应电付盼论文

1、毕业设计说明书课题名称: 基于AT89S52的数字时钟及 温度显示模块设计 学生姓名 付 盼 专 业 应用电子技术 班 级 1301班 时 间 2015.10-2016.4 指导教师 汪 洋 电子工程学院摘要 在科技日益革新的时代，人们的生活节奏也在飞快的进行着，本设计主要为提供一个准确的时间及房间温度，对于购买温度计体积过大不便提供解决方案。可以实行多点采集温度，以便能够很好的控制环境温度。本方案主要利用数字式温度传感器采集温度数据，利用显示芯片1602实现实时温度数据在显示屏上显示。本设计主要应用数字式温度传感器DS18B20检测温度，使用实时时钟芯片DS12C887储存具体日期和时间，单

2、片机通过单总线方式读取温度传感器的数据，并通过单片机控制1602液晶显示出来，此系统还具有闹钟功能，主机通过蜂鸣器和LED提示到达预设定的时间。该系统具有良好的通用性、较好的数据处理和监控能力，适合一般家庭出行。关键词：DS18B20，DS12C887，STC89C52目录摘要2目录3第一章 引言11.1 课题背景和意义1第二章 总体方案设计22.1 任务与要求22.1.1 任务22.1.2 要求22.2 方案论证22.2.1 温度传感器的选型22.2.2 实时时钟芯片的选型22.2.3 单片机系统的选型32.2.4 显示设备选型32.3 系统总体设计3第三章 实时温度与时间系统设计43.1

3、硬件设计43.1.1 主控制器简介43.1.2温度传感器简介53.1.3实时时钟简介63.1.4单片机系统设计83.2 单片机程序设计123.2.1 DS12C887模块程序设计123.2.2 温度传感器程序设计12第四章 程序简介13第五章 总结30致谢32参考文献32第一章 引言1.1 课题背景和意义数字时钟具有性能稳定、精确度高、成本低、易于产品化，以及方便、实用等特点。适用于家庭、公司、机关等众多场所。为人们的日常生活、出行安排提供了方便，成为人们日常生活中不可缺少的一部分。 近些年，随着科技的发展和社会的进步，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。多功能数字钟

4、不管在性能还是在样式上都发生了质的变化，有电子时钟、数字闹钟等等。单片机在多功能高精度时钟中的应用已是非常普遍的，人们对高精度钟的功能及工作顺序都非常熟悉，但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。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进行计时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。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和数码管显示技术。 本文提出了一种基于STC89C52RC单片机的时钟设计方案，本方案以STC89C52RC单片机作为主控核心，与时钟芯片DS12C887、独立按键、1602LCD显示等模块组成硬件系统。在硬件系统中设有

5、独立按键和LCD显示器，根据使用者的需要可以随时对时间进行校准与设定等操作，综上所述此电子时钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。第二章 总体方案设计2.1 任务与要求2.1.1 任务实现温度，日期的采集，并能稳定的显示在1602的液晶屏上。2.1.2 要求2.1.2.1基本功能：（1）实现温度实时采集，。（2）可以设置时间到达提醒，实现当达到温度上下限时有声光提示报警。（3）实现日期数据的读取。2.1.2.2扩展功能：1、实现提醒播放音乐的功能。2、构建完整的体系。首先完成基本功能，然后完成扩展功能设计，要求完成电路

6、设计，完成原理图的绘制，系统工作可靠。2.1.2.2.1 技术指标1、实时温度采集精确到1度。2、实现日期数据的采集。3、实现日期，温度采集，日期，温度数据的显示，处理。2.2 方案论证2.2.1 温度传感器的选型 现有的温度传感器有很多种类，按构成材料分可以分为热电偶传感器、热电阻、NTC热敏电阻、半导体温度传感器、按输出信号方式可分为模拟温度传感器和数字式温度传感器。由于本系统需要外围电路简单，测量精度高和系统稳定，故选用DALLAS公司生产的DS18B20数字式单总线温度传感器。2.2.2 实时时钟芯片的选型市面上的实时时钟芯片类型很多，一般都具有掉电保护系统，在运行时需要能自行产生时钟

