畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)萬年歷的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目： 基于單片機(jī)萬年歷的設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 時(shí) 間： 2012 .06 .28 專 業(yè)： 信息電子工程技術(shù) 年 級(jí)： 10 級(jí) 學(xué) 號(hào)： 1050213120 姓 名： 謝盛鶴 指 導(dǎo) 老 師： 劉天飛 摘 要本設(shè)計(jì)以數(shù)字集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)，單片機(jī)技術(shù)為核心。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，c語言編程。系統(tǒng)通過lcd顯示數(shù)據(jù)，可以顯示日期（年、月、日、時(shí)、分、秒）以及溫度。在內(nèi)容安排上首先描述系統(tǒng)硬件工作原理，著重介紹了各硬件接口技術(shù)和各個(gè)接口模塊的功能；其次，詳細(xì)的闡述了程序的各個(gè)模塊和實(shí)現(xiàn)過程。目 錄摘要2前沿.41設(shè)計(jì)要求52 設(shè)計(jì)方案52.1 控制器選用52.2 顯示部分設(shè)計(jì)62.3 數(shù)字

2、溫度采集設(shè)計(jì)62.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)72.4.1 晶體振蕩器電路72.4.3 時(shí)間計(jì)數(shù)器電路72.4.4 時(shí)鐘電路72.4.5 復(fù)位電路82.4.6復(fù)位電路的可靠性設(shè)計(jì)82.4.7 按鍵部分93各硬件介紹.93.1 at89s51的引腳說明.93.2 lcd1602簡(jiǎn)介103.3 ds1302 簡(jiǎn)介.103.4 ds18b20 簡(jiǎn)介124 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)所需的器材155 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)156電路原理仿真圖7 主程序流程圖158 完整程序編寫16前言 電子時(shí)鐘是實(shí)現(xiàn)對(duì)年，月，日，時(shí)，分，秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，廣泛用于個(gè)人家庭，車站， 碼頭，辦公室，銀行大廳等場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?。?shù)字集成電

3、路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表。鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，在此基礎(chǔ)上完成的電子時(shí)鐘精度高，功能易于擴(kuò)展。可擴(kuò)展成為諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等電路。所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字時(shí)鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。本設(shè)計(jì)就是數(shù)字時(shí)鐘簡(jiǎn)單的擴(kuò)展應(yīng)用。1 設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)利用ds1302;ds18b20;lcd1602實(shí)現(xiàn)以下功能：(1) 顯示日期功能（年、月、日、時(shí)、分、秒以及星期） (2) 可通過按鍵切換年、月、日及時(shí)、

4、分、秒的顯示狀態(tài)(3) 可隨時(shí)調(diào)校年、月、日或時(shí)、分、秒(4) 可每次增減一進(jìn)行時(shí)間調(diào)節(jié)(5) 可動(dòng)態(tài)完整顯示年份，實(shí)現(xiàn)真正的萬年歷顯示(6) 可顯示溫度2 設(shè)計(jì)方案2.1 控制器的選用凌陽16位單片機(jī)有豐富的中斷源和時(shí)基。它的準(zhǔn)確度相當(dāng)高，并且c語言和匯編兼容的編程環(huán)境也很方便來實(shí)現(xiàn)一些遞歸調(diào)用。i/o口功能也比較強(qiáng)大，方便使用。用凌陽16位單片機(jī)做控制器最有特色的就是它的可編程音頻處理，可完成語音的錄制播放和識(shí)別。這些都方便對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行擴(kuò)展，使設(shè)計(jì)更加完善。成本也相對(duì)低一些。但是，在控制與顯示的結(jié)合上有些復(fù)雜，顯示模組資源相對(duì)有限，而且單片機(jī)的穩(wěn)定性不是很高，而且就需要完成萬年歷這個(gè)不太復(fù)雜

