基于單片機的智能數(shù)字鬧鐘設(shè)計與實現(xiàn)

基于51單片機的智能數(shù)字鬧鐘設(shè)計與實現(xiàn)摘要單片機自20世紀70年代問世以來，由于單片機極比，越發(fā)受到了人們的重、發(fā)展不久。而51單片機是各單片機中最為典型的，也是最具有代表性的一種。本設(shè)計是一款基于AT89C51的智能數(shù)字鐘，該數(shù)字鐘表由主控模塊、按鍵模塊、定期模塊、溫度檢測模塊和顯示模塊構(gòu)成。主控模塊由主控芯片AT89C51、晶振電路和復(fù)位電路構(gòu)成；定期模塊采用時鐘芯片DS1302實現(xiàn)精擬定期；用溫度傳感器DS18B20作為溫度采集度；用液晶顯示器1602顯示年、月、日、時間及溫度。通過這種方法的實現(xiàn)，使智能數(shù)字鬧鐘的電路簡樸和溫度精度高，操作簡樸。在Proteus和Keilμvision4的環(huán)境下，完畢了電路原理圖的繪制以及程序的編譯后，用焊接的方法在電路板上焊接實物，將Keilμvision4中生成的.hex文獻的程序燒到電路中，檢測并調(diào)試電路，實現(xiàn)智能數(shù)字鬧鐘的功能。該智能數(shù)字鬧鐘可以應(yīng)用于人們的生活和工作中，也可通過改裝，將智能數(shù)字鬧鐘的性能提高，還可以增長新的功能，讓智能數(shù)字鬧鐘顯示更多方面的內(nèi)容與功能，給人們的生活和工作帶來更多的方便。關(guān)鍵詞：單片機，時鐘芯片，溫度傳感器，液晶顯示器，智能數(shù)字鐘AT89S52basedDigitalClockDesignofIntelligentAbstractAbstractSCMsincetheadventofthe1970s,becauseofhighperformanceandlowcostsinglechip,hasbeenmoreandmorepeople'sattentionandconcern,widelyusedinthefield,hasdevelopedrapidly.Themicrocontroller51isthemosttypicaleachMCUisthemostrepresentativeone.ThedesignerisonesectionbasedonAT89C51intelligentdigitclock,thisclockandwatchbythemastercontrolmodule,fixedtimethemodule,thetemperatureexaminesthemoduleandthedisplaymoduleconstitution.MastercontrolmodulebymastercontrolchipAT89C51,crystaloscillatorelectriccircuitandresetcircuitconstitution;FixedtimethemoduleusesclockchipDS1302torealizepreciselyfixedtime;GathersthesourcewithtemperaturesensorDS18B20asthetemperature,theexaminationcurrenttemperature;1602demonstratetheyear,themonth,Japan,thetimeandthetemperaturewiththeliquid-crystaldisplay.Themethodhastheadvantageofbeingsimplecircuit,reliableperformance,goodreal-time,highprecisionofthetimeandtemperature,simplyoperation【19】.UndertheenvironmentofProteusandKeilμvision4,afterfinishingdrawingcircuitschematicandcompilingprogram,Weldingmaterialonthecircuitboardbyweldingmethod.Then,.Hexfiles,thegenerationofKeilμvision4,ismadeintothecircuit.Finally,testinganddebuggingthecircuit,andtorealizethefunctionofIntelligentdigitalalarmclock.Theelectronicclockcanbeappliedtothegenerallivingandworking,canalsobemodifiedtoimproveperformanceaddnewfunctionsandbringsmoreconvenienttopeople’slifeandwork.KeyWords：NCmachining;NCverification;Machiningenvironment;Helpfiles本頁的頁碼貌似是居右本頁的頁碼貌似是居右目錄TOC\o"1-3"\h\u9502摘要 i11713Abstract ii13778第一章引言 1175021.1智能數(shù)字鬧鐘的研究背景和意義 1159861.2智能數(shù)字鬧鐘的功能 1208011.3智能數(shù)字鬧鐘的發(fā)展趨勢 232545第二章方案的論證與選擇 2179932.1方案的論證 2131602.2方案的選擇 417783第三章硬件電路的設(shè)計 4244383.1主控電路模塊 5193663.2按鍵電路模塊 762663.3定期電路模塊 8322633.4溫度電路模塊 10104193.5顯示電路模塊 116241第四章軟件設(shè)計 13136174.1總體系統(tǒng)軟件設(shè)計 13313164.1.1主程序設(shè)計 1411744.1.2溫度采集模塊設(shè)計 1675654.1.3定期模塊設(shè)計 18179084.1.4顯示模塊設(shè)計 1832514第五章系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 20313995.1系統(tǒng)硬件的安裝與調(diào)試 21206065.2系統(tǒng)軟件的調(diào)試 2232023第六章總結(jié)與展望 255047參考文獻 2718069致謝 289678附錄 29目錄頁也要有頁碼，羅馬字體目錄頁也要有頁碼，羅馬字體第一章引言不要加粗不要加粗1.1智能數(shù)字鬧鐘的研究背景和意義隨著當今社會的快速發(fā)展，人類面臨著很多問題，時間和空間的局限性就是其問題之一。