7、数据，并且有掉电数据保护，而且能够自行走时，防止掉电调试，DS12C887这款时钟芯片自带晶体振荡器和锂电池，在没有外部电源的情况下可以工作10年，且价格相对实惠，适合一般开发使用。2.2.3 单片机系统的选型 单片机系统选用宏晶科技有限公司的STC89C52单片机，宏晶科技的单片机具有良好的性价比，而且其体系和架构资料丰富，用它能够快速的开发出整个系统。2.2.4 显示设备选型 显示原器件很多，如12864/1208等等，但是考虑到成本和便携性，故而选择了1602，这款液晶相对较小，而且屏幕显示较为清晰，完全能满足日常所用。2.3 系统总体设计本系统主要应用数字式温度传感器DS18B20检测

8、温度，单片机通过单总线读取温度传感器数据，应用实时时钟芯片记录时间，单片机读取实时时钟芯片内寄存器的数据，并通过1602液晶显示出来，通过与预先设定的时间进行比较，已达到提醒用户的目的。 第三章 实时温度与时间系统设计3.1 硬件设计3.1.1 主控制器简介为了实现温度的采集，与时间的采集，本系统的采用STC89C52为主控制器。STC89C52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

9、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 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。 3.1.1.1 STC89C52引脚介绍单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。(1)电源:

10、VCC - 芯片电源，接+5V； VSS - 接地端；(2)时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 (3) 控制线:控制线共有4根， ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲PSEN:外ROM读选通信号。RST/VPD:复位/备用电源。EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。3.1.1.2 I/O线STC89C52共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 3.1.2温度传感器简介（1）DS18B20数字温度传感器概述3DS18B20数字温度计是

11、DALLAS公司生产的1Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。其引脚功能描述见表3-1。 表3.1DS18B20详细引脚功能描述序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数字输入输出引脚,开漏单总线接口引脚,当使用寄生电源时,可向电源提供电源3VDD可选择的VDD引脚,当工作于寄生电源时,该引脚必须接地 表3-1（2）DS18B20的命令序列初始化ROM命令跟随着需要交换的数据；功能命令跟随着需要交换的数据。访问DS18B20必须严格遵守这一命令序列，如果丢失任何一步或序列混乱，DS18B

12、20都不会响应主机（除了Search ROM 和Alarm Search这两个命令，在这两个命令后，主机都必须返回到第一步）。a初始化：DS18B20所有的数据交换都由一个初始化序列开始。由主机发出的复位脉冲和跟在其后的由DS18B20发出的应答脉冲构成。当DS18B20发出响应主机的应答脉冲时，即向主机表明它已处在总线上并且准备工作。b. ROM命令：ROM命令通过每个器件64-bit的ROM码，使主机指定某一特定器件（如果有多个器件挂在总线上）与之进行通信。DS18B20的ROM如表3-3所示，每个ROM命令都是8 bit长.DS12C887简介DSl8820芯片温度测量的启动，发送指令，

13、存取时钟等，全部在一组数据线上完成，因为其内部结构上集成了温度电路、存储器等多功能模块。DSl8820芯片工作原理示意图见图3.1.1所示：主机初始化脉冲DS18B20芯片响应脉冲DS18B20芯片准备好DS18B20芯片完成其他功能主机储存器指令主机ROM指令否图3.1.1：D18B20工作原理图 3.1.3实时时钟简介1. 概述: DS12C887可计算到2100年前的秒、分、小时、星期、日期、月、年七种日历信息并带闰年补偿；自带晶体振荡器和锂电池。在没有外部电源的情况下可工作10年；对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午；可

14、选用夏令时模式时间表示方法有两种：一种用二进制数表示，一种用BCD码表示；DS12C887中带有128字节RAM，其中11字节用来存储时间信息，4字节RAM用来存储DS12C887的控制信息，称为控制寄存器，113字节RAM供用户使用；数据/地址总线复用用户可编程以实现多种方波输出可应用于MOTOROLA和INTEL两种总线。我这里只阐述INTEL总线实现方法三种可编程中断：定闹中断、时钟更新结束中断、周期性中断2. 芯片的引脚排列：DS12C887各引脚的功能说明GND、VCC：直流电源，其中VCC接+5V输入，GND接地。当VCC输入为+5V时，用户可以访问DS12C887内RAM中的数据

15、，并可对其进行读、写操作；当VCC输入小于+4.25V时，禁止用户对内部RAM进行读、写操作，此时用户不能正确获取芯片内的时间信息；当VCC输入小于+3V时，DS12C887会自动将电源切换到内部自带的锂电池上，以保证内部的电路能够正常工作。MOT：模式选择引脚DS12C887有两种工作模式，即Motorola模式和Intel模式。当MOT接VCC时，选用的工作模式是Motorola模式；当MOT接GND或不接时，选用的是Intel模式。本文主要讨论Intel模式。SQW：方波输出引脚当供电电压VCC大于4.25V时，SQW引脚可进行方波输出，此时用户可以通过对控制寄存器编程来得到13种方波信

