多功能电子时钟毕业论文

1、哈哈 尔尔 滨滨 理理 工工 大大 学学 毕 业 设 计 题题 目：目： 院院 系：系： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 系系 主主 任：任： 年年 月月 日日 摘 要 数字电子时钟是人们日常生活中不可或缺的必需品。电子钟主要 是利用现代电子技术将时钟电子化、数字化。与传统的机械钟相比，具 有时钟精确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。 另外，在生活和工农业生产中，人们对电子钟的功能又提出了诸多要求： 报时、闹钟、日历、温度显示，这就需要电子时钟的多功能性。 根据人们的不同要求，本设计主要为实现一款可正常显示时钟，测 量环境温度，带有定时闹铃的多功能电子时钟。 本设计采用

2、液晶显示以其亮度高、显示直观等优点被广泛应用于智 能仪器及家用电器等领域。该时钟系统主要由时钟模块、闹钟模块、环 境温度检测模块、液晶显示模块、键盘控制模块组成。能够准确显示时 间（显示格式为时时：分分：秒秒，24 小时制） ，可随时进行时间调整， 具有闹钟时间设置，能够对时钟所在的环境温度进行测量并显示。设计 以硬件软件化为指导思想，充分发挥单片机功能，大部分功能通过软件 编程来实现，电路简单明了，系统稳定性高。 关键词：电子时钟；单片机；多功能；温湿度传感器 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 目录 摘 要.i abstract.ii 目录.1 绪论.1 1.1 课题背景.1 1.1.1 多功能数字时钟研究的背景.1 1.1.2 多功能数字时钟研究现状与意义.2 1.1.3 多功能数字时钟的功能.3 2 硬件设计.4 2.1 系统的设计思路.4 2.1.1 设计流程.4 2.2 单片机的选择.5 2.2.1 单片机的发展趋势.5 2.2.2 单片机主要应用领域和特点.5 2.3 单

9、片机 stc89c52 简介.6 2.4 实时数字时钟芯片.11 2.4.1 ds12c887 概述.11 2.4.2 ds12c887 应用电路连接说明.12 2.5 数字温度传感器.16 2.5.1 ds18b20 概述.16 2.5.2 应用电路连接说明.17 2.5.3 ds18b20 的各个 rom 命令.17 26 显示部分设计.19 2.6.1 液晶显示屏 12864 的简介.19 2.6.2 lcd12864 的功能介绍.20 2.6.3 lcd12864 初始化过程.25 2.6.4 lcd 硬件电路的设计.26 2.7 单片机最小系统.27 2.8 键盘部分.29 2.9

10、报警电路设计.30 2.10 直流稳压电源部分.31 2.11 硬件仿真.31 2.11.1 仿真软件protues简介.31 2.11.2 本设计的仿真原理图.32 3 软件设计.32 3.1 编程环境 keil简介.33 3.2 软件设计总体说明.33 3.2.2 键盘部分.34 4 调试.35 4.1 软件调试.35 4.2 硬件调试.41 5 系统可靠性的设计.42 5.1 软件可靠性的设计.42 5.2 硬件可靠性的设计.43 5.3 本系统中的抗干扰的预防措施.44 总结.45 参考文献.47 附 录.49 附录 1 部分程序代码.49 附录 2：系统仿真原理图.68 绪论 一寸光

11、阴一寸金，寸金难买寸光阴。从古至今，时间是人们生活中 不可缺少的重要伴侣。郭沫若先生曾说：时间就是生命，时间就是速度， 时间就是力量。时间对我们来说总是那么宝贵，在我们的日常工作、学 习、生活中，时间概念愈加显得重要。如果没有时间概念，社会将停滞 不前。从古代的圭表、水漏，到后来的机械钟表以及当今的电子钟，都 充分显现出了时间的重要。因此利用当今先进的科技致力于电子钟的研 究将能更好的服务于人们的生活。 1.1 课题背景 1.1.1 多功能数字时钟研究的背景 20 世纪末，电子技术得到了极速的发展，毫无疑问，在其推动下， 现代电子产品以及各种高科技产品几乎渗透到了社会的各个领域，这有 力地推动