作為新一代技術(shù)型人才，日益發(fā)展的社會勢必會面臨這一嚴峻的問題。圍繞這個即將到來的問題，本課題定為智能數(shù)字鬧鐘設(shè)計。鐘表只是一種簡樸的顯示時間的工具，自身不能給人們帶來想要抓住時間的緊迫感，但如能把時鐘時間的顯示精確到分、秒，那么面對這種時間飛逝的重壓感，人們就會重視它并有效地運用它，更懂得把握分寸，不白白浪費時間。當然若在鐘表的顯示中融入了其別人們平常工作出行必須的功能，智能并簡樸運用，可以大大為我們節(jié)省出空間來。人們生活水平逐漸提高，并且越來越重視人性化事物，傳統(tǒng)的指針式時鐘也只能簡樸的滿足人們的針對時間的需求，但是人們更著重追求高科技新事物，在現(xiàn)在日益充滿物質(zhì)的社會里，人們也追求在小的范圍內(nèi)顯示更多的信息。而普通的時鐘是模電技術(shù)、數(shù)電技術(shù)和單片機技術(shù)的結(jié)合，才使得現(xiàn)在的時鐘實現(xiàn)更多功能。初期運用的時間控制器都是用模擬電路設(shè)計制作的，準確性及各方面的性能都不是很抱負。隨著單片機性價比的不斷提高，新的產(chǎn)品應(yīng)用越來越廣泛，逐漸取代了昔日的模擬化產(chǎn)品，變得高端上檔次。單片機系列產(chǎn)品已經(jīng)遍布到工業(yè)控制，以及各個重要的公共場合，單片機的快速發(fā)展與應(yīng)用更加大范圍的擴展，在人們的平常生活中日需常見化，更加依賴單片機，給人類生活帶來了極大的便利，單片機將與人們的生活、娛樂等不同方面都存在密不可分的關(guān)系。單片機在智能數(shù)字鬧鐘的應(yīng)用中具有相稱普遍的意義，是一件必不可少的元器件，在生活中起著關(guān)鍵性作用。由于時代的大變化發(fā)展，加快了數(shù)術(shù)的發(fā)展步伐，更加精進，使得數(shù)字鐘可以走時準確，可以實現(xiàn)更多的功能，攜帶在身上很便捷，性能高。單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)有定期器/計數(shù)器，可以實現(xiàn)自動計時功能，單片機的使用大范圍地出現(xiàn)在人們的周邊，無處不在【16】。這種具有人們所需要的智能化特性產(chǎn)品為人們節(jié)省了大量時間和空間，擴大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化奠定了基礎(chǔ)。1.2智能數(shù)字鬧鐘的功能電路采用了單片機AT89C51、溫度傳感器DS18B20、時鐘芯片DS1302、1602LCD顯示器，通過獨立式按鍵可以切換模式，修改顯示時間的數(shù)據(jù)。電路設(shè)計合理，具有了三大特點：簡樸，操作方便，美觀大方。本設(shè)計智能數(shù)字鬧鐘的重要功能為：（1）連接電源，1602LCD顯示器上可顯示正常的時間、日期及溫度的顯示；（2）可實現(xiàn)12小時/24小時時間顯示的切換；（3）通過獨立式按鍵手動修改時間日期；（4）可以設(shè)立三個鬧鐘時間，當?shù)紧[鐘響鈴時間，可手動關(guān)閉；1.3智能數(shù)字鬧鐘的發(fā)展趨勢基于51單片機的智能數(shù)字鬧鐘體現(xiàn)了現(xiàn)代化電子產(chǎn)品的高性價比，成本低，電路簡樸，功能齊全。對于家庭生活中，具有了相稱普遍性和實用性，使得人們在生活中對智能數(shù)字鬧鐘產(chǎn)生了依賴性，在各個方面不可缺少的，用一句夸張的話說：離開了它就不能活了，感覺身邊總是少了些什么。時鐘的發(fā)展已經(jīng)從老式鐘表發(fā)展到如今電子時鐘以及智能化數(shù)字時鐘的時代，通過時代的發(fā)展，高科技研制和廣泛應(yīng)用，智能數(shù)字鬧鐘的發(fā)展前景將不可估量，智能數(shù)字鬧鐘所實現(xiàn)的功能不僅僅只有報時功能，在不久的未來，智能數(shù)字鬧鐘可以設(shè)立鬧鐘，可以實現(xiàn)通話功能，可以是一本記事本，隨時記錄發(fā)生的事情，或許可以實現(xiàn)導(dǎo)航功能等，以上功能只要一個小小的智能數(shù)字鬧鐘就可實現(xiàn)，人們的生活更加方便。同時，智能數(shù)字鬧鐘的電路只需使用簡樸芯片，加以合理設(shè)計，使得電路簡樸、操作非常方便、美觀實用，但是其精確度不是很高。一方面，隨著著更多性能更好新材料、更完善的設(shè)計方法、更先進的大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及驅(qū)動技術(shù)的進步，時鐘系統(tǒng)將會更加高精度，也將會更加完善。另一方面，隨著顯示器件，如液晶顯示器件性能的拓展，傳統(tǒng)的機械時鐘顯示形式也將演變成高清楚度的顯示方式。最后，時鐘系統(tǒng)在未來的應(yīng)用將更加廣泛，以其高精度的顯示以及其多內(nèi)容的顯示界面將更受到人們的青睞。方案的論證與選擇2.1方案的論證方案一：這邊可以問下老師是不是可以居行首基于低成本數(shù)字集成電路及七段譯碼器組成的數(shù)字鬧鐘設(shè)計【10】這邊可以問下老師是不是可以居行首系統(tǒng)由數(shù)字邏輯集成芯片構(gòu)成純硬件電路，其電路由秒信號發(fā)生器、走時電路、校時電路、鬧鐘電路等部分組成。秒信號發(fā)生器使用LM555構(gòu)成多諧振蕩器，調(diào)整電阻可改變頻率，使之產(chǎn)生秒信號。走時電路涉及秒計時器、分計時器、時計時器，每個部分都由兩片計數(shù)器級聯(lián)構(gòu)成。其中秒計數(shù)器和分計數(shù)器都是用十進制與六進制計數(shù)器級聯(lián)構(gòu)成，時計數(shù)器由三進制計數(shù)器與十進制計數(shù)器級聯(lián)構(gòu)成。時計數(shù)器需要個位為十進制、十位只要計到2即可，但是需要清零電路。當個位計數(shù)到“4”，同時十位計數(shù)到“2”時立即清零，時鐘就會從零開始重新計數(shù)。