畢業(yè)設(shè)計（論文）基于AT89S52單片機的數(shù)字電子鐘設(shè)計

1、中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性說明本人呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標明。本學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位本人簽名： 日期： 摘要電子時鐘是采用電子電路實現(xiàn)對時、分、秒 進行數(shù)字顯示的即使裝置，廣泛應(yīng)用于個人家庭、車站、碼頭、辦公室等公共場所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋仨毱贰１疚慕榻B了基于單片機的多功能數(shù)字時鐘設(shè)計。系統(tǒng)以 at89s52為核心，具有日期、星期、

2、時間設(shè)置及顯示、鬧鐘功能、背光燈延時設(shè)置、環(huán)境溫度測量及顯示功能。硬件電路包括at89s52單片機小系統(tǒng)電路、數(shù)字顯示電路、鍵盤電路、溫度傳感器測溫電路、時鐘日歷電路、蜂鳴器電路幾部分模塊。再通過c語言編程對各模塊進行調(diào)試，最后達到設(shè)計要求的效果。這種實現(xiàn)方法的優(yōu)點是電路簡單，性能可靠，實時性好，時間和溫度精度高，操作簡單，編程容易。此次設(shè)計與制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理。從而學(xué)會制作數(shù)字鐘而且通過數(shù)字鐘的制作進一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用方法。且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時序電路，通過它可以進一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法。關(guān)鍵詞

3、：at89s52單片機 lcd1602液晶顯示 ds18b20溫度測量 ds1302時鐘芯片abstractthe electronic clock is uses the electronic circuit realizes to, divides, the second to carry on the digit to demonstrate, even if installs, widely applies in individual family, the station, the wharf, the office and so on public place, becomes i

4、n the people daily life necessary to. this article introduced based on monolithic integrated circuits multi-purpose digital clock design. the system take at89s52 as a core, has the date, the week, the time establishment and the demonstration, the alarm clock function, the back light lamp time delay

5、establishment, the ambient temperature survey and the demonstration function. hardware circuit including at89s52 monolithic integrated circuit small system circuit, digita display circuit, keyboard electric circuit, temperature sensor temperature measurement electric circuit, clock calendar electric

6、 circuit, buzzer electric circuit several parts of modules. carries on the debugging again through the c language programming to various modules, finally achieves the design requirements the effect. this kind realizes the method merit is the electric circuit is simple, the perform reliably, timeline

7、ss is good, the time and the temperature precision are high, the simplicity of operator, the programming is easy . this design and the manufacture digit clock is to understand the digital clocks principle. thus the academic society manufactures the digital clock moreover through digital clocks manuf

8、acture further understanding each kind the small scale integration electric circuits function which and the practice means uses in the manufacture. and as a result of the digital clock including the combinatory logic electric circuit and the sequence circuit, may further study through it with grasps

9、 each kind of combinatory logic electric circuit and sequence circuits principle and the application method.keywords: at89s52scm lcd1602 ds18b20temperature measurement ds1302 clock chip25目錄1 引言1.1課題研究的現(xiàn)實性意義20世紀末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代

10、的節(jié)奏也越來越快。隨著科技的發(fā)展和社會的進步，人們對數(shù)字鐘的要求也越來越高，傳統(tǒng)的時鐘已不能滿足人們的需求。多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化，有電子鬧鐘、電子秒表、溫度檢測等功能。單片機在多功能數(shù)字鐘中的應(yīng)用已是非常普遍的，人們對數(shù)字鐘的功能及工作順序都非常熟悉。電子時鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時間、日期數(shù)字顯示的計時裝置，是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、航站、劇院、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。但隨著時間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生活節(jié)奏越來越快，競爭日益激烈，人們對時間計量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣?？v觀我

11、們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機上各個儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理；以及我們生活中廣泛使用的各種智能ic卡等，這些都離不開單片機。以前沒有單片機時，這些東西也能做，但是智能使用復(fù)雜的模擬電路、然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，與元件不斷老化，控制精度自然也會達不到標準。在單片機產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑耍覀冎恍枰趩纹瑱C外圍接一點簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔心精度達不到標準。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公