12、了社会生产力的发展和社会信息化程度以及综合科技水平的提 高，但产品更新换代的频率也越来越快。随着科技的发展社会的进步和 全球化竞争的日益激烈，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟 已不能满足人们的需求。多功能电子钟不管在性能还是在样式亦或是用 途上都发生了重大的变化，许多电子钟都已具备电子闹钟、电子秒表、 温湿度检测等功能。同时单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍 的。 多功能数字电子钟除了具有时钟的功能外还可以包含对环境温度检 测的功能。温湿度是一种最基本的环境参数。在各个行业生产及日常生 活中，对温湿度的测量及控制始终占据着非常重要的地位。数字电子时 钟是采用数字时钟芯片（ds12

13、c887）实现对时，分，秒 数字显示的装置，广泛用于个人家庭，车站，码头办公室等公共场 所，成为人们日常生活中不可或缺的必需品，由于数字集成电路的发展 和石英晶体振荡器的广泛应用，数字时钟的精度远远超过老式钟表，钟 表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表 原先的报时功能。例如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控 制、定时广播、自动启闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各 种定时电器的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。 1.1.2 多功能数字时钟研究现状与意义 数字电子时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，给人们 的生活、学习、工作、娱乐带来

14、极大的方便。但随着时间的推移，科学 技术的不断发展，生活节奏越来越快，竞争日益激烈，人们对时间计量 的精度要求越来越高，应用越来越广。可以说时间的准确已成为各行各 业安全运行的基础，如果时间出现误差而不能及时校正，会造成一系列 严重的后果和经济损失。 电子时钟的设计方法有多种，可用中小规模集成电路组成电子钟， 也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成 电子钟，还可以利用对单片机编程来实现电子钟。其中，利用单片机实 现的电子时钟具有硬件结构简单、编程灵活、便于功能扩展等特点。由 单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号实现计时功能， 将其时间数据经单片机输出，利用

15、显示器显示出来。通过键盘可以进行 定时、校时功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术或者数码管显示 技术。 液晶显示器(lcd)具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其他 显示器无法比拟的优点，近年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪 表和低功耗电子产品中。lcd 可分为段式 lcd、字符式 lcd 和点阵式 lcd。其中，段式 lcd 和字符式 lcd 只能用于字符和数字的简单显示， 不能满足图形曲线和汉字显示的要求；而点阵式 lcd 不仅可以显示字符、 数字，还可以显示各种图形、曲线以及汉字、动画，并且可以实现屏幕 滚动、反转、闪烁等功能，用途十分广泛。 由此可见 lcd 的应用是如此广泛，

16、所以用 mpu 控制液晶显示器是很 普遍的应用。 温度传感器是上世纪 90 年代中期问世的。此类传感器是微电子技 术、计算机技术和自动测试技术的结晶。目前，国际上已开发出多种温 湿度传感器。其传感器内部一般包含温度传感器、湿度传感器、a/d 转 换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多 路选择器、中央控制器、随机存取存储器和只读存储器。他能实时更新 并输出数据，适配于各种微控制器也就是通常所说的单片机（mcu） ，并 且可通过软件来实现显示功能，其智能化取决于软件和硬件的综合开发 水平，二者缺一不可。目前，新型温湿传感器正从模拟式向数字式、集 成化向智能化及网络化的方向发

17、展。21 世纪后，温湿传感器毫无疑问 正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及高安全性等高科技的 方向迅速发展。 在日常生活和自动控制系统中，我们时常会遇到对时间和温度 湿度实时监控的需求。这就给具有多种功能的时钟提供了市场，也有了 市场开发的前景。因此，研究多功能电子钟及扩大其应用，有着非常现 实的意义。 1.1.3 多功能数字时钟的功能 数字时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时间精 确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点，被广泛应用于生活和工 作当中。当今市场上的电子时钟品类繁多，外形小巧别致。也有体型较 大的，诸如公共场所的大型电子报时器等。电子时钟首先是数字化了的

18、时间显示或报时器，在此基础上，人们可以根据不同场合的要求，在时 钟上加置其他功能，比如定时闹铃，万年历，环境温度、湿度检测，环 境空气质量检测，usb 扩展口功能等。 本设计数字时钟主要功能为： (1) 具有显示时间，年，月，日，星期和手动校对功能，24 小时 制； (2) 具有闹铃定时功能； （3） 具有环境温度采集； （4） 具有液晶（lcd12864）显示功能 2 硬件设计 2.1 系统的设计思路 本次设计完成数字时钟年、月、日、星期、时、分、秒的显示及环 境温度测量等功能的基础上完成定时闹钟的功能。 硬件电路包括单片机最小系统电路、lcd12864 液晶显示模块、按 键模块、ds18b