當時間與標準時間不吻合的時候，需要校準時間，對照標準時間將此時的時間的秒信號加速運營，加快時鐘的計時速度，當?shù)竭_標準時間后再切換回對的的輸入信號，達成校準目的。鬧鐘是在在預(yù)定的時間到達時能輸出鬧鈴聲。這種方案的電路搭建起來非常的龐大，大小不同芯片，總共需要用到18個，工程非常的繁瑣，需要花費很長的時間在電路的排版和連線上。方案二：基于VHDL的數(shù)字時鐘設(shè)計【5】基于VHDL的數(shù)字時鐘設(shè)計重要由晶體振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器顯示器組成。基于VHDL的數(shù)字時鐘設(shè)計中需要有一個時鐘脈沖信號，因此用一個石英晶體振蕩器產(chǎn)生一個高頻脈沖信號，然后要用分頻器將這個時鐘脈沖信號分頻，得到1Hz的時鐘信號，將這個時鐘信號分別接入計數(shù)器中，然后再為其他模塊提供時鐘。計數(shù)器用一個100進制的計數(shù)器和兩個60進制的計數(shù)器進行級聯(lián)。最后在三個計數(shù)器的輸出接到七段譯碼管，總共要用到8個這樣的數(shù)碼管。晶體振蕩器晶體振蕩器分頻器計數(shù)器模塊七段碼譯碼器模塊方案三：基于單片機智能數(shù)字鬧鐘設(shè)計【13】基于單片機的數(shù)字時鐘設(shè)計是要分好幾個模塊，單獨對各類模塊設(shè)計，以單片機AT89C51作為主控芯片，控制其他模塊的運作，將數(shù)據(jù)控制輸出到顯示模塊。對各個模塊進行程序的編寫，最后將編譯鏈接生成一個.hex文獻，將這個文獻燒到AT89C51單片機芯片中，從而實現(xiàn)時鐘的功能。當時鐘電路上電后，電路初始化，系統(tǒng)保持原有的顯示，通過按下不同的按鍵，切換到不同的模式中，實現(xiàn)12/24小時的切換，以及修改年、月、日、時、秒的時間設(shè)立；當進入鬧鐘設(shè)立模式下，可設(shè)立三個鬧鐘時間，到設(shè)定期間蜂鳴器鳴響，無人操作時鳴響30s自動關(guān)閉鬧鐘；當需要設(shè)立更多功能時，只需多設(shè)立相應(yīng)的功能按鍵就可實現(xiàn)。對上述方案進行比較，方案一由硬件構(gòu)成，比較容易實現(xiàn)，但由硬件搭建的電路不夠穩(wěn)定，譯碼管顯示效果差，功能單一不能擴展，且電路功耗大，在將這種方案做成實物的過程中很漫長，更需要投入很多的精力，因出現(xiàn)故障而檢查電路時很復(fù)雜，難找。方案二運用FPGA精度高、解決速度快的特點，運用外部50M石英晶振提供高精度系統(tǒng)頻率，可以滿足更高精度的規(guī)定，并且設(shè)計比較人性化。方案三顯示準確、直觀、易于調(diào)整。2.2方案的選擇本次設(shè)計采用方案三，即以AT89C51作為主控芯片，采用1602液晶作為顯示器件，獨立輕觸式按鍵作按鍵模塊，DS1302為定期來源，能準擬定期，DS18B20作溫度采集源。擬定系統(tǒng)組成框圖如圖2.1所示，各功能模塊如下：顯示模塊顯示模塊主控模塊定期模塊按鍵模塊溫度模塊圖2.1系統(tǒng)框架主控模塊：由主控芯片AT89C51，外接時鐘電路、復(fù)位電路和P0口的上拉電阻構(gòu)成，可以驅(qū)動程序的運營，在顯示屏上實現(xiàn)智能數(shù)字鬧鐘的各個功能。溫度模塊：由芯片DS18B20和上拉電阻構(gòu)成，實現(xiàn)溫度采集，當周邊有高溫物體時，溫度的示數(shù)會逐漸的增長，離開時溫度會慢慢下降。定期模塊：由DS1302、晶振，3.6V的紐扣電池構(gòu)成，可以提供年、月、日、時、分和日期，紐扣電池可以支持時鐘的走時，即使顯示屏沒電不顯示時，時間也在計時。顯示模塊：由1602LCD液晶顯示屏構(gòu)成，把單片機傳來的數(shù)據(jù)進行顯示，顯示的位數(shù)多，。按鍵模塊：由五個獨立輕觸式按鍵構(gòu)成，可切換各種模式狀態(tài)，能對數(shù)據(jù)進行修改。第三章硬件電路的設(shè)計本設(shè)計采用AT89C51單片機作為本次設(shè)計的重要控制模塊。單片機可把由DS18B20、DS1302中的數(shù)據(jù)運用軟件來進行解決，從而把數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示模塊，此模塊實現(xiàn)溫度、時間的顯示。以1602LCD液晶顯示器為顯示模塊，把單片機傳來的數(shù)據(jù)顯示出來，在顯示電路中，重要靠按鍵來實現(xiàn)各種顯示規(guī)定的選擇與切換。3.1主控電路模塊主控電路模塊采用AT89C51作為核心元件來控制各部分，其電路原理圖如圖3.1。單片機上面一個圖沒加序號引腳功能的說明，見下表3.1上面一個圖沒加序號表3.1單片機的引腳功能引腳號符號引腳功能1～8P1口8位，準雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻9RST復(fù)位，高電平有效10～17P3口8位，準雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻18、19XTAL時鐘引腳20VSS接數(shù)字地21～28P2口8位，準雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻29片外程序存儲器的讀選通信號，低電平有效30ALE為CPU訪問外部程序存儲器或外部數(shù)據(jù)存儲器提供一個地址鎖存信號31外部存儲器允許訪問控制端32～39P0口8位，漏極開路的雙向I/O口，作為通用I/O口使用時，需加上上拉電阻40Vcc接+5V電源下面給出了單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，如圖3.2圖3.2單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖由圖3.2單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中看出，單片機是在半導(dǎo)體硅片上集成了中央解決器、存儲器、并行I/O口、串行I/O口、定期器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時鐘電路及系統(tǒng)總線的微型計算機。