16、号的输出。AD0AD7：复用地址/数据总线该总线采用时分复用技术，在总线周期的前半部分，出现在AD0AD7上的是地址信息，可用以选通DS12C887内的RAM；总线周期的后半部分出现在AD0AD7上的是数据信息。AS：地址选通输入引脚在进行读写操作时，AS的下降沿将AD0AD7上出现的地址信息锁存到DS12C887上，而下一个上升沿清除AD0AD7上的地址信息，不论是否有效，DS12C887都将执行该操作。DS/RD：数据选择或读输入引脚该引脚有两种工作模式：Motorola工作模式中，每个总线周期的后一部分的DS为高电平，被称为数据选通。在读操作中，DS的上升沿使DS12C887将内部数据送

17、往总线AD0AD7上，以供外部读取。在写操作中，DS的下降沿将使总线 AD0AD7上的数据锁存在DS12C887中；Intel工作模式中，DS被称作RD。该引脚是读允许输入脚，即Read Enable。是读(RD)信号输入端。当他有效时表示DS12C887正往总线输出数据。RD信号线在存储器芯片上被称作OE信号线。R/W：读/写输入端该引脚也有2种工作模式：Motorola工作模式中，该引脚的作用是区分进行的是读操作还是写操作，当R/W为高电平时为读操作，R/W为低电平时为写操作；Intel工作模式中，此时该作为写允许输入，即Write Enable。是写(WR)信号输入端。CS：片选输入，低

18、电平有效。IRQ：中断请求输入，低电平有效，该引脚有效对DS12C887内的时钟、日历和RAM中的内容没有任何影响，仅对内部的控制寄存器有影响，在典型的应用中，RESET可以直接接VCC，这样可以保证DS12C887在掉电时，其内部控制寄存器不受影响。RESET：复位端在典型的应用中，RESET直接接VCC3.1.4单片机系统设计 （1）单片机最小系统设计这是STC89C52单片机最小系统原理图，P0使用1K排阻做上拉电阻，复位端口与5V电源一个10uF的电容，和地之间接一个1K的电阻，即可构成上电复位的电路。XTAL1和XTAL2之间并接一个晶振，然后晶振的两端和地之间各接一个30pF电容，

19、这样就构成了单片机的振荡电路。 （2）单片机电源设计 单片机的5V接线端接入5V直流电源，通过一个双联开关，然后通过0.1uF和10uF的电容对电源进行滤波，最后到达电源指示灯。电源指示灯为一个LED串接一个1K的限流电阻，构成电源指示电路。最后输出的5V电源即可为单片机供电。（3）DS12C887电路DS12C887驱动电路很简单，接上电源和地就可以工作了。（4）1602电路（5）程序仿真图 3.2 单片机程序设计 3.2.1 DS12C887模块程序设计开始DS12C887 初始化调用函数获取时钟信息送数据显示图3-2 DS12C887的流程图3.2.2 温度传感器程序设计开始18B20初

20、始化延时写跳过读ROM指令写温度转换指令18B20初始化延时写跳过读ROM指令写读暂存器指令读取数据结束第四章 程序简介#include<reg51.h>#include<math.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rs=P35;sbit rw=P36;sbit en=P37;sbit dq=P27;sbit AS=P30;sbit RW=P31;sbit DS=P32;sbit CS=P33;sbit k1=P20;sbit k2=P2

21、1;sbit k3=P22;sbit k4=P23;uchar code table='0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'uchar code table1="Day" uchar keynum,flag,flag_clk,flag_set=0;uchar c_hour,c_min;uchar miao,fen,shi,y,m,d,Day;void delay1(uchar

22、z)uchar x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void delay(uchar n) uchari; for(i=n;i!=0;i-);/-延时750ms程序- voiddelay750ms(void)uchari,j,k; for(i=0;i<4;i+) for(j=0;j<250;j+) for(k=0;k<250;k+);void lcd_com(uchar com)/发送命令 rs=0;/指令选项 P0=com; delay1(5); en=1; delay1(5); en=0;void lcd_data(uch