19、20 温度传感器模块、蜂鸣器报警电路模块；软件部分主 要通过 c 语言的编程实现电子时钟，闹钟，温度采集，然后通过液晶显 示程序将时间显示出来，通过按键操作实现功能的转换。设计中结合硬 件、软件的分步调试，达到要求的控制效果。 2.1.1 设计流程 该设计的主要流程如下：首先阅读大量参考文献，进行设计方案的 确定，然后在 protues 上进行原理图的绘制和修改，在仿真通过的情况 下，购买所需要的元器件(元器件应考虑大小)。接着把元器件焊接到各 个功能电路的模块上，并结合程序进行调试。最后将各个功能的电路程 序组合起来，然后再进行总体调试直到成功。 图 2-1 硬件设计框图 2.2 单片机的选

20、择 2.2.1 单片机的发展趋势 单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能 力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(cpu)， 随机存取数据存储器(ram)，只读程序存储器(rom)，输入输出电路(i/o 口)，可能还包括定时计数器，串行通信口(sci)，显示驱动电路(lcd 或 led 驱动电路)，脉宽调制电路(pwm)，模拟多路转换器及 a/d 转换器 等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。 这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规 定的任务。目前在单片机系统中，应用比较广泛的微处理器芯片主要为 8xc5x

21、系列单片机。该系列单片机均采用标准 mcs-51 内核，硬件资源 相互兼容，品类齐全，功能完善，性能稳定，体积小，价格低廉，货源 充足，调试和编程方便，所以应用极为广泛。 2.2.2 单片机主要应用领域和特点 单片机芯片的集成度很高，它将微型计算机的主要部件都集成在一 块芯片上，具有以下特点： 体积小、重量轻、价格便宜、耗电少； 根据工控环境要求设计，且许多功能部件集成在芯片内部，其 信号通道受外界影响小，故可靠性高，抗干扰性能优于采用一般的 cpu； 控制功能强，运行速度快。其结构组成与指令系统都着重满足 工控要求。有丰富的条件分支转移指令和很强的位处理功能及 i/o 口逻 辑操作功能； 片

22、内存储器的容量不可能很大；引脚也嫌少，i/o 引脚常不够 用，且兼第二功能以至第三功能。但存储器和 i/o 接口都易于扩展； 自单片机出现至今，单片机技术已走过了 30 多年的发展路程。纵 观 30 年来单片机发展里程可以看出，单片机技术的发展以微处理器 （mpu）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领 域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。单片机应用最多的领 域主要有以下： 因它具有“小、轻、廉、省”的特点，所以特别适用于“电脑型产 品” ，在家用电器、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银机、办公 设备、厨房设备、家庭安防设备等许多产品上得到应用。适用于仪器、 仪表，不

23、仅能完成测量，还具有处理、监控等功能，易于实现数字化和 智能化。 2.3 单片机 stc89c52 简介 对于单片机的选型，主要应用从单片机应用系统的技术性，实用性 和要开发性三方面来考虑。 技术性:要从单片机的技术指标角度,对单片机芯片进行选择， 以保证单片机应用系统在一定的技术指标下可靠运行； 实用性:要从单片机的供货渠道、信誉程序等角度，对单片机的 生产厂家进行选择以保证单片机应用系统在能长期、可靠运行； 可开发性：选用的单片机要有可靠的可以开发手段，如程序开 发工具、仿真调试手段等。综合考虑本设计还是选用了 stc89c52 单片 机。 表 2-1 stc89c52 主要功能 stc8

24、9c52 是一种低功耗、高性能 cmos8 位微控制器，具有 8k 在 系统可编程 flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 cpu 和在系 统可编程 flash，使得 stc89c52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵 活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k 字节 flash，512 字 节 ram， 32 位 i/o 口线，看门狗定时器，内置 4kb eeprom，max810 复位电路，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全 双工串行口。另外 stc89x52 可降至 0hz 静态逻辑操作，支持 2 种软 件可选择节电模式。空闲模式下，cpu

25、 停止工作，允许 ram、定时器/ 计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，ram 内容被保存，振 荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 最高运作频率 35mhz，6t/12t 可选。 该器件采用 atmel 搞密度非易失 存储器制造技术制造，与工业标准的 mcs-51 指令集和输出管脚相兼容。 主要功能特性 兼容 mcs51 指令系统8k 可反复擦写 flash rom 32 个双向 i/o 口256x8bit 内部 ram 3 个 16 位可编程定时/计数 器中断 时钟频率 0-24mhz 2 个串行中断可编程 uart 串行通道 2 个外部中断源共 6 个中