12、電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來很不方便。根據(jù)這種實際情況，設(shè)計了一個單片機多功能數(shù)字鐘系統(tǒng)，他可以避免多種控制器的混淆，利用一個控制器對多路電器進行控制，同時又可以進行時鐘校準，它可以任意設(shè)置時間和鬧鐘。這種具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人們的勞動，擴大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片, 而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括地講, 一塊芯片就成了一臺計算機。它體積小、質(zhì)量輕、價格便宜, 為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。世紀跨越了三個“電” 的時代, 即電氣時代、電子時代和現(xiàn)

13、已進人的電腦時代。不過, 這里的電腦, 通常是指個人計算機, 簡稱機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機, 大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機。顧名思義, 這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路, 即可進行簡單運算和控制。因為它體積小, 通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中, 起著有如人類頭腦的作用, 它出了毛病, 整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在, 這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛, 如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機, 就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效, 常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型” , 如智能型洗衣機等?，F(xiàn)

14、在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品, 不是電路太復(fù)雜, 就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因, 可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。單片機應(yīng)用系統(tǒng)因其優(yōu)異的性能、高可靠性以及成本低廉被廣泛應(yīng)用于航空航天、工業(yè)測控、機器人感覺、數(shù)字信號處理、通信等各個技術(shù)領(lǐng)域， 然而在比較特殊的應(yīng)用系統(tǒng)中， 我們不僅希望單片機系統(tǒng)能夠完成數(shù)據(jù)的采集處理， 而且同時還想知道產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)的時刻， 以便于更詳細地了解和掌握現(xiàn)場情況， 因此為單片機系統(tǒng)增加數(shù)字時鐘將是不可回避的一項新型的工程技術(shù)。隨著科技的發(fā)展和社會的進步，人們對數(shù)字鐘的要求也越來越高，傳統(tǒng)的時鐘已不能滿足人們的需求

15、。多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化，有電子鬧鐘、電子秒表、體溫檢測等等。單片機在多功能數(shù)字鐘中的應(yīng)用已是非常普遍的，人們對數(shù)字鐘的功能及工作順序都非常熟悉。但是卻很少知道它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理。由單片機作為數(shù)字鐘的核心控制器，可以通過它的時鐘信號進行計時實現(xiàn)計時功能，將其時間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機輸出，利用顯示器顯示出來。通過鍵盤可以進行定時、校時功能。輸出設(shè)備顯示器可以用液晶顯示技術(shù)或者數(shù)碼管顯示技術(shù)。數(shù)字電子時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、航站、劇院、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的

16、方便。但隨著時間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生活節(jié)奏越來越快，競爭日益激烈，人們對時間計量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣?？梢哉f時間的準確已成為各行業(yè)安全運行的基礎(chǔ)，如果時間出現(xiàn)誤差而不能及時校正，會造成一系列嚴重的后果和經(jīng)濟損失。1.3課題基本要求本設(shè)計基于單片機技術(shù)原理，以單片機芯片at89s52作為核心控制器，通過硬件電路的制作已經(jīng)軟件程序的編制，設(shè)計制作出一個多功能數(shù)字鐘系統(tǒng)。該時鐘系統(tǒng)主要由時鐘模塊、鬧鐘模塊、顯示模塊、控制模塊組成。系統(tǒng)具有簡單清晰的操作界面，能在4v6v直流電源下正常工作。能夠準確顯示時間，可隨時進行時間調(diào)整，具有鬧鈴時間設(shè)置、鬧鈴開關(guān)功能。設(shè)計以硬件軟件化為指