5、的設(shè)計(jì)可以不必用凌陽16位單片機(jī)來完成，采用51單片機(jī)既能夠?qū)崿F(xiàn)既定功能，成本也不高。綜合考慮最后選擇用51單片機(jī)來作為中心控制器件。硬件控制電路主要用了at89s51芯片處理器、lcd顯示器等。根據(jù)各自芯片的功能互相連接成電子萬年歷的控制電路。軟件控制程序主要有主控程序、電子萬年歷的時(shí)間控制程序、時(shí)間顯示及星期顯示和溫度采集程序等組成。主控程序中對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行控制，進(jìn)行了初始化程序及計(jì)數(shù)器、還有鍵盤功能程序、以及顯示程序等工作，時(shí)間控制程序是電子萬年歷中比較重要的部分。時(shí)間控制程序體現(xiàn)了年、月、日、時(shí)、分、秒及星期的計(jì)算方法。時(shí)間控制程序主要是定時(shí)器0計(jì)時(shí)中斷程序每隔10ms中斷一次當(dāng)作一個(gè)

6、計(jì)數(shù)，每中斷一次則計(jì)數(shù)加1，當(dāng)計(jì)數(shù)100次時(shí)，則表示1秒到了，秒變量加1，同理再判斷是否1分鐘到了，再判斷是否1小時(shí)到了，再判斷是否1天到了，再判斷是否1月到了，再判斷是否1年到了，若計(jì)數(shù)到了則相關(guān)變量清除0。先給出一般年份的每月天數(shù)。如果是閏年，第二個(gè)月天數(shù)不為28天，而是29天。再用公式sv1 +(y1/4(y1/100+(y1/400+ d計(jì)算當(dāng)前顯示日期是星期幾，當(dāng)調(diào)節(jié)日期時(shí)，星期自動(dòng)的調(diào)整過來。閏年的判斷規(guī)則為，如果該年份是4或100的整數(shù)倍或者是400的整數(shù)倍，則為閏年；否則為非閏年。在我們的這個(gè)設(shè)計(jì)中由于只涉及100年范圍內(nèi)，所以判斷是否閏年就只需要用該年份除4來判斷就行了。溫度

7、的顯示主要是靠ds18b20采集現(xiàn)在的溫度數(shù)據(jù)，cpu讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，當(dāng)各自的條件得不到滿足時(shí)，對(duì)應(yīng)的顯示器狀態(tài)就不發(fā)生改變，只是在滿足條件的情況下，顯示器的狀態(tài)才變化。2.2顯示部分設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用液晶顯示方式。液晶顯示效果出眾，可以運(yùn)用菜單項(xiàng)來方便操作，比較簡(jiǎn)單。2.3 數(shù)字溫度采集設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中的溫度采集部分考慮用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器ds18b20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。溫度采集電路設(shè)計(jì)如下圖所示，控制器采用單片機(jī)at89s51，溫度傳感器采用ds18b20，用

8、lcd1602顯示溫度2.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.4.1 晶體振蕩器電路 晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768hz的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用晶體蕩器電路。圖3 ds1302電路2.4.2 分頻器電路分頻器電路將高頻方波信號(hào)經(jīng)分頻后得到1hz的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。2.4.3 時(shí)間計(jì)數(shù)器電路 時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器，分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器，分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

9、2.4.4 時(shí)鐘電路內(nèi)部時(shí)鐘電路如圖所示，在xtal1和xtal2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路，晶體振蕩器選擇12mhz，電容采用30pf。 圖4 時(shí)鐘電路2.4.5 復(fù)位電路 影響單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的因素可大體分為外因和內(nèi)因兩部分: （1）外因 射頻干擾，它是以空間電磁場(chǎng)的形式傳遞在機(jī)器內(nèi)部的導(dǎo)體（引線或零件引腳）感生出相應(yīng)的干擾，可通過電磁屏蔽和合理的布線/器件布局衰減該類干擾； 電源線或電源內(nèi)部產(chǎn)生的干擾，它是通過電源線或電源內(nèi)的部件耦合或直接傳導(dǎo)，可通過電源濾波、隔離等措施來衰減該類干擾 。（2）內(nèi)因 振蕩源的穩(wěn)定性，主

10、要由起振時(shí)間頻率穩(wěn)定度和占空比穩(wěn)定度決定 起振時(shí)間可由電路參數(shù)整定穩(wěn)定度受振蕩器類型溫度和電壓等參數(shù)影響復(fù)位電路的可靠性。2.4.6復(fù)位電路的可靠性設(shè)計(jì)復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)啟運(yùn)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位，其作用是使cpu和系統(tǒng)中其他部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。因而，復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)。 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開 關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。2.4.7 按鍵部

