基于单片机的多功能数字钟.doc
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1、基于单片机的多功能数字钟摘 要: 现代社会人们工作生活的节奏越来越快,时间对于人们也越来越重要。在人们日常生活以及各类社会活动中,都离不开时间,时间与人们的生活息息相关。所以在很早时候人们就发明了各种各样的计时方法,直到演变成现在的钟。而多功能数字钟就提供了一个便利,不仅能够准确显示时间,还有自动报时,闹钟设置,环境温度测量等等其他功能。多功能数字钟与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,是一种采用数字电路技术来实现时、分、秒计时的装置,因为没有机械装置,所以具有更长的使用寿命,因此得到了广泛的应用。 单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等于一体的器件,只需要外加电源和
2、晶振就可实现对数字信息的处理和控制。单片机与多功能数字钟相结合,用于时间显示,温度测试等不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被检测数值的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。因此,单片机在现代生活以及现代工业中应用的越来越广泛。关键词:单片机,温度传感器,C语言Multifunction Digital Clock based on MCSAbstract:As modern society increasingly rapid pace of working life, time for people to have more and more importa
3、nt in peoples daily life and various social activities, can not do without time, time and peoples daily life. Multi-function digital clock on the provision of a convenient, not only can accurately display the time, there is alarm settings, temperature measurement, etc. Other features, compared with
4、the mechanical clock is more accurate and intuitive, is used digital circuit technology, the minute and second timing device, because no mechanical device, and therefore have a longer life, it has been widely used.SCM is a set of CPU, RAM, ROM, I / O interfaces and interrupt system part in one of th
5、e devices, only external power supply and the crystal can be realized on digital information processing and control. SCM combined with multi-function digital clock, for the time display, temperature measurement is not only easy to control, simple configuration and flexibility of big advantages, but
6、also greatly enhance the value of the technical indicators are detected, which can greatly enhance the quality of the product and quantity. Therefore, the MCU in modern life and more and more widely applied in industry.Key words:Single-chip microcomputer, Temperature Sensor, C language目 录第一章 引言11.1
7、系统开发背景及现状11.2 系统开发的目的1本章小结2第二章 基础理论22.1 MCS-51系列单片机简介2本章小结3第三章 硬件设计33.1 系统原理框图33.2 主要元器件介绍43.2.1 单片机AT89S52介绍43.2.2 传感器D18B20介绍63.2.3 LCD1602液晶显示介绍63.3 各模块设计83.4 硬件平台113.4.1 Protel简介113.4.2 伟福仿真器简介12本章小结13第四章 软件设计144.1 系统流程图144.2 各模块功能设计154.3 延迟程序设计334.4温度芯片D18B20测温程序34本章小结36参考文献37致 谢3839第一章 引言1.1 系
8、统开发背景及现状当今世界,知识更新的速度越来越快。特别是在电子技术领域,新的技术,新的产品层出不穷,日新月异,随着电子产品的发展,在这个快节奏的年代,时间就是效益,就是金钱,因此,时间对人们来说是越来越宝贵了。但在这种快节奏的生活中,人们常常忘记了时间,一旦遇到重要的事情都要事先做好合理的时间安排,所以一个能够进行报时以及有其他多种用途的数字钟是对人们的生活工作是非常具有现实意义的。人们对数字钟在性能和准确度方面的要求是越来越高,传统的时钟正在慢慢被淘汰,因为在很多方面普通时钟已不能满足人们在某些方面的需求了,特别是在准确度方面,而多功能数字钟它占了很大的优势,因为它采用数字电路来实现对时,分
9、,秒的设计。不管在性能还是在款式样式上都发生了质的飞跃变化,电子闹钟,数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,公司,娱乐场所,码头,办公室等等公共场所,成为人们日常生活中必不可少的生活必需品。因为数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路,由于数字集成电路的不停发展和石英晶体振荡器的发展以及广泛应用,使得数字钟的精度远远超过传统的钟表,钟表的数字化给人们的生产生活带来了极大的便利而且大大地扩展了钟表原先的功能。因此,研究多功能数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。1.2 系统开发的目的多功能数字钟系统的最基本功能就是时间的显示,闹钟,温度的采集和报警,本设计的意义在于传统的时钟不能满足现代人们多元化
10、快节奏的生活需求,此设计将单片机作为数字钟的核心控制器,可以通过DS1302数字时钟芯片进行秒,分,时来计时实现计时校时功能,将其时间数据经单片机输出,利用LCD1602显示器液晶显示出来。采用DS18B20对室内坏境进行温度测量报警,人性化的设计提醒忙碌人们要注意天气温度变化,冬天要保暖御寒,夏天防止高温中暑,通过键盘可以进行手动时间定时、校时闹铃设定,环境温度上下限设定报警等等。该系统较传统时钟不仅测量精确度高,工作稳定,而且功能可以扩展,使用起来方面,可以广泛用于人们日常生活中,所以具有较好的实用价值本章小结本章主要介绍了多功能数字钟的一些背景、现状和开发目的。第二章 基础理论2.1 M