17、導(dǎo)思想，充分發(fā)揮單片機功能，大部分能通過軟件編程來實現(xiàn)，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。同時，該時鐘系統(tǒng)還具有功耗小、成本低的特點，具有很強的實用性。由于系統(tǒng)所用的元器件較少，單片機被占用的i/o口不多，因此具有一定的可擴展性。2.單片機技術(shù)概述2.1單片機簡介2.1.1單片機發(fā)展狀況為了適應(yīng)嵌入式應(yīng)用的需求，單片微控制器應(yīng)運而生，發(fā)展極其迅速。從70年代至今，單片機發(fā)展成為一個品種齊全，功能豐富的龐大家庭。單片機即單片微型計算機，mcu（micro controller unit），它是微型計算機的一個分支，它是在一塊芯片上集成了cup、ram、rom存儲器、i/o接口等而構(gòu)成的微型計算機。因為

18、它主要應(yīng)用于工業(yè)測控領(lǐng)域，因此，單片機在出現(xiàn)時，intel公司就給單片機取名為嵌入式微控制器（embedded microcontroller）。單片機最明顯的優(yōu)勢，就是可以嵌入到各種儀器設(shè)備中。這一點是巨型機和網(wǎng)絡(luò)不可能做到的。雖然單片機只是一個芯片,但從組成和功能上看,它已具有了微機系統(tǒng)的含義。 由于單片機從功能和形態(tài)來說都是為滿足控制領(lǐng)域應(yīng)用的要求,并且發(fā)展到新一代80c51、m68hc05、m68hcll系列單片機時,在其中著力擴展了各種控制功能,如a/d、pwm、:pca計數(shù)器捕獲/比較邏輯、高速i/0口、wdi等,已突破了微型計算機(microcomputer)的傳統(tǒng)內(nèi)容。所以更準

19、確地反映單片機本質(zhì)的叫法應(yīng)是微控制器(microcontrollermcu),與之相應(yīng),則將通用的計算機稱為微處理器(mpu) 根據(jù)單片機的結(jié)構(gòu)和微電子設(shè)計的特點,應(yīng)用系統(tǒng)中雖然往往僅以單片機為核心,但是它已完全融入應(yīng)用系統(tǒng)之中,故而也有將單片機稱為嵌入式微控制器(embedded microcontroller)，單片機在近三十年的發(fā)展中形成了種類繁多，性能各異的各系列產(chǎn)品，目前對單片機的需求越來越多，要求也越來越高。2.1.2單片機的應(yīng)用單片機的應(yīng)用具有面大量廣的特點。國際上從70年代開始，國內(nèi)自80年代以來，單片機已廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，對各個行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品智能化的更新?lián)Q

20、代起著重要的推動作用。它的應(yīng)用遍及各個領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）單片機在智能儀表中的應(yīng)用：單片機廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測量的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比。（2）單片機在機電一體化中的應(yīng)用：機電一體化是械工業(yè)發(fā)展的方向。機電一體化產(chǎn)品是指集成機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)于一體，具有智能化特征的機電產(chǎn)品，例如微機控制的車床、鉆床等。單片機作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強等優(yōu)點，可大大提高機器的自動化、智能化程度。（3）單片機在實時控制中的應(yīng)用：單片機廣泛地用于各種實時控制系統(tǒng)中。例如，在工業(yè)測控、航

21、空航天、尖端武器、機器人等各種實時控制系統(tǒng)中，都可以用單片機作為控制器。單片機的實時數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。（4）單片機在分布式多機系統(tǒng)中的應(yīng)用：在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機系統(tǒng)。多機系統(tǒng)一般由若干臺功能各異的單片機組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機在這種系統(tǒng)中往往作為一個終端機，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點上，對現(xiàn)場信息進行實時的測量和控制。單片機的高可靠性和強抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。（5）單片機在人類生活中的應(yīng)用：自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、電子玩具

22、、收錄機等家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面。另一方面，單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。3.數(shù)字鐘硬件設(shè)計3.1電路方案選取3.1.1單片機芯片的選擇方案方案一: 采用89c51芯片作為硬件核心，采用flash rom，內(nèi)部具有4kb rom 存儲空間,能于3v的超低壓工作,而且與