通常把單片機稱為嵌入式控制器或微控制器。單片機的最小系統(tǒng)只需要最小的配置可以讓單片機里的程序運營，假如要用IO口去驅(qū)動LCD顯示，寫好程序就能運營。單片機的P0口接上上拉電阻，排除外界對其有效電平的干擾，電路的抗干擾能力大大增強。單片機最小系統(tǒng)構(gòu)成重要是由時序電路以及復(fù)位電路兩個部分構(gòu)成。1、時序電路的介紹，下面給出了時序電路圖：時序所有圖都圖要有序號電路由晶振與電容構(gòu)成，其重要目的是濾波，這樣可以使晶振輸出的波形更加平滑，方便給予單片機合用的信號，至于大小應(yīng)當是一個經(jīng)驗值，這樣的濾波效果最佳。電路中的電容C1和C2的典型值通常選擇為30pF，該電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩速性。晶體的頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率越高，單片機的運營速度也就越快【7】。但反過來。運營速度快對存儲器的速度規(guī)定就高，對印制電路板的工藝規(guī)定也高，即規(guī)定線間的寄生電容要小。所有圖都圖要有序號復(fù)位電路的介紹，下面給出了復(fù)位電路圖：復(fù)位電路重要由電阻、電容、獨立輕觸所有圖都圖要有序號式開關(guān)構(gòu)成，運用復(fù)位電路把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)，就像計算器的清零按鈕的作用同樣，或者你輸入錯誤，計算失誤時都要進行清零操作。以便回到原始狀態(tài)，重新進行計算。復(fù)位電路啟動可以有三種方式，一是在給電路通電時立即進行復(fù)位操作；二是在必要時可以由手動操作；三是根據(jù)程序或者電路運營的需要自動地進行。所有圖都圖要有序號主控模塊運用了單片機的最小系統(tǒng)，需要外接時鐘電路和復(fù)位電路。但是，在智能數(shù)字鬧鐘的設(shè)計中，由于一定的因素，省略了接復(fù)位電路的連接，然而這種接法對電路不會導(dǎo)致很大的影響，仍然可以實現(xiàn)智能數(shù)字鬧鐘的功能。3.2按鍵電路模塊按鍵模塊電路重要是由5個獨立式按鍵組成，其電路圖如圖3.3。圖3.3按鍵模塊電路圖3.3按鍵模塊電路中，S1、S2、S3、S4、S5分別接單片機AT89C51的P3口的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.7，經(jīng)單片機的控制，可通過不同按鍵的接通實現(xiàn)相應(yīng)的功能（參數(shù)設(shè)立、鬧鐘設(shè)立等）。獨立式按鍵的結(jié)構(gòu)很簡樸，使用時只需要接其中兩個引腳即可。開機后，電路進入初始化狀體，初始化完畢過后，按下開關(guān)S1進入調(diào)節(jié)模式，依次按下S1設(shè)立年、月、日、星期、時、分、秒和三個鬧鐘時間，S2遞增調(diào)節(jié)，S3遞減調(diào)節(jié)，按下S4關(guān)閉鬧鐘/退出調(diào)節(jié)模式，顯示屏上正常顯示。S5按鍵12小時、24小時的切換。3.3定期電路模塊定期電路模塊重要由芯片DS1302控制，電路圖如圖3.4。圖3.4定期模塊電路DS1302芯片各管腳描述如下，見表3.2表3.2DS1302功能引腳說明引腳號符號引腳功能1、8Vcc2、Vcc1為電源供電管腳2、3X2、X3接32.768KHz的晶振4GND接地5RST復(fù)位端6I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳7SCLK接串行時鐘DS1302有12個寄存器，其中7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)形式是BCD碼，其寄存器及控制字見表3.3表3.3DS1302的日歷、時鐘寄存器及其控制字寄存器名命令字取值范圍各位內(nèi)容寫操作讀操作76543210秒寄存器80H81H00-59CH10SECSEC分鐘寄存器82H83H00-59010MINMIN小時寄存器84H85H01-12或00-2312/240HRHR日期寄存器86H87H01-28，29,30,310010DATEDATE月份寄存器88H89H01-1200010MMONTH周日寄存器8AH8BH01-0700000DAY年份寄存器8CH8DH00-9910YEARYEAR單片機容易受外界環(huán)境的影響，時鐘時常會出現(xiàn)混亂現(xiàn)象，導(dǎo)致時鐘的精度不高。DS1302的作用重要用來記錄數(shù)據(jù)，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄，除此之外，DS1302可以同時記錄兩個時間，一是記錄數(shù)據(jù)的時間，二是出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間，因此在測量系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。采用時鐘芯片DS1302可以準確記錄數(shù)據(jù)出現(xiàn)的時間，不需要占用硬件資源，不消耗單片機的資源。使用DS1302芯片，可以提供穩(wěn)定精確地走時，單片機只需要在第一次上電時進行必要的時間設(shè)定，以后需要時間的時候只需要從DS1302中讀取數(shù)據(jù)即可。DS1302芯片自帶長短月、閏年補償?shù)裙δ?，只?1實現(xiàn)時間的各種功能會非常麻煩。掉電后只需要薄弱的電流即可保持精確走時，因此，在DS1302芯片的連接中連有3.6V的紐扣電池，可以在掉電后支持時間的走時。3.4溫度電路模塊溫度采集電路模塊由DS18B20對溫度進行采集測試，其電路圖如圖3.5。圖3.5溫度模塊電路DS18B20的引腳介紹，見表3.4表3.4DS18B20的引腳介紹序號名稱引腳功能1GND接地端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。3Vcc接+5V電源DS18B20產(chǎn)品具有以下特點：（1）只規(guī)定一個端口即可實現(xiàn)通信。