基于單片機的多功能數(shù)字電子鐘設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、 學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計（論文）基于單片機的多功能數(shù)字電子鐘設(shè)計 學(xué)生姓名：XX 學(xué) 號：XXXXXX 指導(dǎo)教師：XXXX所在學(xué)院：XXXXXXXX 專 業(yè)：XXXXXXXXXXXXX中國·大慶2014 年 5 月 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名XXX所在班級XXX2010級導(dǎo)師姓名XXX導(dǎo)師職稱副教授論文題目基于單片機的多功能數(shù)字電子鐘設(shè)計題目分類Ö1應(yīng)用與非應(yīng)用類：工程 科研 教學(xué)建設(shè) 理論分析模擬Ö2軟件與軟硬結(jié)合類：軟件硬件軟硬結(jié)合非軟硬件（1、2類中必須各選一項適合自己題目的類型在內(nèi)打）主要研究內(nèi)容及指標(biāo)： 1）顯示年、月、日、星期等日歷相關(guān)信息。通過按鍵

2、設(shè)置年月日和星期，以及定時鬧鐘。2）掉電后時鐘芯片正常運行，重新上電后不用校正時鐘。3）定時時間到達時，蜂鳴器報警。4）實時溫濕度顯示。主要參考文獻：1張開碧,王浩,曾勇斌.基于STC89C52單片機的多功能數(shù)字鐘的設(shè)計J.科學(xué)之友：下旬.20103黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽常用電路模塊制作M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2011階段規(guī)劃：2014年 02月 17 日2014年02月28日 審題，查閱相關(guān)資料完成開題報告2014年 03月 01 日2014年03月15日依據(jù)相關(guān)的資料進行畢業(yè)設(shè)計2014年 03月 16 日2014年03月31日寫畢業(yè)設(shè)計報告2014年 04月 01 日2

3、014年04月23日論文格式審查2014年 04月 23 日2014年05月07日 準(zhǔn)備答辯開題時間完成論文時間專家審定意見：系主任簽字：年 月 日注：1任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫后交給學(xué)生，要求學(xué)生妥善保存。2此任務(wù)書夾于論文扉頁與論文一并裝訂，作為論文評分依據(jù)之。摘要電子鐘是當(dāng)今社會中最主要的計時工具，它廣泛的被應(yīng)用在電腦，手機，和其他社會生活的各個方面，和所有要求時間的場所。 20世紀(jì)90年代，電子技術(shù)的飛速成長推動了現(xiàn)代電子商品的發(fā)展，電子產(chǎn)品已經(jīng)深入社會的各個領(lǐng)域，為社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的發(fā)展提供了強大的動力，電子技術(shù)的發(fā)展如今越來越快，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代的節(jié)奏更快。

4、在當(dāng)今社會，人們越來越重視時間，生活節(jié)奏越來越快，時間就是金錢。時間如果不準(zhǔn)確，會對那些需要精確時間的人帶來極大的麻煩。本設(shè)計的核心元件是STC89C52，LCD12864液晶模塊、DHT11溫濕度感應(yīng)模塊、DS1302時間模塊及按鍵模塊組成。本設(shè)計實現(xiàn)了萬年歷的基本功能，顯示年、月、日、時、分、秒、星期，溫濕度而且可以整點報時，鬧表功能，無源時鐘芯片再接一個3V電源，掉電后能正常工作，重新上電后不用調(diào)整時間。整個設(shè)計具有操作簡單，性價比高，環(huán)保無噪音，低功耗等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：電子時鐘 單片機 DS1302 DHT11ABSTRACTDigital electronic cl

5、ock is one of the main timing tool in the modern world, widely used cell phones, computers, cars and so on all aspects of social life, and the time require

6、d for the occasion. 20th century, electronic technology gained rapid development, driven in its modern electronics into almost all areas of society, a strong impetus to the development of the social productive forces and social improvement in the level of information, but also to

7、 modern electronic products further improve the performance, product upgrading faster and faster pace.Modern life more and more attention from the concept of time, time and money can be said to equate. For those who are very strict on time and accurate grasp of people and things, time is not accurat

8、e will bring great trouble.This design uses AT89S52 micro-controller as the core component, attached above power-on reset circuit, crystal oscillator circuit, LCD12864B liquid crystal display modules, DHT11 temperature and humidity sensor module, DS1302 t

9、ime module and key tone circuit. The design and implementation of the basic functions of the calendar, year, month, day, hour, minute, second, day, temperature and humidity but also the whole point timekeeping, alarm clock function, followed by a clock chip passive 3V power supply can power dow

10、n after working properly, do not adjust the time after power outages. The whole design is simple, cost-effective, environmentally friendly no noise, low power consumption.Keywords:Electronic Clock MCU DS1302 DHT11目錄摘要IABSTRACTII前言V1 緒論11.1電子時鐘的研究背景11.2電子時鐘的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12 元件介紹32.1單片機STC89C5232.2實時時鐘芯片DS13