23、mcs-51系列單片機完全兼容,但是運用于電路設(shè)計中時由于不具備isp在線編程技術(shù), 當在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。方案二: 采用at89s52,片內(nèi)rom全都采用flash rom；能以3v的超底壓工作；同時也與mcs-51系列單片機完全該芯片內(nèi)部存儲器為8kb rom 存儲空間，同樣具有89c51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞，所以選擇采用at89s52作為主控制系統(tǒng)。3.1.2顯示模塊

24、選擇方案方案一： 采用led數(shù)碼管動態(tài)掃描,led數(shù)碼管價格適中,對于顯示數(shù)字合適,與液晶相比，耗電及體積大與液晶相比，耗電及體積大，接線繁瑣容易弄錯，所以也不用此種作為顯示。方案二： 采用lcd液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣,清晰可見,省了很多麻煩，接線簡單方便，所以在此設(shè)計中采用lcd液晶顯示屏。3.1.3電路最終方案決定綜上各方案所述,對本次設(shè)計方案選定：采用at89s52作為主控制系統(tǒng)；ds1302提供時鐘；ds18b20溫度傳感器；lcd液晶顯示屏作為顯示。電路設(shè)計框圖如下所示at89s52主控制模 塊ds1302時鐘模塊lcd液晶顯示屏顯示模塊

25、鍵盤模塊ds18b20溫度模塊圖3-1系統(tǒng)原理圖3.2系統(tǒng)硬件介紹本電路是由at89s52單片機為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3v超低壓工作；時鐘電路由ds1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶ram的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5v5.5v。采用三線接口與cpu進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或ram數(shù)據(jù)。ds1302內(nèi)部有一個31*8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的ram寄存器。可產(chǎn)生年、月、日、周日、時、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點，同時具有掉電自動保存功能；溫度的采集由ds18b

26、20構(gòu)成；顯示部份由lcd液晶顯示屏顯示。3.2.1 at89s52單片機簡介at89s52是51系列單片機的一個型號，它是atmel公司生產(chǎn)的。at89s52是一個低電壓，高性能cmos 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲單元，功能強大的at89s52單片機可提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。at89c52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3

27、個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，at89s52可以按照常規(guī)方法進行編程,但不可以在線編程(s系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。at89c52有pdip、pqfp/tqfp及plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。圖3-2為at89s52的管腳圖。圖3-2 at89s52的管腳圖vcc : 電源gnd: 地p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個ttl邏輯電平。對p0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，p0口也被

28、作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，p0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。p1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個ttl 邏輯電平。對p1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（p1.0/t2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex）。在flash編程和校驗時，p1口接收低8位地址字節(jié)。p2 口

29、是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個ttl 邏輯電平。對p2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行movx dptr）時，p2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如movx ri）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。p3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口

30、，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個ttl 邏輯電平。對p3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3口亦作為at89s52特殊功能（第二功能）使用， 在flash編程和校驗時，p3口也接收一些控制信號。3.3系統(tǒng)主要單元電路設(shè)計3.3.1單片機主控電路模塊設(shè)計at89s52單片機為40引腳雙列直插芯片,有四個i/o口p0,p1,p2,p3,每一條i/o線都能獨立地作輸出或輸入。單片機的最小系統(tǒng)如下圖所示,18引腳和19引腳接時鐘電路,xtal1接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器

31、的輸入,xtal2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。第9引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路,20引腳為接地端,40引腳為電源端。如下圖所示：圖3-3 主控制系統(tǒng) 3.3.2時鐘電路模塊設(shè)計圖.3-4示出ds1302的引腳排列，其中vcc1為后備電源，vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。ds1302由vcc1或vcc2兩者中的較大者供電。當vcc2大于vcc1+0.2v時，vcc2給ds1302供電。當vcc2小于vcc1時，ds1302由vcc1供電。x1和x2是振蕩源，外接32.768khz晶振。rst是復(fù)位/片選