11、分本設(shè)計(jì)總的用了三個(gè)按扭開關(guān)作為鍵盤，其中一個(gè)是選擇調(diào)時(shí)鍵，另兩個(gè)分別為加和減鍵。圖6 按鍵電路3各硬件介紹3.1 at89s51的引腳說明at89s51系列單片機(jī)中有pdip，plcc，tqfp多種封裝形式。本設(shè)計(jì)采用的是pdip封裝40管腳的單片機(jī)，各引腳如圖2-2所示。圖9 at89s51的pdip封裝引腳圖3.2 lcd1602簡(jiǎn)介 圖11 lcm1602 fig.11 lcm1602lcm1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中: 第1腳：vss為地電源 第2腳：vdd接5v正電源 第3腳：v0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，

12、使用時(shí)可以通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度 第4腳：rs為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：rw為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)rsrw共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)rs為低電平rw為高電平時(shí)可讀忙信號(hào)，當(dāng)rs為高電平rw為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù).第6腳：e端為使能端，當(dāng)e端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第1516腳：空腳 3.3 ds1302 簡(jiǎn)介1 ds1302 的結(jié)構(gòu)及工作原理ds13021是美國(guó)dallas 公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它

13、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)償功能，工作電壓寬達(dá)2.55.5v。采用三線接口與cpu 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或ram數(shù)據(jù)。ds1302內(nèi)部有一個(gè)31的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的ram 寄存器。ds1302 是ds1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與ds1202 兼容，但增加了主電源后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。1.1 引腳功能表及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ds1302 的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1 所示，引腳功能如表1 所示。1.2 ds1302 的控制字節(jié)說明ds1302 的控制字如圖2 所示?？刂谱止?jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1，

14、如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到ds1302 中位6 如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1 表示存取ram數(shù)據(jù);位至位1 指示操作單元的地址;最低有效位（位0）如為0 表示要進(jìn)行寫操作，為1 表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。1.3 復(fù)位通過把 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 輸入有兩種功能：首先，接通控制邏輯，允許地址命令序列送入移位寄存器；其次， 提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) 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。如果在傳送過程中置 為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且i/o 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在vcc2.5v 之前，

15、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。1.4 數(shù)據(jù)輸入輸出在控制指令字輸入后的下一個(gè)sclk 時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫入ds1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0 開始。同樣，在緊跟8 位的控制指令字后的下一個(gè)sclk 脈沖的下降沿讀出ds1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0 位至高位7，數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序見圖。1.5 ds1302 的寄存器ds1302 共有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。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表2。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

16、突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫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，一類是單個(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cohfdh，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的ram 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的ram 的31 個(gè)字節(jié)，命令控制字為feh（寫）、ffh（讀）。3.4 ds18b20 簡(jiǎn)介3.4.1.溫度傳感器ds18b20ds18b20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，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)位

17、的數(shù)字值讀數(shù)方式。 to92封裝的ds18b20的引腳排列見下圖，其引腳功能描述見表1。 ds18b20底視圖表1ds18b20詳細(xì)引腳功能描述序號(hào)名稱引腳功能描述1gnd地信號(hào)2dq數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3vdd可選擇的vdd引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。ds18b20的性能特點(diǎn)如下：獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；多個(gè)ds18b20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；無須外部器件；可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5；零待機(jī)功耗；溫度以或位數(shù)字；用戶可定義報(bào)警設(shè)置；報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限

18、定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； c64 位rom和單線接口高速緩存存儲(chǔ)器與控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器th低溫觸發(fā)器tl配置寄存器8位crc發(fā)生器vddds18b20采用腳pr35封裝或腳soic封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2 ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)64位rom的結(jié)構(gòu)開始位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后位是前面56位的crc檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)ds18b20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器和，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。ds18b20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存和一個(gè)非