11、0252.3溫濕度傳感器DHT1172.4液晶顯示屏LCD1286482.5本章小結(jié)83 總體方案93.1系統(tǒng)的設(shè)計思路93.2系統(tǒng)硬件描述93.3系統(tǒng)軟件描述103.4設(shè)計流程103.5本章小結(jié)104 系統(tǒng)硬件架構(gòu)114.1單片機最小系統(tǒng)114.2時鐘模塊134.3溫濕度傳感器模塊134.4液晶顯示模塊134.5按鍵模塊144.6蜂鳴器報警模塊144.7本章小結(jié)155 軟件設(shè)計165.1 軟件設(shè)計總體說明165.2系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計165.3系統(tǒng)程序設(shè)計（見附錄）205.4本章小結(jié)20結(jié)論21參考文獻22致謝23附錄一24附錄二25前言近年來，電子產(chǎn)品的成長越來越快，社會競爭也更劇烈，人們對

12、電子時鐘的要求更高了。對于任何一個人，時間都很寶貴，事物的繁忙性和繁雜性常常使人們忽略了時間的流逝，忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。如果事情一旦是重要的，一時的延誤可能造成大禍。生活中處處離不開電子鐘，無論走到哪里，人們都希望能夠一眼看到時間。并且人們希望看到時間的方式能更直接，準(zhǔn)度更靠得住，性價比更高。除此之外，因為對社會責(zé)任的更多承當(dāng)，人們要求所策劃的商品能夠形成盡可能少的垃圾、能夠消耗盡可能少的能量。因此人們對時鐘的又有了體積小、功耗低的要求。傳統(tǒng)的機械鐘表由于做工的高精細要求，造價的昂貴，材料的限制，時間指示精度的限制，使用壽命方面，以及其它方面的限制，已不

13、能滿足人們的需求。另外，電子鐘發(fā)展越來越快，人們的需求也相應(yīng)的越來越高，這就促成了新型電子鐘的產(chǎn)生。單片機的利用在不斷地走向深入的過程中，因為它性能強，功耗低，價格廉價，工作可靠，使用很方便，所以常常作為控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，在自動控制系統(tǒng)中常常應(yīng)用，作為一個核心元件，按照詳細的電路圖實現(xiàn)整體的功能。單片機的應(yīng)用從根本上改變了老式控制系統(tǒng)的設(shè)計思路和設(shè)計方案。原來的大部分需要通過模電數(shù)電實現(xiàn)的功能，如今已經(jīng)可以全部應(yīng)用單片機通過軟件控制的方式實現(xiàn)。在單片機模塊中，經(jīng)常用到的就是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種利用單片機和時鐘芯片結(jié)合應(yīng)用數(shù)字電路的電子設(shè)備，比老式時鐘的準(zhǔn)確度更高，視覺上更直觀，工作壽命更長。

14、電子鐘在家庭居室、車站和廣場等公共場所利用愈來愈廣泛，給人們的日常行為帶來極大的便利，本設(shè)計采用STC89C52作為主控制器，加上相應(yīng)的電路模塊以達到減小帶給人們的麻煩的目的。1 緒論1.1電子時鐘的研究背景20世紀(jì)90年代，隨著科技的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品已經(jīng)在我們的生活中隨處可見，更新?lián)Q代也越來越快。電子鐘作為我們每個人都不可缺少的的物品更是快速的發(fā)展了起來，功能和外觀上都發(fā)生了巨大的改變。多功能電子時鐘不但具有傳統(tǒng)鐘表的作用，而且可以檢測溫濕度。溫濕度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，溫濕度采集系統(tǒng)是由感濕元件和測溫元件還有一個高性能單片機組成，單片機必須具有A/D采集模塊。因為擬信號必需通過A/D轉(zhuǎn)

15、換關(guān)鍵數(shù)字信號后才能與單片機進行交流。數(shù)字電子鐘通過數(shù)字電路實現(xiàn)對時間顯示，在家庭，商場，學(xué)校等公共場合用處較多，是人們平常不可或缺的必需品，因為集成電路的成長和石英晶體振蕩器的普遍應(yīng)用，練習(xí)時鐘的精度遠遠高于老式鐘表。因此，研究數(shù)字時鐘及擴大其應(yīng)用，有著非常實際的意義。1.2電子時鐘的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀電子鐘發(fā)明以來，為人們的日常生活帶來了翻天覆地的變化。而電子鐘的準(zhǔn)度對于大多數(shù)人來說是至關(guān)重要的，時間的誤差可能會造成非常嚴(yán)重的后果和經(jīng)濟損失。電子鐘的設(shè)計方法有很多，可以用集成電路，也可以用時鐘芯片以及其他元件，還可以通過對單片機匯編語言實現(xiàn)。其中，第三種方法電路簡單修改功能方便。單片機為系統(tǒng)的

