jù)線(xiàn)i/o和復(fù)位線(xiàn)rst。時(shí)鐘線(xiàn)sclk與p2.4相連，數(shù)據(jù)線(xiàn)i/o與p2.5相連，復(fù)位線(xiàn)rst與p2.6相連。由于ds1302是靠涓細(xì)電流充電來(lái)實(shí)現(xiàn)串行輸入輸出的，因此，在sclk 、i/o、 rst線(xiàn)上要加上拉電阻，其中，它們的電流應(yīng)該在500u1ma之間，若電源為5v，則r約為5k，因此，我們的電阻r=4.7k。但是經(jīng)過(guò)查閱有關(guān)資料知道如果ds1302不是接p0口可以不接上拉電阻，為了節(jié)省成本，所以沒(méi)有接上拉電阻。 在單電源與電池供電系統(tǒng)中，vcc1提供低電源并提供低功率的備

22、用電源。vcc2提供高電源作為芯片供電的主電源。因此，這里vcc1用3v紐扣電池，vcc2用5v的系統(tǒng)電源。晶振為32.768khz接入x1、x2引腳。3 溫度系統(tǒng)電路 3.1 溫度芯片的選擇溫度實(shí)現(xiàn)只能通過(guò)外部的溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)上網(wǎng)查閱資料及市場(chǎng)考察，ds18b20體積小，只有3只腳，電路接法簡(jiǎn)單。它能夠直接讀出被測(cè)溫度。內(nèi)部含有寄存器為我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上下限報(bào)警功能提供保障。用戶(hù)可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置；報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；精度為0.5c，也符合我們?cè)O(shè)計(jì)的要求。ds18b20也是我們通常使用的型號(hào)，因此溫度傳感器用ds18b20。3.2 ds1

23、8b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)描述ds18b20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存ram和一個(gè)非易失性的可電擦除的eeram。高速暫存ram的結(jié)構(gòu)為8個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。頭兩個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第三和第四字節(jié)是th和tl的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第五個(gè)字節(jié)為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。ds18b20工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖4.2所示。低5位一直為1，tm是測(cè)試模式位，用于設(shè)置ds18b20在工作模式還是在測(cè)試模式。溫度 lsb溫度 msbth 用戶(hù)字節(jié)1tl 用戶(hù)字節(jié)2配置寄存器保留保留保留

24、crc圖2.8高速咱春ram結(jié)構(gòu)圖1字節(jié)2字節(jié) 3字節(jié) 4字節(jié) 5字節(jié)6字節(jié) 7字節(jié) 8字節(jié)9字節(jié)eeromth 用戶(hù)字節(jié)1tl 用戶(hù)字節(jié)2tmr1r011111圖 2.9配置寄存器3.3 ds18b20溫度系統(tǒng)電路 ds18b20系統(tǒng)電路如下圖2.10圖2.10ds18b20有兩種接法：一是單線(xiàn)接法即只接qt。這種方法應(yīng)用它內(nèi)部的寄生電源，因此在qt上要用一個(gè)mosfet把i/o線(xiàn)只接拉到電源上。二是從vdd腳加上電源。方法一適合于遠(yuǎn)距離溫度監(jiān)控，不需要本地電源。而我們只是設(shè)計(jì)測(cè)溫系統(tǒng)，選擇方法二就行了，還有mosfet極容易燒，我們不用它。vdd接5v電源，vss接地，qt與p3.4相連。

25、4 鍵盤(pán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)按鍵需要4個(gè)，分別實(shí)現(xiàn)為時(shí)間調(diào)整、時(shí)間的加、時(shí)間的減、退出四個(gè)功能。用單片機(jī)的4個(gè)i/o口接收控制信號(hào)，其電路圖如下圖2.11所示：圖2.114個(gè)按鍵的一端與地相連，另一端分別與p2.3、p2.2、 p2.1、p2.0相連。這時(shí)當(dāng)按鍵按下就輸入低電平。報(bào)警電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)警電路由蜂鳴器、三極管、電阻 、led等構(gòu)成電路如下它們與單片機(jī)的接口分別是p2.7。6液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1 12864液晶顯示電路 現(xiàn)在流行低碳生活，節(jié)能減排已成為人們處理事情首先想到的問(wèn)題，所以這個(gè)顯示的時(shí)候背光控制時(shí)間為10s左右，同時(shí)關(guān)背光的時(shí)候關(guān)掉顯示器的電源，降低功耗。如圖2.12所示圖2.12

26、三、軟硬件調(diào)試部分 3.1軟件調(diào)試 軟件調(diào)試，我是在keil軟件平臺(tái)和單片機(jī)學(xué)習(xí)板上來(lái)完成的。當(dāng)我寫(xiě)部分程序在keil軟件經(jīng)過(guò)調(diào)試，開(kāi)始出現(xiàn)很多錯(cuò)誤和警告。通過(guò)逐個(gè)錯(cuò)誤排錯(cuò)及修改。得出下列經(jīng)驗(yàn)，（1）調(diào)用函數(shù)最好在頭文件中進(jìn)行申明，主函數(shù)寫(xiě)在最后；（2）特別注意一些字母的大小寫(xiě)，一般要用英語(yǔ)文字寫(xiě)，不要用中文漢寫(xiě)，這是最不容易檢查的，如我在檢查液晶顯示程序時(shí)，時(shí)鐘沒(méi)檢查到錯(cuò)誤，最后我刪掉此行重新寫(xiě)，錯(cuò)誤排除了，據(jù)我分析可能是中英文變換時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。 經(jīng)過(guò)一系列排錯(cuò)，最后文件沒(méi)有錯(cuò)誤但還有警告。由于c語(yǔ)言中有警告是沒(méi)關(guān)系的，我將hex文件下在到單片機(jī)竟顯示一些亂碼。我有回到文件，經(jīng)過(guò)對(duì)警告的分析及