19、易失性的可電擦除的eeram。高速暫存ram的結(jié)構(gòu)為字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖3所示。頭個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第和第字節(jié)和的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第個(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)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。低位一直為，是工作模式位，用于設(shè)置ds18b20在工作模式還是在測(cè)試模式，ds18b20出廠時(shí)該位被設(shè)置為，用戶要去改動(dòng)，r1和0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。溫度 lsb溫度 msbth用戶字節(jié)1tl用戶字節(jié)2配置寄存器保留保留保留crc 圖3 ds18b20字節(jié)定義由表1

20、可見，ds18b20溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。高速暫存的第、字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯。第字節(jié)讀出前面所有字節(jié)的crc碼，可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。當(dāng)ds18b20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第、字節(jié)。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625lsb形式表示。當(dāng)符號(hào)位時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先

21、將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。表2是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。表1 ds18b20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表 ds18b20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與ram中的th、t字節(jié)內(nèi)容作比較。若th或ttl，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只ds18b20同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。在64位rom的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（crc）。主機(jī)rom的前56位來計(jì)算crc值，并和存入ds18b20的crc值作比較，以判斷主機(jī)收到的rom數(shù)據(jù)是否正確。ds18b20的測(cè)溫原理是這這樣的,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定

22、頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器的脈沖輸入。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，ds18b20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測(cè)量前，首先將55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器、溫度寄存器中，計(jì)數(shù)器和溫度寄存器被預(yù)置在55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值減到時(shí)，溫度寄存器的值將加，減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器

23、計(jì)數(shù)到時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)所需的器材5v電源 3v電源at89s51單片機(jī)1個(gè)液晶顯示器1個(gè)ds1302 1個(gè)ds18b20 一個(gè)電阻 1 k的2個(gè)、4.7k的2個(gè)4.7歐排阻8550三極管晶振12m的一個(gè) 32768k的一個(gè)電容（30p的兩個(gè)）led二極管1個(gè)22f電容1個(gè)輕觸開關(guān)4個(gè)5 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用c語言，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。程序在windowsxp環(huán)境下采用keil軟件編寫。軟件控制程序主要有主

24、控程序、電子時(shí)鐘的時(shí)間控制程序h和溫度顯示程序組成。主控程序中對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行控制，進(jìn)行了初始化程序還有鍵盤功能程序、以及顯示程序和時(shí)間控制程序是電子時(shí)鐘中比較重要的部分。時(shí)間控制程序體現(xiàn)了年、月、日、時(shí)、分、秒的計(jì)算方法。6 電路原理仿真圖：7 主程序流程圖 開始單片機(jī)讀ds1302數(shù)據(jù)單片機(jī)送數(shù)據(jù)到lcd1602單片機(jī)判斷按鍵單片機(jī)處理按鍵調(diào)顯示數(shù)據(jù)結(jié)束圖16 主流程框圖8 完整程序編寫#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar a,miao,shi,fen,ri,yue,nian,week,flag,k

25、ey1n,temp;#define yh 0x80 #define er 0x80+0x40 sbit dq = p35; sbit rs=p17;sbit e=p24;sbit rw=p16; sbit io=p15;sbit sclk=p14;sbit rst=p22;sbit acc0=acc0;sbit acc7=acc7;sbit key1=p10; sbit key2=p12; sbit key3=p13; uchar code tab1=20 - - ; uchar code tab2= : : ;void delay(uint xms)uint x,y;for(x=xms;x0

26、;x-) for(y=110;y0;y-);/液晶寫入指令函數(shù)write_1602com(uchar com)rs=0;rw=0; p0=com;delay(1);e=1;delay(1);e=0; /液晶寫入數(shù)據(jù)函數(shù)write_1602dat(uchar dat)rs=1;rw=0; p0=dat;delay(1);e=1; delay(1);e=0; /液晶初始化函數(shù)lcd_init()write_1602com(0x38);write_1602com(0x0c);write_1602com(0x06);write_1602com(0x01);write_1602com(yh+1);for

27、(a=0;a14;a+)write_1602dat(tab1a);delay(3);write_1602com(er+2);for(a=0;a0;a-)io=acc0;sclk=0;sclk=1;acc=acc1;/讀一個(gè)字節(jié)uchar read_byte()rst=1;for(a=8;a0;a-)acc7=io;sclk=1;sclk=0;acc=acc1;return (acc);/向1302芯片寫函數(shù)，指定寫入地址，數(shù)據(jù)void write_1302(uchar add,uchar dat)rst=0;sclk=0;rst=1;write_byte(add);write_byte(dat