16、中樞，數(shù)據(jù)輸出以后用顯示器顯示出來。再加上鍵盤模塊來調(diào)節(jié)時間。溫度和濕度最基本的環(huán)境參數(shù)，日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要檢測溫度，應(yīng)用DHT11溫濕度傳感器即經(jīng)濟又方便。美國DALLAS公司開發(fā)的DS1302是一種高性能、低功耗的時鐘芯片，內(nèi)部含有31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU同步通信，并可采用突發(fā)方式可以有多個字節(jié)的時鐘信息和RAM數(shù)據(jù)被一次傳送。時鐘供給秒、分、時、日、月和年，一個月小于31天時可以主動調(diào)劑，且具備閏年抵償功效。溫濕度的檢測與節(jié)制是工業(yè)出產(chǎn)過程當(dāng)中比力典范的利用之一，跟著傳感器在出產(chǎn)和糊口中的加倍普遍的利用。為確保平日做事的順利，重要問題是增強出產(chǎn)車間內(nèi)溫度與

17、濕度的監(jiān)測任務(wù)，但傳統(tǒng)的方式過于粗拙，經(jīng)由過程人工舉行檢測，對不符合溫度和濕度請求的庫房舉行透風(fēng)、去濕和降溫等任務(wù)。這類人工測試方式費時吃力、效力低，且測試的溫度及濕度偏差大，隨機性大。溫濕度傳感器有電阻式濕敏元件、電容式濕敏元件，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，要長期暴露在待測環(huán)境中濕敏元件，其測量精度及長期穩(wěn)定性很容易被污染而影響。目前，溫濕度的測量技術(shù)在常溫條件下已經(jīng)很成熟，而且正在更加快速的發(fā)展。但人們對它的期望越來越高，要為現(xiàn)代人提供更好的更便利的舉措措施就需要從單片機入手，統(tǒng)統(tǒng)向著數(shù)字化，智能化的目的成長。

18、在成長過程當(dāng)中，以單片機為焦點的溫濕度控制系統(tǒng)成長為體積小、操縱簡略、量程寬、機能不變、丈量精度高，等諸多長處在生產(chǎn)的方方面面實現(xiàn)著至關(guān)重要的角色。在日常生活和自動控制系統(tǒng)中，時常會遇到對時間和溫濕度實時監(jiān)控的需求。這就給具有多種功能的時鐘提供了市場，也有了市場開發(fā)的前景。本文給出了一種基于單片機實現(xiàn)帶溫度檢測的電子時鐘的設(shè)計方法和實現(xiàn)過程。2 元件介紹2.1單片機STC89C521.STC89C52功能特點STC89C52是一種低電壓，高性能COMOS8的微處理器，具有8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器，俗稱單片機。采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制作該器件。無需編程器，表1給出了其

19、主要功能。表1 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能2.STC89C52各管腳介紹STC89C52各管腳如圖1所示。圖1 STC89C52的PDIP管腳封裝主電源引腳(2根)VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源VSS(Pin20)：接地線外接晶振引腳(2根)XTAL0(Pin18)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL1

20、(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端控制引腳(4根)ALE/(Pin30)：地址鎖存允許信號(Pin29)：外部存儲器讀選通信號/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。可編程輸入/輸出引腳(32根)P0口(Pin39Pin32)：P0端口是一個8位三態(tài)雙向I/O端口，在訪問外部存儲器時，它是分時作低8位地址線和8位雙向數(shù)據(jù)總線用。P1口(Pin1Pin8)：P1端口帶內(nèi)部上拉電作為輸入時，端口鎖存器置1阻的8 位雙向部信號電流。P1端口能I/O端當(dāng)P1端口作為輸口。拉低的引腳會輸出一個對P1每一個端口它的寫1時，P1

21、端口被內(nèi)都可定義為輸入或輸出線，其中P1.0、P1.1兼有部的上拉電阻拉為高電平，這時可以作為輸入口。入端口時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL負載，引腳特殊的功能。P1引腳第二功能P1.0 ：定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入，時鐘輸出P1.1 ：定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制P1.5 ：MOSI（在線系統(tǒng)編程時用到）P1.6 ：MISO（在線系統(tǒng)編程時用到）P1.7 ：SCK（在線系統(tǒng)編程時用到）P2口(Pin21Pin28)：當(dāng)作為一般I/O使用時，可直接連外部I/O設(shè)備，能驅(qū)動4個LSTTL負載。P3口(Pin10Pin17)：P3端口當(dāng)作為

22、輸入時（第所示。在f功能口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位準(zhǔn)雙向I/O 端口部拉低的P3端口會因為內(nèi)部電阻上拉而輸出電流。P3口亦作為STC89C52特殊P3二功能）使用，如下端口寫入1時部上拉電阻拉為高電平，可用做輸入口，P3端口被內(nèi)lash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。端口引腳，第二功能：P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 (外中斷0)P3.3 (外中斷1)P3.4 TO(定時/計數(shù)器0)P3.5 T1(定時/計數(shù)器1)P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)2.2實時時鐘芯片DS13021.DS1302時鐘芯片簡