（2）在DS18B20中的只有三個引腳即可實現(xiàn)溫度的采集，不需要外部任何的電路。（3）測量溫度范圍在－50℃到＋120℃之間；數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。（4）內(nèi)部設(shè)立溫度上、下限告警。DS18B20將采集到的信號送入單片機P2.5口，給電路提供一個溫度數(shù)據(jù)。R2為上拉電阻，為DS18B20提供能量，最佳可以外接+5V的電源，有些電路僅僅依靠一個4.7K的上拉電阻是遠遠不夠的，不能給其芯片足夠的能量，假如采用多個DS18B20來采集溫度數(shù)據(jù)時，這4.7K的電阻將供不應(yīng)求，無法滿足其需求【11】。溫度采集電路還可將DS18B20的1腳和3腳同時接地，但是這樣有也許成溫度讀書不準確。如圖3.5中的接法即使電源電壓只有4V電路也可以正常工作，DS18B20采集的溫度數(shù)據(jù)也不會有很大的誤差，因此這種接法在合適但是。由圖3.5溫度模塊電路中所示，DS18B20只有三個引腳，3腳接+5V電源，1腳接地，2腳接信號輸出口，同時接了一上拉電阻，由于DS18B20是單線溫度傳感器，數(shù)據(jù)線是漏極開路，假如DS18B20沒接電源，則需要數(shù)據(jù)線強上拉，給DS18B20供電；假如DS18B20接有電源，則需要一個上拉即可穩(wěn)定的工作。用小循環(huán)來移動8次，將內(nèi)部寄存器的8位數(shù)據(jù)全讀出來，再通過數(shù)學(xué)解決來顯示溫度。3.5顯示電路模塊顯示電路模塊是用1602LCD液晶顯示屏顯示時間、溫度等數(shù)據(jù)，其電路圖如圖3.6。圖3.6顯示模塊電路圖1602液晶顯示屏的引腳定義，見表3.3表3.31602液晶顯示屏的引腳定義引腳號引腳名電平輸入/輸出作用1Vss電源地2Vcc電源（+5V）3Vee對比調(diào)整電壓4RS0/1輸入0=輸入指令1=輸入數(shù)據(jù)50/1輸入0=向LCD寫入指令或數(shù)據(jù)1=從LCD讀取信息6E1，1→0輸入使能信號，1時讀取信息，1→0（下降沿）行指令7DB00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line0（低位）8DB10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line19DB20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line210DB30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line311DB40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line412DB50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line513DB60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line614DB70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line7（最高位）15A+VccLCD背光電源正極16K接地LCD背光電源負極與數(shù)碼管相比該模塊有如下優(yōu)點：1、顯示字數(shù)多，可顯示32位，使用數(shù)碼管，這樣的數(shù)據(jù)以及其位置的擺放是相稱的龐大。2、顯示的內(nèi)容豐富，可顯示所有數(shù)字和大、小寫字母。3、程序簡樸，假如用數(shù)碼管動態(tài)顯示，刷新顯示時間長，但1602能自動完畢這個功能。1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種形式，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，在應(yīng)用中沒有太大的差別，使用時不需要分太清楚，兩者尺寸差別如下圖3.7所示：圖3.6圖序號錯了1602LCD尺寸圖圖序號錯了如圖3.6同上LCD1602尺寸圖所示，從顯示屏的正看，這兩種顯示屏沒有差別；從側(cè)面看，將這兩種顯示屏一比較，明顯可以看出無背光的厚度要比帶背光的厚度小，有3.5mm的差距，其他部分的尺寸都是同樣大的，沒有很大的區(qū)別。同上根據(jù)顯示的內(nèi)容，可以將1602LCD液晶分為字晶，本設(shè)計模塊中是采用字根據(jù)以分為單行16字，2行16字，兩行20字等等【3】。因此，1602LCD液晶顯示屏可以同時實現(xiàn)這幾個功能：在LCD1602顯示屏上顯示日期、時間、溫度以及三個鬧鐘的設(shè)立時間。用數(shù)碼管顯示這么多的功能將是一個非常龐大的工程量。第四章軟件設(shè)計為了利于實現(xiàn)本設(shè)計的智能化，提高編程的效率，本畢業(yè)設(shè)計項目采用C語言進行軟件開發(fā)與設(shè)計。在智能數(shù)字鬧鐘的軟件中，先單獨編輯各個模塊的程序，對各模塊程序進行編譯鏈接，程序沒有任何錯誤可以完全運營操作，接著將各模塊的C語言程序綜合連接，使編程結(jié)構(gòu)清楚明了，整個程序發(fā)現(xiàn)錯誤檢查的時候更加方便，不會令人頭疼煩躁。軟件設(shè)計重要分為了四個部分來編寫程序，主程序重要對整個模塊進行定義、初始化，重要在按鍵模塊切換的模式情況進行具體的設(shè)計，同時也對鬧鐘部分進行了具體的設(shè)計，通過設(shè)立的鬧鐘時間與顯示時間比較，當兩個時間相同時鬧鐘就會鳴響；溫度模塊重要是根據(jù)DS18B20芯片進行溫度的采集，顯示程序的編寫則根據(jù)其的控制字規(guī)定將溫度在LCD1602顯示屏上顯示；定期模塊是用芯片DS1302實現(xiàn)定期的功能，提高走時的精確度。4.1總體系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件程序的設(shè)計是根據(jù)硬件電路圖的連接和各個元器件的功能進行設(shè)計。