28、);sclk=1;rst=0;/從1302讀數(shù)據(jù)函數(shù)，指定讀取數(shù)據(jù)來源地址uchar read_1302(uchar add)uchar temp;rst=0;sclk=0;rst=1;write_byte(add);temp=read_byte();sclk=1;rst=0;return(temp);/bcd碼轉(zhuǎn)十進(jìn)制函數(shù)，輸入bcd，返回十進(jìn)制uchar bcd_decimal(uchar bcd) uchar decimal; decimal=bcd4; return(decimal=decimal*10+(bcd&=0x0f);/1302芯片初始化子函數(shù)(2012-06-26,00:0

29、0:00,week2)void ds1302_init() rst=0;sclk=0;write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x80,0x00);write_1302(0x82,0x00);write_1302(0x84,0x00);write_1302(0x8a,0x02);write_1302(0x86,0x26);write_1302(0x88,0x06);write_1302(0x8c,0x12);write_1302(0x8e,0x80);/溫度顯示子函數(shù)/向lcd寫溫度數(shù)據(jù),并指定顯示位置void write_temp(uchar add,uchar

30、dat)uchar gw,sw;gw=dat%10;sw=dat/10;write_1602com(er+add);write_1602dat(0x30+sw);write_1602dat(0x30+gw); write_1602dat(0xdf); write_1602dat(0x43);/時(shí)分秒顯示子函數(shù)void write_sfm(uchar add,uchar dat)uchar gw,sw;gw=dat%10;sw=dat/10;write_1602com(er+add);write_1602dat(0x30+sw);write_1602dat(0x30+gw);/年月日顯示子函數(shù)v

31、oid write_nyr(uchar add,uchar dat)uchar gw,sw;gw=dat%10;sw=dat/10;write_1602com(yh+add);write_1602dat(0x30+sw);write_1602dat(0x30+gw);/寫星期函數(shù)void write_week(uchar week)write_1602com(yh+0x0c);switch(week)case 1:write_1602dat(m); write_1602dat(o); write_1602dat(n); break; case 2:write_1602dat(t); write

32、_1602dat(u); write_1602dat(e); break;case 3:write_1602dat(w); write_1602dat(e); write_1602dat(d); break;case 4:write_1602dat(t); write_1602dat(h); write_1602dat(u); break;case 5:write_1602dat(f); write_1602dat(r); write_1602dat(i); break;case 6:write_1602dat(s); write_1602dat(t); write_1602dat(a); b

33、reak;case 7:write_1602dat(s); write_1602dat(u); write_1602dat(n); break;/*鍵盤掃描有關(guān)函數(shù)void keyscan()if(key1=0)delay(9);if(key1=0) delay(20); while(!key1);key1n+;if(key1n=9)key1n=1;switch(key1n)case 1: tr0=0;write_1602com(er+0x09); write_1602com(0x0f); temp=(miao)/10*16+(miao)%10; write_1302(0x8e,0x00);

34、write_1302(0x80,0x80|temp); write_1302(0x8e,0x80); break;case 2: write_1602com(er+6); break;case 3: write_1602com(er+3); break;case 4: write_1602com(yh+0x0e); break;case 5: write_1602com(yh+0x0a); break;case 6: write_1602com(yh+0x07); break;case 7: write_1602com(yh+0x04); break;case 8:write_1602com(

35、0x0c);tr0=1; temp=(miao)/10*16+(miao)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x80,0x00|temp); write_1302(0x8e,0x80); break; if(key1n!=0)if(key2=0) delay(10);if(key2=0) delay(20); while(!key2);switch(key1n)case 1:miao+;if(miao=60)miao=0;write_sfm(0x08,miao);temp=(miao)/10*16+(miao)%10; write_1302(0x8e