23、介DALLAS公司推出了DS1302時鐘芯片，芯片的內(nèi)部含有31字節(jié)靜態(tài)RAM，串行接口能夠與單片機進行通信。秒、分、時、日、星期、月、年的信息由日歷電路輸出，自動調(diào)整可以改變每個月的天數(shù)和閏年的天數(shù)。單片機與DS1302能通信，簡單地通過采用同步串行的方式來進行，需要用三根I/O線：串行時鐘（SCLK）、復(fù)位（）、I/O數(shù)據(jù)線。時鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達31字節(jié)的字符組方式通信。功耗非常低當(dāng)DS1302工作時，功耗小于1mW就可以保持數(shù)據(jù)和時鐘信息。2.DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2 DS1302封裝圖 DS1302的外部引腳功能說明如表2所示：表2 引腳功能說明引腳功能X1，X23

24、2.768kHz晶振引腳GND地復(fù)位I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出SCLK串行時鐘VCC1電池引腳VCC2主電源引腳移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實時時鐘以及RAM組成了DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)被分為兩種，對于單片機的程序來說，就是一種，沒有區(qū)別，就是進行讀寫操作對特定的地址。DS1302有兩個電源引腳，一個與單片機相同的5V電壓VCC引腳，還有一個充電電源引腳，這是為了保證DS1302在掉電時能夠正常工作，而重新上電后不用再調(diào)整時間。3.DS1302的工作原理DS1302工作時，讀操作數(shù)據(jù)，為了對任何數(shù)據(jù)傳送進行初始化，需要將復(fù)位腳（）置為高電平時輸出且將8位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時

25、鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，把命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期可以訪問，寫操作時輸出數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8，前8位指定訪問地址，（8位地址+8位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為8加最多可達248的數(shù)據(jù)。4.DS1302的寄存器和控制命令對DS1302的操作就是對其內(nèi)部寄存器的操作，DS1302內(nèi)部共有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以外的寄存器。日歷、時間寄存器及控制字如表3所示：表3 日

26、歷、時鐘寄存器與控制字對照表寄存器名稱76543211RAM/CKA4A3A2A1A0秒寄存器1000000分寄存器1000001小時寄存器1000010日寄存器1000011月寄存器1000100星期寄存器1000101年寄存器1000110寫保護寄存器1000111慢充電寄存器1001000時鐘突發(fā)寄存器10111112.3溫濕度傳感器DHT111.DHT11簡介DHT11數(shù)字溫濕度傳感器能夠直接輸出數(shù)字信號，因為內(nèi)含單片機具有A/D模塊，直接把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，具有非常高的可靠性與出色的穩(wěn)定性。傳感器由一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。體積小，

27、功耗小，傳輸信號距離可以達到20米以上，具有4針單排引腳，連接方便。2.電源引腳DHT11的供電電壓為35.5V。上電后，如果要越過不穩(wěn)定狀態(tài)需要等待1s，在此期間無需發(fā)送任何指令。2.4液晶顯示屏LCD12864LCD12864簡介：12864LCD顯示屏帶有中文字庫，分辨率是128×64。連接簡單可以顯示圖形，工作電壓低，功率消耗低。由該模塊組成的液晶表現(xiàn)方案與同范例的圖形點陣液晶表現(xiàn)模塊比擬，硬件電路布局或表現(xiàn)法式都要簡練很多，且該模塊的價錢也略低于不異點陣的圖形液晶模塊。2.5本章小結(jié)本章主要介紹了系統(tǒng)主要元件的基本特性，引腳功能。充分的了解各元件的工作原理以更好的實現(xiàn)整體效

28、果。3 總體方案3.1系統(tǒng)的設(shè)計思路本次方案完成電子時鐘年、月、日、時、分、秒的表現(xiàn)及環(huán)境溫度檢測等功效的基礎(chǔ)上完成按時鬧鐘的功效。由于DS1302時鐘芯片無源，再加上一個電源才能在斷電情況運行十年以上不丟失數(shù)據(jù)，重新上電后也不需要校正時鐘。硬件電路包括單片機最小系統(tǒng)電路、DS1302實時時鐘芯片電路模塊、LCD12864液晶顯示模塊、按鍵模塊、DHT11溫濕度傳感器模塊、蜂鳴器報警電路模塊；軟件部分則是應(yīng)用例如C語言的編程實現(xiàn)對時鐘芯片進行時間數(shù)據(jù)的讀和寫，時間顯示是通過液晶顯示程序?qū)崿F(xiàn)的，通過按鍵操作實現(xiàn)功能的轉(zhuǎn)換和屏幕的切換。3.2系統(tǒng)硬件描述基于單片機系統(tǒng)的電子時鐘基本結(jié)構(gòu)框圖如圖3所