26、断源 2 个读写中断口线3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能 表 2-2 给出了其主要功能 stc89c52 各引脚如图 2-2 所示： 图 2-3 stc89c52 引脚图 主电源引脚(2 根) vcc(pin40)：电源输入，接5v 电源 gnd(pin20)：接地线 外接晶振引脚(2 根) xtal0(pin18)：片内振荡电路的输入端 xtal1(pin19)：片内振荡电路的输出端 控制引脚(4 根) rst/vpp(pin9)：复位引脚，引脚上出现 2 个机器周期的高电平将 使单片机复位。 ale/prog(pin30)：地址锁存允许信号 psen(pin29)：

27、外部存储器读选通信号 ea/vpp(pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序 存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 可编程输入/输出引脚(32 根) stc89c52 单片机有 4 组 8 位的可编程 i/o 口，分别位 p0、p1、p2、p3 口，每个口有 8 位(8 根引脚)，共 32 根。 po 口(pin39pin32)：名称为 p0.0p0.7。p0 口是一个 8 位漏极 开路的双向 i/o 口。作为输出口，每位能驱动 8 个 ttl 逻辑电平（晶体 管-晶体管逻辑电平） 。 p1 口(pin1pin8)：名称为 p1.0p1.7。p1 口是一个具有内

28、部上 拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p1 输出缓冲器能驱动 4 个 ttl 逻辑电平。 对 p1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将 输出电流（iil） 。此外，p1.0 和 p1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部 计数输入（p1.0/t2）和时器/计数器 2 的触发输入（p1.1/t2ex） ，具 体如下所示。 在 flash 编程和校验时，p1 口接收低 8 位地址字节。 p1 引脚第二功能 p1.0 ：t2（定时器/计数器 t2 的外部计数输入） ，时钟输出 p1.1 ：t2ex（定时器/计数器

29、 t2 的捕捉/重载触发信号和方向控制） p1.5 ：mosi（在线系统编程时用到） p1.6 ：miso（在线系统编程时用到） p1.7 ：sck（在线系统编程时用到） p2 (pin21pin28)：名称为 p2.0p2.7。p2 口是一个具有内部 上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个 ttl 逻辑电 平。对 p2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为 输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因， 将输出电流（iil） 。在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数 据存储器（例如执行 movx dptr）时，p2 口送

30、出高八位地址。在这种 应用中，p2 口使用很强的内部上拉发送 1。在使用 8 位地址（如 movx ri）访问外部数据存储器时，p2 口输出 p2 锁存器的内容。在 flash 编程和校验时，p2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。 p3 口(pin10pin17)：8 位准双向 i/o 口线，名称为 p3.0p3.7。p3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个 ttl 逻辑电平。对 p3 端口写“1”时，内部上 拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外 部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（iil） 。 p3

31、口亦作为 stc89c52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash 编程和 校验时，p3 口也接收一些控制信号。 端口引脚 第二功能 p3.0 rxd(串行输入口) p3.1 txd(串行输出口) p3.2 into(外中断 0) p3.3 int1(外中断 1) p3.4 to(定时/计数器 0) p3.5 t1(定时/计数器 1) p3.6 wr(外部数据存储器写选通) p3.7 rd(外部数据存储器读选通) 此外，p3 口还接收一些用于 flash 闪存编程和程序校验的控制信 号。 rst复位输入。当振荡器工作时，rst 引脚出现两个机器周期 以上高电平将是单片机复位。 a

32、le/prog当访问外部程序存储器或数据存储器时，ale（地址 锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下，ale 仍 以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或 用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ale 脉冲。 对 flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（prog） 。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（sfr）区中的 8eh 单元的 d0 位置位，可禁止 ale 操作。该位置位后，只有一条 movx 和 movc 指令才 能将 ale 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时， 应设置 ale

33、禁止位无效。 psen程序储存允许（psen）输出是外部程序存储器的读选通信 号，当 stc89c52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周 期两次 psen 有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储 器，将跳过两次 psen 信号。 ea/vpp外部访问允许，欲使 cpu 仅访问外部程序存储器（地址 为 0000h-ffffh） ，ea 端必须保持低电平（接地） 。需注意的是：如果加 密位 lb1 被编程，复位时内部会锁存 ea 端状态。 如 ea 端为高电平（接 vcc 端） ，cpu 则执行内部程序存储器的指令。 flash 存储器编程时，该引脚加上+12v 的编程允