32、線，通過把rst輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。rst輸入有兩種功能：首先，rst接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，rst提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當rst為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對ds1302進行操作。如果在傳送過程中rsts置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，i/o引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電動行時，在vcc大于等于2.5v之前，rst必須保持低電平。中有在sclk 為低電平時，才能將rst置為高電平，i/o為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。sclk始終是輸入端。 圖3-4 ds1302的連接圖3.3.3時鐘電路原理及說明(1) 時鐘芯片ds1302的工

33、作原理： ds1302在每次進行讀、寫程序前都必須初始化，先把sclk端置 “0”，接著把rst端置“1”，最后才給予sclk脈沖；讀/寫時序如下圖4所示。ds1302的控制字的位7必須置1，若為0則不能把對ds1302進行讀寫數(shù)據(jù)。對于位6，若對程序進行讀/寫時ram=1，對時間進行讀/寫時，ck=0，位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進行讀操作時，該位為1；該位為0則表示進行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。表.2為ds1302的日歷、時間寄存器內(nèi)容：“ch”是時鐘暫停標志位，當該位為1時，時鐘振蕩器停止，ds1302處于低功耗狀態(tài)；當該位為0時，時鐘開始運行

34、?！皐p”是寫保護位，在任何的對時鐘和ram的寫操作之前，wp必須為0。當“wp”為1時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作。(2) ds1302的控制字節(jié)：ds1302控制字節(jié)的高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入ds1302中，位6如果0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取ram數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為0表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出命令字節(jié)的格式如圖所示.表 3-1 命令字節(jié)格式 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 1 r/c a4 a3 a2 a1 a0 r/w(3) 數(shù)據(jù)輸入輸出（

35、i/o）在控制指令字輸入后的下一個sclk時鐘的上升沿時，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sclk脈沖的下降沿讀出ds1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。圖3-5 單字節(jié)傳送操作格式圖3-6 多字節(jié)突發(fā)模式操作格式(4) ds1302的寄存器ds1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為bcd碼形式。 此外，ds1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與ram相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(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

36、兩類：一類是單個ram單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為c0hfdh，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(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個字節(jié)，命令控制字為feh(寫)、ffh(讀)。 表3-2ds1302片內(nèi)各寄存器數(shù)據(jù)格式時鐘/ram 數(shù) 據(jù) 格 式 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 秒：0059 ch 10秒 秒 分：0059 0 10分 分 時：0023 0 0 10小時 小時 日：0131 0 0 10日 日 月：0112 0 0 0 10月 月星期：0107 1 0 0 0 0 星期 年：0107 10年

37、 年 控制 wp 0 0 0 0 0 0 0ram 030 x x x x x x x x3.3.4溫度測量模塊設(shè)計ds18b20是一種用一根信號線與一根返回線來實現(xiàn)互連通信的集成電路芯片。采用這種芯片構(gòu)成的微型局域網(wǎng)系統(tǒng)具有建網(wǎng)速度快、成本低的特點，非常適合現(xiàn)場應(yīng)用。一線數(shù)字溫度計芯片ds18b20就是dallas公司推出的系列一線總線產(chǎn)品之一，它支持dallas觸摸接口，遵循一線協(xié)議，并可以與處理器進行雙向數(shù)字通信，同時性價比也很高，是一種使用起來非常方便的經(jīng)濟型溫度傳感器。ds18b20內(nèi)部電路的核心是一個直接數(shù)字輸出的溫度傳感器。它可將55125 范圍內(nèi)的溫度值按9位、10位、11位、