29、示：圖3 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)所需要的器件包括單片機STC89C52芯片一塊，實時時鐘芯片DS1302一塊，溫濕度傳感器DHT11一塊，液晶顯示屏LCD12864一塊，蜂鳴器一個，11.059mHZ的晶振一個，排針排線若干組，電容電阻若干，導(dǎo)線若干，發(fā)光二級管一個，三極管一個，按鈕5個。3.3系統(tǒng)軟件描述主要功能有三個，都由系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。時鐘芯片實現(xiàn)年、月、日、時、分、秒、星期顯示、鬧鐘功能；溫濕度測量部分實現(xiàn)環(huán)境溫濕度測量及顯示；鍵盤部分主要為時鐘和鬧鐘設(shè)置；功能整體程序流程框圖如圖4所示。圖4 功能整體流程框圖3.4設(shè)計流程設(shè)計流程主要是先閱讀各種與設(shè)計有關(guān)的文獻，確定主要思路畫出電路圖

30、。在用PROTEL DXP制圖，PCB制板自動布線，如果電氣檢查無誤，購買元件，連接到各個模塊結(jié)合軟件進行調(diào)試。3.5本章小結(jié)本章介紹的的主要內(nèi)容是系統(tǒng)的原理，功能的流程。系統(tǒng)由單片機基本系統(tǒng)，溫濕度采集模塊，時鐘模塊，報警模塊，按鍵模塊。為了更好實現(xiàn)各模塊的功能，對多個方案比較確定方案。然后對硬件和軟件分別描述。4 系統(tǒng)硬件架構(gòu)描述系統(tǒng)的硬件構(gòu)架用的是分塊描述的方式。分塊描述就是把系統(tǒng)分為各個能夠單獨工作又可以互相合作的模塊，將復(fù)雜難懂軟件程序及其電路分解，使設(shè)計容易化。本設(shè)計的電路模塊可以分為液晶顯示模塊，單片機最小系統(tǒng)模塊，時鐘模塊，溫濕度傳感器模塊，按鍵模塊，蜂鳴器報警模塊。4.1單片

31、機最小系統(tǒng)1.晶振電路最小系統(tǒng)晶振電路如圖5所示。圖5 晶振電路圖晶振電路的主要功能是為單片機提供一個穩(wěn)定的頻率，沒有了晶振電路單片機就無法正常工作。單片機的時鐘具有兩種工作模式，即片內(nèi)時鐘和片外時鐘模式。2.復(fù)位電路最小系統(tǒng)復(fù)位電路如圖6所示。圖6 復(fù)位電路圖CPU和系統(tǒng)中的其它部件都需要處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個初始狀態(tài)開始工作，這就需要單片機的復(fù)位電路來實現(xiàn)。使只要單片機的復(fù)位端RST保持高電平，單片機便保持復(fù)位狀態(tài)。單片機通常采用上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。3.最小系統(tǒng)整體圖最小系統(tǒng)整體電路如圖7所示。圖7 最小系統(tǒng)電路圖4.2時鐘模塊本設(shè)計中的DS1302芯片SCLK,I/O,

32、CE引腳分別與STC89C52芯片的P1.0，P1.1，P1.2口相連接，VSS引腳接地。時鐘模塊電路如圖8所示。圖8 時鐘模塊電路圖4.3溫濕度傳感器模塊溫濕度傳感器DHT11的接法很簡單，它的DATA引腳與STC89C52芯片的P2.6引腳相連接，VSS引腳接地。溫濕度傳感器模塊電路如圖9所示。圖9 溫濕度傳感器模塊4.4液晶顯示模塊12864LCD顯示屏帶有中文字庫，分辨率是128×64。連接簡單可以顯示圖形，工作電壓低，功率消耗低。由該模塊組成的液晶表現(xiàn)方案與同范例的圖形點陣液晶表現(xiàn)模塊比擬，硬件電路布局或表現(xiàn)法式都要簡練很多，液LCD12864的DB0-DB7引腳與STC8

33、9C52芯片的P0口相接，而控制引腳RS，R/W，E，CS1，CS2，/RES則分別接P2.0P2.5，VSS引腳接地。液晶顯示模塊電路如圖10所示。圖10 液晶顯示模塊4.5按鍵模塊四個按鍵key1-key4也接到STC89C52芯片的P1.4-P1.7起到調(diào)節(jié)時間日期等功能，VSS引腳接地。四個按鍵中S2為上調(diào)鍵，S3為下調(diào)鍵，S4為返回鍵，S5為設(shè)置鍵。按鍵模塊電路如圖11所示。圖11 按鍵模塊4.6蜂鳴器報警模塊蜂鳴器報警模塊的用處是當(dāng)時間為預(yù)定時間時發(fā)出響聲。這個模塊用PNP三極管把蜂鳴器的電流放大，基極通過200歐姆電阻與單片機STC89C52的閑置引腳P3.6相連接，集電極接地，