27、上網(wǎng)查閱。將程序稍微修改警告慢慢被排除，最后沒(méi)有錯(cuò)誤和警告了，下載到單片機(jī)，發(fā)現(xiàn)亂碼竟然還出現(xiàn)，還有多個(gè)界面疊加顯示，里面還有一些亂碼。經(jīng)過(guò)分析，疊屏現(xiàn)象是沒(méi)有對(duì)液晶清平所致。于是我又在不同界面程序前加入調(diào)用填充空格函數(shù)（void clrram_lcd ()）,然后又下載，結(jié)果與前面一樣，崩潰??！經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)后，無(wú)意間我去掉 調(diào)用函數(shù)前void。結(jié)果疊屏現(xiàn)象解決。但是顯示還是亂碼。謝天謝地啊！有進(jìn)步！ 又經(jīng)過(guò)幾天，排錯(cuò)，上網(wǎng)查閱與參考程序?qū)φ?。最后在void r1302()函數(shù)中ds1302inputbyte(ucaddr|0x01);掉了|0x01，加上生成hex文件，下載到單片機(jī)中。能夠正

28、常顯示了。界面的閃爍不能閃爍。呵呵！又進(jìn)一步！ 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，我發(fā)現(xiàn)界面程序中的a=1與功能設(shè)置中a重賦值（a=0）相沖突，最后將if（）語(yǔ)句中a=1改為a=0 。相應(yīng)的問(wèn)題也解決了。 最后對(duì)程序進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展完善，由于按鍵不靈敏我們加上聲音程序。加上另一個(gè)鬧鐘實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求。 通過(guò)單片機(jī)學(xué)習(xí)板對(duì)照，程序基本實(shí)現(xiàn)我所預(yù)期的要求，但是界面顯示鬧鐘1，鬧鐘2閃爍時(shí)，液晶竟然出現(xiàn)顯示淡化。據(jù)分析，可能使程序的問(wèn)題。由于這部分顯示復(fù)雜，用了多個(gè)if語(yǔ)句，可能出現(xiàn)語(yǔ)句冗余。我只有請(qǐng)教高手啰！ 3.2硬件調(diào)試 硬件調(diào)試，我用萬(wàn)用表，單片機(jī)學(xué)習(xí)板來(lái)完成的。首先，我調(diào)試lcd1602顯示。我將液晶顯示程序下載到

29、單片機(jī)內(nèi)，連好所有的線(xiàn)，通電后，觀(guān)察顯示結(jié)果。唉！液晶竟然不顯示。我們用萬(wàn)用表測(cè)試各連線(xiàn)是否導(dǎo)通及某些點(diǎn)的電壓，發(fā)現(xiàn)沒(méi)問(wèn)題。最后在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)我的p0口竟然沒(méi)接上拉電阻，通過(guò)計(jì)算電阻應(yīng)該去5k至10k，我們選用4.7k的電阻。由于沒(méi)準(zhǔn)備多的電阻，我在以前買(mǎi)的電阻找到了4.7k的電阻。開(kāi)始布局沒(méi)有為上拉電阻留下空間，我們?cè)趩纹瑱C(jī)插槽里插電阻，解決一些連線(xiàn)的復(fù)雜度。后來(lái)在調(diào)試液晶能夠顯示了。 然后，我調(diào)試ds1302時(shí)鐘芯片。連上按鍵模塊，液晶顯示模塊，單片機(jī)最小系統(tǒng)，時(shí)鐘系統(tǒng)，溫度系統(tǒng)，連接所有線(xiàn)，通上電源后，我觀(guān)察到液晶顯示 20858585 85：85：85 20.125c 溫度能正常顯示，時(shí)鐘

30、不能正常顯示。我們還是用萬(wàn)用表檢查所用線(xiàn)路，對(duì)照電路原理圖，最后發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘上拉電阻沒(méi)焊上電源。接上電源后，時(shí)鐘能夠正常顯示，按鍵也能控制。 但是溫度要求精確到0.5度，我查閱了大量的資料，發(fā)現(xiàn)別人的都只是精確到0.1，并沒(méi)有精確到0.5的程序可以查考，于是我就在想，我可不可以通過(guò)一個(gè)有返還值的子函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)小數(shù)位的數(shù)字與5的比較返還0或是5來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后看到c語(yǔ)言上的條件運(yùn)算符，眼睛突然一亮，可以用條件運(yùn)算符，這樣程序就更簡(jiǎn)單了，調(diào)好程序下載到單片機(jī)里，懷著激動(dòng)的心情接通電源，終于好了，太興奮了！ 整個(gè)硬件調(diào)試才完成。 四.總結(jié)與體會(huì)經(jīng)過(guò)將近一個(gè)月的設(shè)計(jì)，反復(fù)地討論各個(gè)環(huán)節(jié)，反復(fù)調(diào)試，反復(fù)模擬仿真，終于完成lcd液晶時(shí)鐘設(shè)計(jì)。雖然達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并完成了一定