34、许电源 vpp，当然 这必须是该器件是使用 12v 编程电压 vpp。 2.4 实时数字时钟芯片 2.4.1 ds12c887 概述 ds12c887 实时时钟芯片功能丰富，可以用来直接代替 ibm pc 上的 时钟日历芯片 ds12887，同时，它的管脚也和 mc146818b、ds12887 相 兼容。 由于 ds12c887 能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时 间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决了“千年” 问题； ds12c887 中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能 够保持 10 年之久；对于一天内的时间记录，有 12 小时制和 24 小时制 两

35、种模式。在 12 小时制模式中，用 am 和 pm 区分上午和下午；时间的 表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种是用 bcd 码表示； ds12c887 中带有 128 字节 ram，其中有 11 字节 ram 用来存储时间信息， 4 字节 ram 用来存储 ds12c887 的控制信息，称为控制寄存器，113 字节 通用 ram 使用户使用；此外用户还可对 ds12c887 进行编程以实现多种 方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。 性能和特性如下： 可作为 ibm at 计算机的时钟和日历 与 mc146818b 和 ds1287 的管脚兼容 在没有外电源的情况下可以工作

36、 10 年 自带晶振振荡器及电池 可计算到 2100 年前的秒，分，小时，星期，日期，月，年七种日 历及闰年补偿 用二进制码和 bcd 码代表日历和闹钟信息 可选用夏令时模式 可以应用于 motorola 和 intel 两种总线 数据和地址总线复用 内建 128 字节 ram -14 字节时钟控制器 -114 字节通用 ram 可编程方波输出 总线兼容中断 三种可编程中断 -时间性中断 可产生每秒一次到每天一次的中断 -周期性中断 122ms 到 500ms -时钟更新结束中断 自动电路故障和切换电路 +5.0v 或 3.3v 工作范围 ds12c887 bga 模块为表面贴封装，集成了石英

37、晶体和充电电池 2.4.2 ds12c887 应用电路连接说明 ds12887 数字时钟芯片一共有 24 个引脚，其中有 5 个引脚不用连 接，所以在进行封装的时候就只剩下了 19 个引脚，以下为芯片引脚分 布图和个引脚的作用， 图 2-4 芯片引脚分布图和电路连接 以下为 edip 封装的引脚说明： 1.mot 引脚，为 motorola 或 intel 总线时序选择端，利用此引脚 可以选择了两种总线中的一种，接 vcc 时，为选择 motorola 总线，接 地或悬空的时候为接 intel 总线，本次设计选的是 intel 总线，所以 mot 引脚悬空。 2.x1、x2 引脚，连接标准的

38、32.768khz。 3.ad0-ad7,双向地址/数据复用总线。地址与总线周期的开始发送 到总线上，并由 as 信号的下降沿锁到 ds12c887，所写数据由 rw 信号 的上升沿锁存。 读周期中，ds12c887 于 ds 信号的后期中 ds 为低 rw 为高将数据发 送到总线上。读周期结束后总线回复到高阻状态，同时 ds 时序变高。 4.gnd 引脚为接地端。 5.cs 引脚，片选信号输入，且低电平有效，访问 ds12c887 总线时 必须保持低电平在 ds 和 rw 工作期间 cs 必须保持有效。当 vcc 低于 vpf 电压时 ds12c887 内部通过禁止 cs 输入来禁止访问，这

39、个用来在断 电后保持 rtc 数据和 ram 数据。 6.as 引脚，地址选通输入，在 as 信号的下降沿将地址锁存到 ds12c887 中，无论 cs 是否有效，as 在下一个上升沿都会将地址清楚， 地址选通信号必须先于每个都或写访问，如果在 cs 无效的时候执行了 读或写操作，则必须在 cs 信号有效时且在读或写之前，重新发送一次 读或写信号。 7.rw 引脚，有两种操作模式，在 intel 时序中，rw 低电平有效， rw 与普通的写使能信号的时序类似，并在上升沿锁存数据。 8.ds 引脚，数据选通或读输入，ds 引脚根据 mot 引脚电平有两种 模式。在 intel 时序中 ds 表示