34、發(fā)射極蜂鳴器。 報警模塊電路如圖12所示。圖12 報警模塊4.7本章小結(jié)本章介紹了系統(tǒng)的各個硬件部分，其中對液晶模塊、溫濕度傳感器模塊、時間模塊、按鍵電路和報警模塊進行了逐一介紹，明白了各電路與單片機是怎樣連接的，還有各電路的自身的電路結(jié)構(gòu)和特點。下面對本設(shè)計的軟件部分進行介紹，實現(xiàn)軟硬件的結(jié)合。5 軟件設(shè)計5.1 軟件設(shè)計總體說明程序的編寫編譯在Keil Uvision3軟件中完成。首先對STC89C52、DS1302、LCD12864、DHT11進行初始化，日歷和溫濕度信息通過LCD12864顯示出來，當(dāng)前時間與設(shè)定的鬧鐘時間相同后，LCD12864上顯示的時間停止，但實際上芯片內(nèi)部的時間

35、仍然在走。時鐘芯片向單片機發(fā)出中斷請求，單片機通過報警模塊進行警報，此時，若按下四個按鍵中的任意一個，報警停止，LCD12864顯示的時間繼續(xù)精確顯示。系統(tǒng)中有四個按鍵，即：上調(diào)鍵S2、下調(diào)鍵S3、返回鍵S4、設(shè)置鍵S5。按下S5鍵，系統(tǒng)進入設(shè)置狀態(tài)，再按下S5鍵可在除了溫濕度外的項目，如年、月、日、時、分、秒、星期、鬧鐘上停留，此時再按下上調(diào)鍵S2即可進行加一操作，按下下調(diào)鍵S3即可進行減一的操作，按下S4鍵退出調(diào)整。5.2系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計1. 主程序流程見圖13主程序的主要功能是負責(zé)對系統(tǒng)的溫濕度檢測、顯示溫濕度以及時間、檢測報警等。圖13 主程序流程圖2.液晶模塊流程圖如圖14液晶模塊

36、的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。液晶顯示了時間和日期（陽歷和農(nóng)歷），溫濕度等信息。圖14 液晶模塊流程圖3.溫濕度模塊流程圖如圖15溫濕度傳感器是系統(tǒng)設(shè)計的主要環(huán)節(jié)，它實時監(jiān)測環(huán)境的溫濕度。測量范圍： 濕度2090%RH， 溫度050測量精度： 濕度+-5%RH， 溫度+-2分 辨 率： 濕度1%RH， 溫度1圖15 溫濕度模塊流程圖4.報警模塊如圖16圖16 報警模塊流程圖5.3系統(tǒng)程序設(shè)計（見附錄二）5.4本章小結(jié)本章說明了計劃的首要軟件流程，然后對各個模塊進行了流程圖的解釋，經(jīng)由過程流程圖可以領(lǐng)會到本計劃的編程思路，而且寫出詳細的代碼法式，然后實現(xiàn)了軟硬件的連系，完

37、成最后的計劃。結(jié)論1.本文的主要工作和成果設(shè)計運用了單片機STC89C52為主控元件，配合無源時鐘芯片DS1302，顯示電路采用了LCD12864，溫濕度采集則應(yīng)用了DHT11。主要工作和成果如下：（1）介紹了單片機為核心的時鐘電路設(shè)計流程，對多功能數(shù)字電子鐘的應(yīng)用進行了討論。（2）對DS1302時鐘芯片的基本原理、特性做了一個整體的介紹。對單片機管腳特性，軟硬件資料有了深入了解。（3）在系統(tǒng)的軟件仿真調(diào)試中，運用了PROTEL等軟件；學(xué)習(xí)了軟件的基本操作，掌握了程序的編譯過程、電路圖的繪制過程。（4）課題設(shè)計取得了較好的效果，達到了課題的基本要求。2.課題設(shè)計中不足及其展望本設(shè)計主要研究單片

38、機與時鐘芯片結(jié)合控制，從軟硬件上對單片機和時鐘芯片有了更進一步的認識。時鐘除了能夠顯示基本日期時間功能外，還能夠顯示、設(shè)置鬧鐘。這些功能在工業(yè)監(jiān)測控制系統(tǒng)中起到定時、監(jiān)控作用，再加上影像數(shù)據(jù)的實時記錄功能會更好。因此，多功能電子鐘在未來的農(nóng)業(yè)方面會有更大的作用，希望以后會完善。參考文獻1王云濤,王楠.淺談多功能數(shù)字鐘的設(shè)計J.山東電力高等專科學(xué)報.20052趙琳,王璐,閔莉.基于單片機的時鐘校時系統(tǒng)設(shè)計J.科技廣場.20093濕度傳感器的發(fā)展趨勢J,自動化信息.20054徐瑋,彭敏芳,魏巍,戴婧.輕松學(xué)PIC之DS1302時鐘篇J.電子制作.20105莊建清,徐瑋.51單片機綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)-DS