在編寫軟件時，可以按各個程序的功能將軟件細分為各個功能模塊，再通過主程序的調(diào)用來實現(xiàn)整個軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)主程序流程圖如圖4.1，如下所示：圖4.1主程序流程圖數(shù)字鐘開機后，進入初始狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)各個獨立輕觸式按鍵來修改數(shù)據(jù)和各個模式的切換。圖4.1主程序流程圖中Y表達按下開關(guān)，N表達開關(guān)沒有按下。開機后，按下S5可對時間進行12/24小時形式的切換；按下S1可以切換不同的模式，可以根據(jù)自己的規(guī)定進行切換，這時顯示屏上會顯示相相應(yīng)的調(diào)節(jié)項；切換在某個模式上，按下S2進入數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)，可將預(yù)設(shè)參數(shù)作加設(shè)立，按下S3進入數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)，可將預(yù)設(shè)參數(shù)作減設(shè)立；當參數(shù)設(shè)立完畢后按下開關(guān)S4，退出該模式，電路進入正常顯示狀態(tài)。當時間到設(shè)立的鬧鐘時間時會有鬧鈴，無人操作時響鈴30s后自動關(guān)閉，或者按下S4關(guān)閉鬧鐘。4.1.1主程序設(shè)計主程序：初始化各個功能模塊，對鬧鐘、溫度、定期、顯示、按鍵等功能進行定義。其關(guān)鍵代碼如下：voidmain()//主函數(shù){ LCD_Init();//lcd初始化 InitDs1302();TimeInit();//定期器初始化 BEEP=1; time.alarm_hour=8; time.alarm_min=30; time.alarm_hour1=18; time.alarm_min1=30; time.alarm_hour2=23; time.alarm_min2=30;while(1){ TimeAdjust(); ReadTime(); CompareTime(); Display_String(dispbuf,0x00);//lcd1602顯示第一行數(shù)據(jù)Display_String(warn,0x40);//lcd1602顯示第二行數(shù)據(jù)}}voidtime1()interrupt1{ TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256;//初始值的定期 Count=Count+1; if(count==20) { sec--; if(sec==0) { TR0=0; BEEP=1; } count=0; } }4.1.2溫度采集模塊設(shè)計通過溫度傳感器將實時溫度信息進行采集，將檢測到的溫度數(shù)據(jù)數(shù)字化，并使其在顯示器上輸出。其關(guān)鍵代碼如下：//讀取溫度longintReadTemperature(void){unsignedchara=0;unsignedcharb=0;longintt=0,temp1=0;floattt;charflag=1;Init_DS18B20();WriteAChar(0xCC);//跳過讀序號列號的操作WriteAChar(0xBE);//讀取溫度寄存器等（共可讀9個寄存器）前兩個寄存器相應(yīng)溫度delay_18B20(100);m=ReadAChar();n=ReadAChar();Init_DS18B20();WriteAChar(0xCC);//跳過讀序號列號的操作WriteAChar(0x44);//啟動溫度轉(zhuǎn)換//傳感器返回值除16得實際溫度值//為了得到2位小數(shù)位，先乘100，再除16，考慮整型數(shù)據(jù)長度，//技巧解決后先乘25，再除4，除4用右移實現(xiàn) temp1=n; temp1<<=8; temp1=temp1|m; if(temp1<0x800) { flag=0; } elseif(temp1>=0x800) { flag=1; temp1=~temp1+1; } tt=temp1*0.0625; temp1=tt*10+0.5;if(flag==1) temp1=temp1*(-1);returntemp1;}4.1.3定期模塊設(shè)計對當前時間，日期等信息進行設(shè)定，通過本程序?qū)δ暝氯找约皶r分讀取設(shè)定。其關(guān)鍵代碼如下：//讀時鐘ucharread(ucharaddr){uchardat=0;rst=0;sclk=0;rst=1;send(addr);//發(fā)送地址dat=receive();//接受rst=0;return(dat);}voidInitDs1302(){write(0x8e,0x00);//開write(0x80,0x53);//寫初始狀態(tài)秒鐘的數(shù)值write(0x82,0x28);//寫初始狀態(tài)分鐘的數(shù)值write(0x84,0x08);//寫初始狀態(tài)小時的數(shù)值write(0x86,0x09);//寫日write(0x88,0x05);//寫月write(0x8c,0x14);//寫年write(0x8e,0x80);//關(guān)}4.1.4顯示模塊設(shè)計顯示正常的時間、日期及溫度，并且可實現(xiàn)對12小時/24小時時間切換的顯示，對設(shè)立三個鬧鐘時間，鬧鐘響鈴時間進行顯示。