40、读取 ds12c887 数据驱动总线的时间周期。 此模式下，ds 引脚与普通 ram 的输出使能信号工作方式类似。 9.reset 引脚，复位输入，低电平有效 reset 引脚对时钟，日历或 ram 不起作用。 在典型应用中，可将 reset 接 vcc,使得 ds12c887 在进入或退出电 源状态时不影响任何控制寄存器的值。 10.irq 引脚，中断请求输出，ds12c887 的 irq 引脚低电平有效， 可用作处理器的中断申请输入，只要引起中断的状态位置位，并且相应 中断使能位也置位，irq 将一直保持低电平，处理器程序通常通过读取 c 寄存器来清除 irq 输出，reset 也会清楚未

41、处理的中断， ，没有中断发 生时 irq 为高阻状态，可将多个中断器件接到一条 irq 总线上，只要他 们都为漏极开路输出。irq 为漏极开路输出，需要使用一个未接上拉电 阻与 vcc 相连。 11.rclr 引脚，清楚 ram，rclr 引脚低电平有效，用来清楚所有 114 字节的通用 ram。但不影响与 rtc 相关的 ram，要清楚 ram，必须在 未加 vcc 的后备电池模式下，将 rclr 强制为逻辑 0，rclr 通过人机接 口使用，而不是通过外部缓存器驱动，该引脚已通过外部上拉，不需要 外接上拉电阻。 12.sqw 引脚，方波输出能提供 rtc 内 15 个分频器的 13 个分频

42、比 之一，可通过对寄存器 a 的编程来控制 sqw 输出信号频率。 2.4.3 ds12c887 的存储功能 在 ds12c887 内有 11 字节 ram 用来存储时间信息，4 字节用来存储 控制信息，其具体垢地址及取值如表 1 所列 由表 2.4.3 可以看出：ds12c887 内部有控制寄存器的 a-b 等 4 个 控制寄存器， 用户可以在任何时候对其进行访问以对 ds12c887 进行控制操作。 2.4.3 ds12c887 的存储功能 取值范围地 址 功 能 取值范围十 进制数二进制bcd 码 0秒059003b0059 1秒闹铃059003b0059 2分059003b0059 3

43、分闹铃059003b0059 12 小时模式012 010c am， 818c pm 0112a m， 8192pm 4 24 小时模式02300170023 时闹铃，12 小 时制 112 010c am， 818c pm 0112a m， 8192pm5 时闹铃，24 小 时制 02300170023 6 星期几（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 世纪099na19，20 在各种设备、家电、仪器、工业

44、控制系统中，可以很容易地用 ds12c887 来组成时间获取单元，以实现各种时间的获取 2.5 数字温度传感器 2.5.1 ds18b20 概述 适应电压范围更宽，电压范围：3.0 v5.5v，在寄生电源方 式下可由数据线供电。 独特的单线接口方式，ds18b20 在与微处理器连接时仅需要一 条口线即可实现微处理器与 ds18b20 的双向通讯。 ds18b20 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换 电路集成在形如一只三极管的集成电路内。 测温范围55125，在-10+85时精度为 0.5。 可编程的分辨率为 912 位，对应的可分辨温度分别为 0.5、0.25、0.125和 0.0

45、625，可实现高精度测温。 在 9 位分辨率时最多在 93.75ms 内把温度转换为数字，12 位 分辨率时最多在 750ms 内把温度值转换为数字，速度更快。 测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送 给 cpu，同时可传送 crc 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。 负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常 工作。 ds18b20 内部结构如图 4-2 所示，主要由 4 部分组成：64 位 rom、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 th 和 tl、配置寄存 器。ds18b20 管脚排列如图。 2.5.2 应用电路连接说明 表 2.5.2 ds18b20 引脚

46、定义： 序号名称引脚功能描述 1gnd地信号 2dq数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着 在寄生电源下，也可以向器件提供电源。 3vdd可选择的 vdd 引脚。当工作于寄生电源时，此引脚 必须接地。 图 2.5.2 应用电路连接方式图 2.5.3 ds18b20 的各个 rom 命令 （1）read rom 33h 这个命令允许总线控制器读到 ds18b20 的 8 位系列编码，惟一的序 列号的 8 位 crc 码。只有在总线上存在单只 ds18b20 的时候才能用 这个命令。如果总线上有不止一个从机，当所有从机试图同时传送 信号时就会发生数据冲突（漏极开路连在一起形成“与”的效果