39、1302時鐘應(yīng)用篇J.電子制作.20086高文平,陸斌,劉杰云,李權(quán).基于CAN總線的溫濕度測量裝置設(shè)計J.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù).20117陳忠平.51單片機C語言程序設(shè)計經(jīng)典案例M.電子工業(yè)出版社.20128劉寶元，張玉虹，姜旭，段存麗.基于單片機的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計D.國外電子測量技術(shù)，20099張開碧,王浩,曾勇斌.基于STC89C52單片機的多功能數(shù)字鐘的設(shè)計D.科息.201010李平.單片機入門與開發(fā)M.200811閆玉德、俞紅.MCS-51單片機原理與應(yīng)用（C語言版）M.機械工業(yè)出版社12液晶顯示器的數(shù)字電子鐘設(shè)計J.科學(xué)之友：下旬.201014陳洪財.基于單片機的模塊化教學(xué)研究N.電氣電子

40、教學(xué)學(xué)報.201015包國彬,張建民,劉嬴.復(fù)位電路的設(shè)計與分析J.光電技術(shù)應(yīng)用.200516張開碧,王浩,曾勇斌.基于STC89C52單片機的數(shù)字鐘的設(shè)計J.科學(xué)之友：下旬.201018黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽常用電路模塊制作M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.201120Tom R.Watt .Cooling our tomorrows economicallyJ.ASHRAE Journal.21Army Kayla. Improving efficiency in existing chillers with optimization technologyM.ASHRAE Jour

41、nal.22Olton W. Instrumentation&process measurement. Long-man Scientific&Technical.J.199123Vizimuller. RF design guide-systems, circuits, and equations M. Boston：Artech House，1995.致謝大學(xué)四年的生活將結(jié)束，在那之前我們都必須得完成我們在大學(xué)期間的最后一份作業(yè)畢業(yè)設(shè)計，高興的是我在今天完成了作業(yè)。在此，我要對老師，同學(xué)，學(xué)校，家人表達最誠摯的感謝。首先要提到的是我的導(dǎo)師XXX老師，XXX老師是我大學(xué)期間接

42、觸非常多的老師，XXX老師的教學(xué)方式熱情活潑，并且非常體諒學(xué)生，對學(xué)生負責(zé)，工作認真嚴(yán)謹。盡管XXX老師平時自己也有教學(xué)上的任務(wù)，每天都非常忙，但她對我的畢業(yè)設(shè)計一點也沒有省心，每個環(huán)節(jié)老師都盡心盡力的幫助我，XXX老師都會盡可能的監(jiān)督我去好好完成。在此，謹對有高度責(zé)任心的XXX老師致以最崇高的謝意。我還要感謝XXX的每一位老師，他們教會我們許多專業(yè)方面的知識，還教會我們?yōu)槿颂幨碌牡览?。同學(xué)們也給了我很大的幫助，畢業(yè)設(shè)計這樣的任務(wù)對我來說是極大的考驗，班級同學(xué)對我提供了很大的幫助，我的能力相對較差，沒有他們耐心的幫助我一定沒有辦法完成設(shè)計任務(wù)。最后母校四年來提供給我的優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù)和生活，所有

43、老師的認真教學(xué)，是你們豐富了我的知識。還要感謝父母親對我學(xué)習(xí)生活上的關(guān)心，你們是我永遠堅強有力的后盾。附錄一原理圖附錄二程序清單/*-黃歷電子智能時鐘程序單 片 機：STC89C52RC晶 振：12MHz時鐘芯片：DS1302液 晶 屏：LCM-12864-ST7920功能描述: 大數(shù)字顯示時間;能顯示農(nóng)歷、溫濕了度和設(shè)置鬧鈴;有整點報時功能 紅外遙控和按鍵都能設(shè)置時間和鬧鈴說 明：LCD12864使用并口連接方式,PSB、RST接高電平修改日志：-*/*-頭文件-*/#include <reg52.h>#include <intrins.h>#include &quo

44、t;LCD12864.h"#include "DS1302.h"#include "nongli.h"#include "displaytime.h"#include "zk.h"#include "bell.h"#include "HW.H"#include "delay.h"#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*-定義按鍵-*/sbit K1 = P14; /K1-設(shè)置sb

45、it K2 = P15; /K2-確認、返回sbit K3 = P16; /K3-加sbit K4 = P17; /K4-減/K5=P14,K5-控制鬧鐘的打開與關(guān)閉,在"hw.h"中定義/*-函數(shù)聲明-*/ void ds_w0(void);void ds_w(void);void Conver_week(bit c,uchar year,uchar month,uchar day);/*-定義全局變量-*/bit w=0; /調(diào)時標(biāo)志位unsigned char yy,mo,dd,xq,hh,mm,ss,month_moon,day_moon,week,tiangan,