23、ar date)/发送数据 rs=1;/数据选项 P0=date; delay1(5); en=1; delay1(5); en=0;void lcd1602_inint()/1602液晶的初始化 en=0; rw=0; lcd_com(0x38);/液晶显示 /lcd_com(0x0f);/光标设置 lcd_com(0x0c);/光标不闪烁 lcd_com(0x06);/地址指针设置 lcd_com(0x01);/清屏设置 lcd_com(0x80);/*DS18B20温度芯片初始化*/-初始化单总线-bitinit_ow(void)bitflag;dq=0;delay(83);dq=1;d

24、elay(9);flag=dq;delay(83);returnflag;/-写字节子程序-voidwrbyte(uchar m)uchari;for(i=0;i<8;i+)dq=0;_nop_();_nop_();if(m&0x01)dq=1;elsedq=0;delay(9);dq=1;_nop_();m=m>>1;/-字节读子程序-ucharrdbyte(void)uchari,m;for(i=0;i<8;i+)dq=0;_nop_();_nop_(); dq=1;delay(1);m=m>>1;if(dq)m=m|0x80;delay(9);

25、returnm;/*温度的显示*/void LcdDisplay() /lcd显示 uchar templ,temph,temp; init_ow();/ 初始化DS18B20wrbyte(0x0cc);/ 发跳过序列号匹配命令(0xcc)wrbyte(0x44);/ 发启动温度转换命令(0x44) delay750ms();/ 延时750ms，等待DS18B20的温度转换结束init_ow();/ 初始化DS18B20wrbyte(0x0cc);/ 发跳过序列号匹配命令(0xcc)wrbyte(0x0be);/ 发读高速缓存RAM命令(0x0be)templ=rdbyte();/读DS18B

26、20的高速缓存字节0（温度转换的低字节）temph=rdbyte();/ 读DS18B20的高速缓存字节1（温度转换的高字节）init_ow();/ 初始化DS18B20，结束读高速缓存RAMtemp= (temph<<4)|(templ>>4);/ 从温度转换结果中取7位整数温度值和1位符号位if(temph&0x80)/ 判断温度值是否为负（最高位是否为1） / 温度为负值的处理temp=cabs(temp);/ 对温度值取绝对值lcd_com(0x8b); lcd_data('-'); lcd_com(0x8c); lcd_data(tab

27、letemp/10); lcd_com(0x8d); lcd_data(tabletemp%10); lcd_com(0x8e); lcd_data(0xdf); lcd_com(0x8f); /显示。 lcd_data('C'); /*时分秒的显示*/void write_sfm(uchar add,uchar date)uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10; lcd_com(0x80+0x42); lcd_data(':'); lcd_com(0x80+0x45); lcd_data(':'); lcd_co

28、m(0x80+0x40+add);lcd_data(tableshi); lcd_com(0x80+0x41+add);lcd_data(tablege);/*DS12C887的初始化*/void write_ds(uchar add,uchar date)/写数据和地址CS=0;AS=1;DS=1;RW=1;P1=add;AS=0;RW=0;P1=date;RW=1;AS=1;CS=1;uchar read_ds(uchar add)/读数据 uchar ds_date; AS=1;DS=1;RW=1;CS=0;P1=add;AS=0;DS=0;P1=0xff;ds_date=P1;DS=1

29、;AS=1;CS=1;return ds_date;/*年份的显示*/void write_nyr(uchar year,uchar mon,uchar day) lcd_com(0x80); lcd_data(table2); lcd_com(0x81); lcd_data(tableyear/100); lcd_com(0x82); lcd_data(tableyear/10%10); lcd_com(0x83); lcd_data(tableyear%10); lcd_com(0x84); lcd_data('-'); lcd_com(0x85); lcd_data(ta

30、blemon/10); lcd_com(0x86); lcd_data(tablemon%10); lcd_com(0x87); lcd_data('-'); lcd_com(0x88); lcd_data(tableday/10); lcd_com(0x89); lcd_data(tableday%10); /*数据的初始化*/void set time() write_ds(4,12);/设置小时 write_ds(2,46);/设置分钟 write_ds(7,22);/日 write_ds(8,10);/月 write_ds(9,15);/年 / write_ds(6,2

31、);/星期 /*基本的日期时间显示*/void display_basic() uchar i; y=read_ds(9); m=read_ds(8); d=read_ds(7); write_nyr(y,m,d); shi=read_ds(0x04); write_sfm(0,shi); fen=read_ds(2); write_sfm(3,fen); miso=read_ds(0); write_sfm(6,miao); for(i=0;i<3;i+) lcd_com(0x80+0x4b+i); lcd_data(table1i); Day=read_ds(6)-1;/国外一个星期