其關(guān)鍵代碼如下：voidWrite_LCD_Sj(ucharsj)//寫數(shù)據(jù)函數(shù){ LCD_Busy_Wait(); RS=1;RW=0;EN=0;P0=sj;EN=1;delayms(1);EN=0; }voidWrite_LCD_Command(ucharcom)//寫指令函數(shù){ LCD_Busy_Wait(); RS=0;RW=0;EN=0;P0=com;EN=1;delayms(1);EN=0; }voidLCD_Init(){ Write_LCD_Command(0x38);//設(shè)立8位格式 delayms(1); Write_LCD_Command(0x01);//屏幕顯示內(nèi)容清除（清屏） delayms(1); Write_LCD_Command(0x06);//設(shè)立輸入方式 delayms(1); Write_LCD_Command(0x0c);//顯示總數(shù)據(jù) delayms(1); }//初始化voidSet_LCD_POS(ucharpos){ Write_LCD_Command(pos|0x80); }voidDisplay_String(uchar*pos,ucharLineNo)//屏幕的顯示{ ucharj; Set_LCD_POS(LineNo); for(j=0;s[j]!='\0'&&j<16;j++) { Write_LCD_Sj(s[j]); delayms(1); }}第五章系統(tǒng)的安裝與調(diào)試5.1系統(tǒng)硬件的安裝與調(diào)試系統(tǒng)硬件在Proteus7.8仿真軟件環(huán)境下進行調(diào)試，在Proteus中畫出智能數(shù)字鬧鐘的電路原理圖，在此過程中，尋找元器件要有耐心、認真負責(zé)的態(tài)度，準確無誤的找到相相應(yīng)的元器件，哪怕一個小小的不同就會影響設(shè)計的成果。通過查閱各種資料和老師的幫助下，可以不久的畫出電路原理圖，并在仿真軟件中實現(xiàn)功能。由于本設(shè)計中有五個模塊，在完畢各個模塊后，需要把各部分相應(yīng)的連接起來，在安裝各模塊的同時，可以更多掌握每個部分的功能。每個模塊安裝完畢后，不說明就已經(jīng)完畢了所有工作，需要多次進行電路的檢測，發(fā)現(xiàn)局限性與問題所在，不要影響電路的工作。并運用萬用表等實驗器材對整體進行檢測，避免由于接線的錯誤導(dǎo)致不必要的故障，并且保證安全。一切準備工作結(jié)束后，開始焊接工作，在完畢整個焊接工作過程中，得到老師和同學(xué)的幫助，工作起來更加得心應(yīng)手。開始焊接的是單片機的最小系統(tǒng)系統(tǒng)，根據(jù)仿真原理圖很順利的完畢本次工作，接下來依次焊接了按鍵模塊，溫度采集模塊，定期模塊，顯示模塊以及各部分的連接，在焊接過程中碰到了很多的問題，有時候把引腳焊錯，心情會很煩躁，影響下面的進度，焊接過程中需要用到很多的工具，如：萬能表，烙鐵，示波器等。在焊接DS1302的時候出現(xiàn)一些問題，編程的時候顯示不正常，通過不斷的檢查電路以及反復(fù)使用萬能表的檢測，最后終于發(fā)現(xiàn)了問題的所在，引腳接反了，導(dǎo)致芯片的損壞，慶幸當時多購買了此芯片，不然又要到處跑了。焊接1602顯示屏與單片機時，花費了一些時間，一開始焊接的時候沒有注意顯示屏與單片機P0口順序，將連接的引腳接反了，顯示的時候出現(xiàn)了亂碼，在焊接的時候用的錫線太多，不好把該顯示屏插在板子上，只好重新焊接，保證其美觀。通過不斷的拆拆改改，最后調(diào)試的時候終于成功，實現(xiàn)了智能數(shù)字鬧鐘的功能。系統(tǒng)的焊接是本設(shè)計中最重要的部分，它規(guī)定理論和實際的實物進行很好的結(jié)合，焊接工作也是一份細致的工作，需要有耐心，才干將各個元器件對的的焊在電路板上，完畢本次設(shè)計，實現(xiàn)智能數(shù)字鬧鐘的所有功能。一旦焊接過程中出現(xiàn)錯誤就要拆下線路重新焊接，工作量會很龐大。焊接好電路，一定要嚴格檢查，由于本設(shè)計采用的是萬用板，因此在檢測時務(wù)必要認真仔細。發(fā)現(xiàn)萬用板上有多余的錫點時及時地清理，避免導(dǎo)致電路的短路，發(fā)生事故，同時，要注意各跳線有無錯接或者接觸不良的現(xiàn)象，虛焊情況，各元器件的引腳是否接對的，電源、地是否已接完善等現(xiàn)象，對以上情況都要作相應(yīng)的檢查，并作必要的解決。系統(tǒng)的焊接過程重要有以下幾個階段：1、根據(jù)仿真電路圖購買相關(guān)的元器件，準備好工具，為實物的焊接做準備。

2、在電路板上合理的安放好元器件，保證實物的美觀，特別是要注意那些易受干擾的電容的位置設(shè)計。3.

用萬能表檢測電路板上引腳情況，對照仿真原理圖用烙鐵連接起來，把握整個焊接過程，其中一定要細心，注意安全。4.

根據(jù)仿真原理圖，將元器件焊接好，保證其元器件不受損傷。

安裝：將各模塊的跳線接好，注意引腳。各模塊的供電端和接地端，接入單片機的引腳一定要認清引腳好，避免接錯，導(dǎo)致不必要的損失。調(diào)試：檢測引腳電壓是否正常，按鍵是否接好，電路中有無短路，虛焊。在硬件電路無誤情況下，接入電源，系統(tǒng)就可以正常工作了，打開顯示器開關(guān)產(chǎn)品就可以實現(xiàn)相應(yīng)功能。5.2系統(tǒng)軟件的調(diào)試Proteus【2】這個序號加了有什么用，文章中尚有很多其他的的調(diào)試這個序號加了有什么用，文章中尚有很多其他的運營ISIS7Professional出現(xiàn)下面的窗口，在這個窗口中繪制智能數(shù)字鬧鐘的仿真原理圖：添加元件到上圖要有序號元件表中：智能數(shù)字鬧鐘的設(shè)計中重要用到的元件有：AT89C51、DS1302、1602LCD、DS18B20、“地”、“電源”等。單擊“P”按鈕，出現(xiàn)挑選元件對話框，在此對話框的KEYWORD中輸入要找的元件名稱，單擊OK。上圖要有序號放置元器件：在元件列表中左鍵選取相應(yīng)的元器件，在原理圖編輯窗口中單擊左鍵，這樣所需要的元件就被添加到原理圖編輯窗口中。添加“地”、“電源”的時候左鍵點擊工具欄中的TerminalsMode,分別選擇GOUND、POWER，在原理圖編輯窗口點擊左鍵，分別將“地”、“電源”放置在原理圖編輯窗口中。連線：將智能數(shù)字鬧鐘各個模塊綜合連接。（4）序號格式不統(tǒng)一，詳見批注17添加仿真文獻：雙擊單片機，出現(xiàn)下面的對話框，在ProgramFile中單擊出現(xiàn)文獻瀏覽對話框，找到new.hex文獻，單擊擬定完畢添加文獻，單擊OK退出。序號格式不統(tǒng)一，詳見批注17（5）仿真：單擊開始仿真上圖要有序號。