46、dizhi,moontemp1,moontemp2;/定義時間映射全局變量（專用寄存器）signed char address,item,item0,max,mini;unsigned char clk_ala2=0x00,0x00;/鬧鐘數(shù)據(jù)存放初,始值為00:00unsigned char hour,minute,time;/用于鬧鈴的設(shè)置/*-日期、時間設(shè)置函數(shù)-*/void tiaozheng(void)yy = read_clock(0x8d);/調(diào)用1302時鐘數(shù)據(jù)中的年數(shù)據(jù)，從地址0x8d中mo = read_clock(0x89);/調(diào)用1302時鐘數(shù)據(jù)中的月數(shù)據(jù)，從地址0x8

47、9中dd = read_clock(0x87);/從1302芯片中讀取日數(shù)據(jù)，從地址0x87中week = read_clock(0x8b);/從1302芯片中讀取星期數(shù)據(jù)，從地址0x8b中/-lcm_w_test(0,0x80);lcm_w_word("20");/顯示內(nèi)容字符20lcm_w_test(1,(yy/16)+0x30);/函數(shù)參數(shù)1，代表本行寫數(shù)據(jù)，YY/16+0X30得出年十位數(shù)字的顯示碼地址，送顯示lcm_w_test(1,yy%16+0x30);/函數(shù)lcm_w_word("年");/-lcm_w_test(1,(mo/16)+0x

48、30);lcm_w_test(1,mo%16+0x30);/與16取余數(shù)，得到月份的個位數(shù)，加0x30得到該數(shù)字的液晶內(nèi)定顯示碼送顯示lcm_w_word("月");/調(diào)用字符顯示函數(shù)，顯示文字 月/-/*lcm_w_test(0,0x88);/第一個參數(shù)0，表示本行寫入LCM的是指令，指定顯示位置88H（第三行左端）lcm_w_word("星期");/調(diào)用字符顯示函數(shù)，顯示文字 星期lcm_w_test(1,mo%16+0x30);/與16取余數(shù)，得到月份的個位數(shù)，加0x30得到該數(shù)字的液晶內(nèi)定顯示碼送顯示*/-lcm_w_test(1,(dd/16)

49、+0x30);lcm_w_test(1,dd%16+0x30);/第一個1參數(shù)，表示本行寫數(shù)據(jù)，日數(shù)據(jù)與16取余得個位數(shù)，加0x30得到顯示碼lcm_w_word("日");/顯示字符 日/-if(read_clock(0x85) != hh)/如果程序中的小時與1302芯片中的不同，hh = read_clock(0x85);/刷新程序中的小時數(shù)據(jù)lcm_w_test(0,0x91);/第一個參數(shù)0，表示本行寫入LCM的是指令，指定顯示位置88H（第三行左端）lcm_w_test(1,(hh/16)+0x30);/顯示十位lcm_w_test(1,hh%16+0x30);

50、/顯示個位lcm_w_word("時");/-if(read_clock(0x83) != mm)/如果1302芯片中的分鐘數(shù)據(jù)與程序中的分鐘變量不相等mm = read_clock(0x83);/刷新程序中的分鐘數(shù)據(jù)lcm_w_test(1,(mm/16)+0x30);/向液晶寫數(shù)據(jù)，顯示分鐘的十位數(shù)lcm_w_test(1,mm%16+0x30);/向液晶寫數(shù)據(jù)，顯示分鐘的個位數(shù)lcm_w_word("分");/-if(read_clock(0x81) != ss)/如果1302芯片中的分鐘數(shù)據(jù)與程序中的秒鐘變量不相等(0x81為讀秒數(shù)據(jù)0x80為寫

51、秒數(shù)據(jù))ss = read_clock(0x81);/刷新程序中的秒鐘數(shù)據(jù)lcm_w_test(1,(ss/16)+0x30);/向液晶寫數(shù)據(jù)，顯示分鐘的十位數(shù)lcm_w_test(1,ss%16+0x30);/向液晶寫數(shù)據(jù)，顯示分鐘的個位數(shù)lcm_w_word("秒");/=顯示鬧鐘的設(shè)置時間=hour=clk_ala0;/取出上一次的鬧鐘小時值minute=clk_ala1; /取出上一次的鬧鐘分鐘值lcm_w_test(0,0x88);lcm_w_word("鬧鐘-");/-lcm_w_test(1,(hour/10)+0x30);/顯示小時十位lcm_w_test(1,(hour%10)+0x30);/顯示小時個位/- lcm_w_word(":");/-lcm_w_test(1,(minute/10)+0x30);/顯示分鐘的十位lcm_w_test(1,(minute%10)+0x30);/顯示分鐘的個位/-lcm_w_word("-");/*/被調(diào)數(shù)據(jù)加一或減一，并檢查數(shù)據(jù)范圍，寫入