11、CS-51系列单片机简介MCS51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。如果按功能划分,它由以下功能部件组成11:(1)微处理器(CPU)。(2)数据存储器(RAM)。(3)程序存储器(ROM/EPROM),8031没有此部件。(4)4个8位并行I/O口。(5)1个串行口。(6)2个16位定时器/计数器。(7)中断系统。(8)特殊功能寄存器(SFR)。上述各功能部件都是通过片内单一总线连接而成(如图2-1),其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但CPU对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。图2-1 MCS-51单片机片内
12、结构本章小结本节对毕业设计所用到的单片机的相关知识做了简单的介绍。第三章 硬件设计本设计由时钟模块、键盘输入模块、数据采集模块、液晶显显模块、时间校正模块,蜂鸣器模块,报警模块等组成,是通过STC89C52单片机来控制多功能数字钟的时钟信号进行计时,闹钟报警,由DS18B20传感器来测温度来测温报警该多功能数字钟有4个工作状态:时间,温度,闹钟时间,闹钟开关。每个状态又可分为显示与调整两个现象。我先做好时间的显示与调整,分三个键(显示与调整的切换、小时的023的循环键、分针的059的循环键);在时间的基础上我再加闹钟功能,分两个键(闹钟显示与调整的切换、闹钟的开关),闹钟时间的修改则调用时间的
13、修改那个子程序;最后再加上温度功能。工作过程:将程序载入初始化后,LED显示的是00:00 这时,你若想修改时间,无论是时,还是分,你只需按相应的按钮即可;若按P3.3口,则可将现在的温度清零;若按P3.2口,则可查看初始化后的闹钟时间;若不按其他的按钮,还是按P3.2,则又跳回时间显示状态,你若想修改闹钟时间,你可以在显示闹钟时间的状态下按相应的修改时间的按钮即可;若在闹钟响了的情况下,你可以按P3.2口将闹钟关闭。按P2.3则可以显示当前的温度;按P2.1后则可以显示当前的温度上限,并可以通过P2.0口修改其上限值LCD1602液晶显示模块AT89S523.1 系统原理框图复位电路蜂鸣器模
14、块键盘输入模块DS18B20温度传感器电源时钟电路 图3-1 系统原理框图3.2 主要元器件介绍3.2.1 单片机AT89S52介绍图3-2 AT89S52引脚图VCC:供电电压。GND:接地。P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口: P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1管脚写入1后,被内
15、部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校
16、验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口作为AT89C51的一些特殊功能口, 管脚 备选功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1)P3.4 T0(记时器0外部输入)P3.5 T1(记时器1外部输入)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)RST:复位输
17、入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。/PSEN:外部程序存储器的选通信号。
18、在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA /VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。3.2.2 传感器D18B20介绍DS18B20“一线总线”数字化温度传感器是DALLAS最新单线数字温度传感器
19、, 同DS1820一样,DS18B20也 支持“一线总线”接口,测量温度范围为 -55C+125C,在-10+85C范围内,精度为0.5C。DS1822的精度较差为 2C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量,与前一代产品不同,新的产品支持3V5.5V的电压范围,使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜,体积更小。 DS18B20可以程序设定912位的分辨率,精度为0.5C。可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围。分辨率设定,及用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的!性能
20、价格比也非常出色! DS1822与 DS18B20软件兼容,是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM,精度降低为2C,适用于对性能要求不高,成本控制严格的应用,是经济型产品。 继“一线总线”的早期产品后,DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择,让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻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。3.2.3 LCD1602液晶显示介绍(1)LCD1602显示器的结构:1602LCD的RAM地址
21、映射及标准字库表,液晶显示模块是一个慢显示器件,所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平,表示不忙,否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址,也就是告诉模块在,哪里显示字符。图3-3 1602的内部显示地址(2)主要技术参数: 显示容量:162个字符,芯片工作电压:4.55.5V, 工作电流:2.0mA(5.0V),模块最佳工作电压:5.0V,字符尺寸:2.954.35(WH)mm(3)引脚功能说明:表1 1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口,各引脚接口说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液
22、晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第1脚:VSS为地电源。第2脚:VDD接5V正电源。第3脚:VL为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚:RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚:R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平R/W为高电平时可以
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