32、是从星期天开始的 lcd_com(0x80+0x4f); lcd_data(tableDay);/*按键显示*/void keys can() if(k2=0) delay1(5); if(k2=0) flag=1; flag_clk=1; while(!k1); if(flag=1) if(k1=0) delay1(5); if(k1=0) keynum+; lcd_com(0x0f);/开光标 lcd_com(0x80+0x40+7); /秒的地址显示 while(!k1); if(keynum=2) lcd_com(0x80+0x40+4);/分的地址显示 if(keynum=3) lc

33、d_com(0x80+0x40+1);/小时的地址显示 if(keynum=4) lcd_com(0x80+0x4f);/星期的地址显示 if(keynum=5)/跳出显示 lcd_com(0x0c);/关闭光标显示 flag=0;/扫描开始 flag_clk=0; keynum=0;/还原键值显示 write_ds(0,miao);/设置结束后直接显示出来 write_ds(2,fen); write_ds(4,shi); write_ds(6,Day); if(keynum!=0) if(k3=0) delay1(5); if(k3=0) while(!k3); if(keynum=1)

34、miso=miao+1; if(miso=60) miso=0; write_sfm(6,miao); lcd_com(0x80+0x40+7); if(keynum=2) fen=fen+1; if(fen=60) fen=0; write_sfm(3,fen); lcd_com(0x80+0x40+4); if(keynum=3) shi=shi+1; if(shi=24) shi=0; write_sfm(0,shi); lcd_com(0x80+0x40+1); if(keynum=4) Day=Day+1; if(Day=8) Day=1; lcd_data(tableDay); l

35、cd_com(0x80+0x4f); if(k4=0) delay1(5); if(k4=0) while(!k4); if(keynum=1) miso=miao-1; if(miso=00) miso=59; write_sfm(6,miao); lcd_com(0x80+0x40+7); if(keynum=2) fen=fen-1; if(fen=0) fen=59; write_sfm(3,fen); lcd_com(0x80+0x40+4); if(keynum=3) shi=shi-1; if(shi=0) shi=23; write_sfm(0,shi); lcd_com(0x

36、80+0x40+1); if(keynum=4) Day=Day-1; if(Day=0) Day=7; lcd_data(tableDay); lcd_com(0x80+0x4f); /*闹钟设置*/void clock_set() uchar m; if(k1=0)/进入设置 delay1(5); if(k1=0) m=1; flag_set=1;/只扫描这个选项 flag=1; while(!k1); if(m=1) lcd_com(0x01); while(m=1)/防止不断清屏 lcd_com(0x83);/显示闹钟 lcd_data(tablec_hour/10); lcd_com

37、(0x84); lcd_data(tablec_hour%10); lcd_com(0x85); lcd_data(':'); lcd_com(0x86); lcd_data(tablec_min/10); lcd_com(0x87); lcd_data(tablec_min%10); if(k3=0) delay1(5); if(k3=0) while(!k3);/松手检测，保证按一下跳一次 c_hour+; if(c_hour=24) c_hour=0; if(k4=0) delay1(5); if(k4=0) while(!k4);/松手检测，保证按一下跳一次 c_min

38、+; if(c_min=60) c_min=0; if(k1=0) delay1(5); if(k1=0) m=0; /开始扫描main函数 flag_set=0; flag=0; /*闹钟响铃*/void clock_music() if(shi=c_hour && fen=c_min) lcd_com(0x01); while(c_hour=shi && c_min=fen) lcd_com(0x80+0x40); lcd_data(0x20);/测试使用 void main() write_ds(0x0B,0x26);/选择计时方式 write_ds(0x

39、0A,0x20);/开时钟 set time(); lcd1602_inint(); while(1) if(flag_clk=0) clock_set(); if(flag_set=0) keys can(); if(flag=0) LcdDisplay(); display_basic(); clock_music(); 第五章 总结 毕业论文的制作给了我难忘的回忆，在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的激动和兴奋。亲手设计电路图的时间里，记忆最深的是每一步小小思路实现时那幸福的心情。为了论文我曾赶稿到深夜，但看着亲手打出的一字一句，心里满满的只有喜悦毫无疲惫。这段旅程看似荆棘密