38、12位的分辨率進行量化，且以上的分辨率都包括一個符號位，因此對應(yīng)的溫度量化值分別是0.5、0.25、0.125、0.0625，即最高分辨率為0.0625，工作電壓范圍為3.05.5。(1) ds18b20 的測溫原理 用ds18b20一線式數(shù)字溫度芯片測量溫度的原理如圖所示。它沒有采用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換原理，如逐次逼近法、雙積分式和算術(shù)等，而是運用了一種將溫度直接轉(zhuǎn)換為頻率的時鐘計數(shù)法，計數(shù)時鐘由溫度系數(shù)很低的振蕩器產(chǎn)生，因而非常穩(wěn)定；而計數(shù)的閘門周期則由溫度系數(shù)很高（即對溫度非常敏感）的振蕩器來決定。 斜坡累加器 預(yù)置 比較器 置頂?shù)蜏囟认到y(tǒng)振蕩器 計數(shù)器置1/清零 =0 溫度寄存器 計數(shù)器高溫度系

39、統(tǒng)振蕩器停止 =0 圖 3-7 溫度測量的原理框圖 計數(shù)器中的預(yù)置值以55時的計數(shù)值為基準，在閘門開放計數(shù)期間，每當計數(shù)值達到0，則溫度寄存器就加，溫度寄存器中的預(yù)置值也以55的測量值為基準。同時計數(shù)器的預(yù)置值還與斜坡累加器電路有關(guān)，該電路用于補償振蕩器對溫度的拋物線特性，因此還要用時鐘脈沖針對這個非線形校正預(yù)置值作計數(shù)操作，直至計數(shù)值達到0為止，如果此時閘門還未關(guān)閉，則再重復(fù)計數(shù)過程。斜坡累加器補償了振蕩器對溫度的非線形特性，從而可以獲得較高的溫度測量分辨率，改變相對于測溫量化級的計數(shù)量大小即可獲得不同的分辨率。(2) ds18b20的測溫過程在測溫時對ds18b20進行操作的步驟如下：a.

40、 初始化（read rom指令，代碼33h），每次對ds18b20進行操作之前都要對其進行初始化，主要目的在于確定溫度傳感器是否已經(jīng)連接到單總線上。b. 查找ds18b20（search rom指令，代碼foh），該指令可使處理器通過排除法來辨別總線上的ds18b20。c.匹配ds18b20（macth rom指令，代碼55h），只有完全符合64位rom序列的ds18b20才能響應(yīng)其后的指令，當然，單點測溫時可以使用skip rom（cc h）指令來跳過這一步。d.發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令（convert 指令代碼44h），發(fā)送該指令后應(yīng)查詢總線上的電平，當電平為高時，溫度轉(zhuǎn)換完成。e.讀取溫度值（r

41、ead scrtchpad指令代碼be h），將該指令發(fā)出后，就可從總線上讀取表示溫度的兩字節(jié)的二進制數(shù)。整個測溫過程中的第45步才是ds18b20進行測溫并將結(jié)果進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換和輸出的過程。ds18b20接收到轉(zhuǎn)換命令（44h）將立刻實施溫度轉(zhuǎn)換,并將結(jié)果存儲到16位便箋式存儲器中，數(shù)據(jù)格式為符號位擴展的二進制補碼，然后用讀便箋式存儲器命令（be h）將所得數(shù)據(jù)順序置于總線上，最低位在前，最高位定義為符號位以表示溫度的正負。ds18b20溫度與數(shù)字輸出典型值的對照表如表所列。表3-3 ds18b20 溫度與數(shù)字輸出的典型值 溫度（） 數(shù)字輸出（二進制） 數(shù)字輸出|（十六進制） +125000

42、0 0111 11011 0000 07d0 +850000 0101 0101 0000 0550 +25.6250000 0001 1001 0001 0191 +10.1250000 0000 1010 0010 00a2 +0.50000 0000 0000 1000 0008 00000 0000 0000 0000 0000 -0.51111 1111 1111 1000 fff8 -10.1251111 1111 0101 1110 ff5e -25.6251111 1110 0110 1111 fe6f -551111 1100 1001 0000 fc90（3）溫度測量模塊的電路圖設(shè)計如圖所示：圖3-8 溫度測量模塊電路3.3.5顯示模塊設(shè)計如圖3-9為lcd顯示模塊，和最小系統(tǒng)上的連線一樣，無需修改。圖3-9 lcd液