47、） 。 （2）match rom 55h 这是个匹配 rom 命令，后跟 64 位 rom 序列，让总线控制器在 多点总线上定位一只特定的 ds18b20。只有和 64 位 rom 序列完全 匹配的 ds18b20 才能响应随后的存储器操作。所有和 64 位 rom 序 列不匹配的从机都将等待复位脉冲。这条命令在总线上有单个或多 个器件时都可以使用。 （3）skip rom 0cch 这个命令允许总线控制器不用提供 64 位 rom 编码就使用存储 器操作命令，在单点总线情况下，可以节省时间。如果总线上不止 一个从机，在命令之后紧跟着发一条读命令，由于多个从机同时传 信号。总线上发生数据冲突（

48、漏极开路连在一起形成“与”的效果） 。 （4）search rom 0f0h 当一个系统初次启动时，总线控制器并不知道单线总线上有多少个 器件或它们的 64 位 rom 编码。搜索 rom 命令允许总线控制器用排 除法识别总线上的所有从机的 64 位编码。 （5）alarm search 0ech 这条命令的流程和 search rom 相同。然而，只有在最近一次 测温后遇到符合报警条件的情况，ds18b20 才会响应这条命令。报 警条件定义为温度高于 th 或低于 tl。只要 ds18b20 不掉电，报警 状态将一直保持，直到再一次测得的温度值达不到报警条件。 （6）write scratc

49、hpad4eh 这个命令向 ds18b20 的暂存器 th 和 tl 中写入数据。可以在任何时 刻发出复位命令来中止写入。 （7）read scratchpad0beh 这个命令读取暂存器的内容。读取将从第 1 字节开始，一直进行下 去，直到第 9（crc）字节读完。如果不想读完所有字节，控制器 可以在任何时刻发出复位命令来中止读取。 （8）copy scratchpad48h 这个命令把暂存器的内容拷贝到 ds18b20 的 e rom 存储器里，即把 2 温度报警触发器字节存入非易失性存储器里。如果控制器在这条命 令之后跟着发出读时间隙，而 ds18b20 又忙于把暂存器拷贝到 e 存 储

50、器，ds18b20 就会输出一个 0，如果拷贝结束的话，ds18b20 输 出 1。如果使用寄生电源，总线控制器必须在这条命令后立即启动 强上拉，并最少保持 10ms。 （9）convert t44h 这个命令启动一次温度转换而无需其他数据。温度转换命令被执行， 而后 ds18b20 保持等待状态。如果控制器在这条命令之后跟着发出 时间隙，而 ds18b20 有忙于做时间转换的话，ds18b20 将在总线上 输出一个 0，若温度转换完，则输出 1。如果使用寄生电源，总线 控制器必须在发出这条命令后立即启动强上拉，并最少保持 500ms 以上时间。 （10）read e 0b8h 2 这条命令把

51、 触发器里的值拷贝回暂存器。这种拷贝操作在 ds18b20 上电时自动执行，这样一上电暂存器里马上存在有效的数 据了。若在这条命令之后发出读数据隙，器件会输出温度转换忙的 标识：0 为忙，1 为完成。 （11）read power supply0b4h 若把这条命令发给 ds18b20 后发出读时间隙，器件会返回它的电源 模式：0 为寄生电源，1 为外部电源。 26 显示部分设计 2.6.1 液晶显示屏 12864 的简介 本设计用的显示屏是带字库的 lcd12864。带中文字库的 lcd12864 是一种具有 4 位/8 位并行、2 线或 3 线串行多种接口 方式，内部含有国标一级、二级简体

52、 中文字库的点阵图形液晶显 示模块；其显示分辨率为 12864, 内置 8192 个 16*16 点汉字， 和 128 个 16*8 点 ascii 字符 集.利用该模块灵活的接口方式和 简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显 示 84 行 1616 点 阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功 耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图 形点阵液晶 显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简 洁得多. 基本特性 （1）低电源电压（vdd:+3.0-+5.5v） （2）显示分辨率:12864 点 （3）内置汉字字库，提供 8192 个 1616 点阵汉字