上圖要有序號在進行Proteus仿真軟件的調(diào)試時，在尋找元上圖要有序號器件的過程中碰到了一些麻煩，在仿真元件中找不到想相應(yīng)的器件，通過詢問同學(xué)以及資料的查詢，終于找到了所有的元件，并將其各個模塊進行總和連接，連線過程中安全的通過了，但是花費了我大量的時間。在仿真軟件繪制原理圖的過程并沒有出現(xiàn)很大的錯誤，重要就是花費了較長的時間尋找元件盒電路的連線上。上圖要有序號在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)在設(shè)立第一個鬧鐘的時候，出現(xiàn)了一個問題，例如現(xiàn)在的時間是08:27，設(shè)立的鬧鐘時間是08:30，仿真運營開始，鬧鐘在08:28,08:29的時候都會響鈴，當?shù)竭_鬧鐘時間響鈴結(jié)束后，不會再警報，出現(xiàn)正常，這個重要的調(diào)試方法在程序的調(diào)試中解決。當解決完這個問題，重新將程序燒到單片機，又出現(xiàn)一個問題，時間不走了，當時懷疑DS1302定期芯片出現(xiàn)問題，于是用萬用表對其電路進行檢測，，也沒有發(fā)現(xiàn)什么問題，一切都很正常，最后沒辦法就將DS1302芯片拆下來，重新將芯片安裝，在進行仿真的時候，時間終于走了，但又迎來了一個問題，第一個定的鬧鐘沒有想，于是在程序中再次檢查，找到了因素，終于都沒有問題，智能數(shù)字鬧鐘的電路可以運營，完全的實現(xiàn)所規(guī)定的功能。Keilμvision4的調(diào)試系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境是Keilμvision4，具體程序編寫調(diào)試的環(huán)節(jié)如下：在菜單Project中選擇NewProject，設(shè)立文獻夾，保存文獻名，在彈出的對話框中選擇Atmel公司的AT89C51單片機。在File菜單中選擇New，在彈出的對話框中編輯所需C語言程序【4】。程序初步完畢后，點擊保存，并設(shè)立文獻名為***.c。用鼠標右鍵單擊Soμrcegroμp1選擇AddFilesGroμp‘Soμrcegroμp1’，關(guān)閉窗口，程序中命令字符變成綠色。4、你的一級標題用的是1.2.3.4.等，二級標題用的是（1）（2）（3）這里與上一段不符編輯鏈接，擬定程序無誤后，用鼠標點擊OptionsforTarget，在Target菜單中設(shè)立晶振為12MHz,在Oμtpμt中添加CreateHexFi選項，輸出Hex文獻。如圖5.1所示。你的一級標題用的是1.2.3.4.等，二級標題用的是（1）（2）（3）這里與上一段不符圖5.1程序調(diào)試確認無誤后，打開PROTEUS仿真軟件，畫出所設(shè)計的電路圖，檢查電路，在電路無誤后導(dǎo)入Keilμvision4軟件生成的HEX文獻，點擊運營，這時就可以在PROTEUS仿真軟件中進行仿真了。在編譯調(diào)試完畢后，可以通過編程器，就可以將所編譯的對的程序?qū)懭氲紸T89C51單片機中了，軟件安裝調(diào)試結(jié)束。程序的編寫重要有4個大模塊：主程序的編寫、定期DS1302模塊的編寫、溫度采集DS18B20模塊的編寫以及1602LCD顯示模塊的編寫。主程序?qū)Ω鱾€模塊進行初始化，對各模塊進行定義，同時對三個鬧鐘時間的設(shè)立進行了具體的編寫；定期模塊重要是對時鐘的讀寫，以及工作方式的編寫；溫度模塊編寫該模塊如何讀字節(jié)，寫字節(jié)以及溫度的讀??；顯示模塊是編寫如何接受日期、時間、溫度、三個鬧鐘時間的數(shù)據(jù)并在顯示屏中顯示。程序的編寫調(diào)試中重要是溫度采集模塊的編寫，在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)中并沒有學(xué)習(xí)過該方面的知識，編寫此部分程序的時候最感到吃力，有點不知道從哪里著手。通過圖書館資料的查找，以及在老師的講解和同學(xué)的幫助下，此段程序才慢慢的形成，通過不斷的編譯找到錯誤，再到及時修改，如此反復(fù)進行，終于將此模塊程序運營正常。做液晶主界面（涉及顯示時間，日期，星期，溫度）時，必須每一步進行調(diào)試，燒程序到單片機，花了很長時間，這個過程非常煩瑣。

在編寫DS1302模塊的時候，現(xiàn)了好多問題，讀和寫都不行，結(jié)果發(fā)現(xiàn)是硬件焊接錯了，通過調(diào)整，對底層函數(shù)進行了相應(yīng)修改，最后終于完畢，幸好有同學(xué)和老師的幫忙。

在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)在設(shè)立第一個鬧鐘的時候，出現(xiàn)了一個問題，例如現(xiàn)在的時間是08:27，設(shè)立的鬧鐘時間是08:30，仿真運營開始，接下來的過程中重要出現(xiàn)了兩個問題，一是在未到第一個鬧鐘時間前，沒過一分鐘就會警報，直到鬧鐘時間過，電路又出現(xiàn)正常；二是到第一個設(shè)立的鬧鐘時間，蜂鳴器沒有鳴響。通過對程序的反復(fù)檢查以及同學(xué)的幫忙，在這設(shè)立鬧鐘的那段程序中找到了因素，通過修改，在仿真的時候終于顯示正常?？偨Y(jié)與展望在四年大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，畢業(yè)設(shè)計是最后但是又最重要一個的環(huán)節(jié)，是我們步入社會參與實際項目的一個開端，是對我們在大學(xué)時期學(xué)習(xí)情況的一次大檢閱。系統(tǒng)的設(shè)計重要涉及單片機、實時時鐘芯片的選取，按鍵電路、溫度采集電路和顯示電路的設(shè)計，以及各芯片與單片機接口電路的設(shè)計。本次智能數(shù)字鬧鐘的設(shè)計，重要有三方面的工作：智能數(shù)字鬧鐘原理圖的繪制，要熟悉并掌握每個芯片的引腳功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及各芯片的控制規(guī)定和形式，同時要掌握Proteus仿真軟件，學(xué)會如何在這個仿真軟件中畫圖，對個工具的使用要非常的純熟。程序的編寫，要對各個模塊的原理和流程圖整理清楚，知道如何對各模塊的編寫。通過復(fù)習(xí)C語言，要掌握C語言的運用并能將之在程序中編寫。最后還要對Ke