36、,0x00); write_1302(0x80,temp); write_1302(0x8e,0x80); write_1602com(er+0x09);break;case 2:fen+;if(fen=60)fen=0;write_sfm(0x05,fen);temp=(fen)/10*16+(fen)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x82,temp); write_1302(0x8e,0x80);write_1602com(er+6);break;case 3:shi+;if(shi=24)shi=0;write_sfm(2,shi);tem

37、p=(shi)/10*16+(shi)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x84,temp); write_1302(0x8e,0x80);write_1602com(er+3);break;case 4:week+;if(week=8)week=1; write_1602com(yh+0x0c);write_week(week); temp=(week)/10*16+(week)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x8a,temp); write_1302(0x8e,0x80); write_1602co

38、m(yh+0x0e);break;case 5:ri+;if(ri=32)ri=1;write_nyr(9,ri);temp=(ri)/10*16+(ri)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x86,temp); write_1302(0x8e,0x80);write_1602com(yh+10);break;case 6:yue+;if(yue=13)yue=1;write_nyr(6,yue);temp=(yue)/10*16+(yue)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x88,temp); writ

39、e_1302(0x8e,0x80);write_1602com(yh+7);break;case 7:nian+; if(nian=100)nian=0;write_nyr(3,nian); temp=(nian)/10*16+(nian)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x8c,temp); write_1302(0x8e,0x80);write_1602com(yh+4);break; if(key3=0)delay(10);if(key3=0) delay(20);while(!key3);switch(key1n)case 1:miao-;

40、if(miao=-1)miao=59;write_sfm(0x08,miao); temp=(miao)/10*16+(miao)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x80,temp); write_1302(0x8e,0x80);write_1602com(er+0x09);break;case 2:fen-;if(fen=-1)fen=59;write_sfm(5,fen);temp=(fen)/10*16+(fen)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x82,temp); write_1302(0x8

41、e,0x80);write_1602com(er+6);break;case 3:shi-; if(shi=-1)shi=23;write_sfm(2,shi);temp=(shi)/10*16+(shi)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x84,temp); write_1302(0x8e,0x80);write_1602com(er+3);break;case 4:week-;if(week=0)week=7; write_1602com(yh+0x0c);write_week(week); temp=(week)/10*16+(week)%1

42、0; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x8a,temp); write_1302(0x8e,0x80); write_1602com(yh+0x0e);break;case 5:ri-;if(ri=0)ri=31;write_nyr(9,ri);temp=(ri)/10*16+(ri)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x86,temp); write_1302(0x8e,0x80);write_1602com(yh+10);break;case 6:yue-;if(yue=0)yue=12;write_nyr(

43、6,yue);temp=(yue)/10*16+(yue)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x88,temp); write_1302(0x8e,0x80);write_1602com(yh+7);break;case 7:nian-; if(nian=-1)nian=99;write_nyr(3,nian); temp=(nian)/10*16+(nian)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x8c,temp); write_1302(0x8e,0x80);write_1602com(yh+4);bre

44、ak; /定時(shí)器、計(jì)數(shù)器設(shè)置函數(shù)void init() tmod=0x11;th0=0; tl0=0; ea=1; et0=1; tr0=1; /* 延時(shí)函數(shù)* 功能：在11.059mhz的晶振條件下調(diào)用本函數(shù)需要24s ，然后每次計(jì)數(shù)需16s */void ds18_delay(int useconds) int s;for (s=0; suseconds;s+); /* 復(fù)位函數(shù)* 功能：完成單總線的復(fù)位操作* 復(fù)位時(shí)間為480s，因此延時(shí)時(shí)間為(480-24)/16 = 28.5，取29s。* 經(jīng)過70s之后檢測(cè)存在脈沖，因此延時(shí)時(shí)間為(70-24)/16 = 2.875，取3s。*/u

45、nsigned char ow_reset(void) unsigned char presence;dq = 0; ds18_delay(29); dq = 1; ds18_delay(3); presence = dq; ds18_delay(25); return(presence); /* 位寫入函數(shù)* 功能：向單總線寫入1位值：bitval*/void write_bit(char bitval) dq = 0; if(bitval=1) dq =1; ds18_delay(5); dq = 1; /* 字節(jié)寫入函數(shù)* 功能：向單總線寫入一個(gè)字節(jié)值：val*/void ds18write_byte(cha