53、(简繁体可选) （4）内置 128 个 168 点阵字符 （5）2mhz 时钟频率 （6）显示方式：stn、半透、正显 （7）驱动方式：1/32duty，1/5bias （8）视角方向：6 点 （9）背光方式：侧部高亮白色 led，功耗仅为普通 led 的 1/5 1/10 （10）通讯方式：串行、并口可选 （11）内置 dc-dc 转换电路，无需外加负压 （12）无需片选信号，简化软件设计 （13）工作温度: 0 - +55 ,存储温度: -20 - +60 （14）能显示更多的内容，让人一目了然 2.6.2 lcd12864 的功能介绍 2.6.2 lcd12864 引脚功能表 引脚号引脚

54、名称方向功能说明 1vss-模块电池源 2vdd-模块电源正端 3v0-lcd 驱动电压输入端 4rsh/l并行的指令/数据选择信号，串行的片选信 号 5r/wh/l并行的读/写选择信号,串行的数据口 6eh/l并行的使能信号，串行的时钟 7-14db0-db7h/l数据口 0-7 15psbh/l并/串行接口选择,h-并行，l-串行 16nc空脚 17reth/l复位，低电平有效 18nc空脚 19led_aled(+5v)背光源正极 20led_bled(0v)背光源负极 基本操作时序： lcd12864 读写操作时序总体上来说是比较简单的，掌握其有两种 方法：一种是直接看时序图，另外一种

55、方法是直接记忆和总结读写 时电平高低和变化。很显然第二种更简单、直接，下面就列出典型 读写的时序要求，以方便编写程序。 读状态-输入：rs=l，r/w=h，e=h 输出：d0-d7=状态字 写指令-输入：rs=l，r/w=l，db0-db7=指令码，e=高脉冲 输出： 无 读数据-输入：rs=h，r/w=h，e=h 输出：d0-d7=数据 写数据-输入：rs=h，r/w=l，db0-db7=数据，e=高脉冲 输出： 无 （2） 指令集说明如下： 1）清除显示（clear）db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=0-0-0- 0-0-0-0-1 将 ddram 填满“20

56、h” （空格）代码，并且设定 ddram 的地址计数 器（ac）为 00h；更新设置进入设定点将 i/d 设为 1，游标右移 ac 加 1。 2）地址归 0（home）db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=0-0-0- 0-0-0-1-x 设定 ddram 的地址寄存器为 00h，并且将游标移到开头原点位置； 这个指 令并不改变 ddram 的内容。 3）进入设定点（entry mode set） 初始值：06h db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=0-0-0-0-0-1-i/d-s 指定在显示数据的读取与写入时，设定游标的移动方向及指定显

57、示 的移位 i/d1，游标右移，ddram 地址计数器（ac）加 1 i/d0，游标左移，ddram 地址计数器（ac）减 1 s: 显示整体画面移动 s-i/d=1-1：画面整体左移 s-i/d=1-0：画面整体右移 4）显示开关设置（display status） 初始值：08h db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=0-0-0-0-1-d-c-b 控制整体显示开关，游标开关，游标位置显示反白开关 d=1,整体显示开；d=0，整体显示关，但是不改变 ddram 内容 c=1,游 标显示开；c=0，游标显示关 b=1,游标位置显示反白开，将游标所 在地址上的内容反白

58、显示;b=0，正常显 5）游标或显示移位控制(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 这条指令不改变 ddram 的内容 s/c-r/l=0-0 游标向左移动 s/c-r/l=0-1 游标向右移动 s/c-r/l=1-0 显示向左移动，游标跟着移动 s/c-r/l=1-1 显示向右移动，游标跟着移动 6）功能设定(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：指令集选择控制 位 re1，扩充指令集；re0，基本指令集 同一指令的动作不能同时改变 dl 和 re，需先改变 dl 再改变 re 才能确 保设置正确 7）设定 cgram 地址 db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=0-1-a5-a4-a3-a2-a1-a0 设定 cgram 地址到地址计数器（ac） ，ac 范围为 00h3fh 需确 认扩充指令 中 sr0（卷动位置或 ram 地址选择） 8

60、）设定 ddram 地址 db7-db6-db5-db4-db3-db2-db1-db0=1-0-a5-a4-a3-a2-a1-a0 设定 ddram 地址到地址计数器（ac） 第一行 ac 范围80h8fh 第二行 ac 范围90h9fh 备注：st7920 控制器的 12864 点阵液晶其实原理上等同 25632 点阵，第三行对应的 ddram 地址紧接第一行；第四行对 应的 ddram 地址紧接第二行。 用户在使用行反白功能时，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。这是正常现象。 9）读取忙标志和地址(rs=0,r/w=1) db7-db6-db5-db4-db