基于單片機(jī)的電子鐘的課件

——基于單片機(jī)的電子鐘的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯——基于單片機(jī)的電子鐘的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯CompanyLogo2系統(tǒng)總體方案3硬件設(shè)計(jì)4軟件設(shè)計(jì)5總結(jié)

1設(shè)計(jì)意義與研究背景CompanyLogo2系統(tǒng)總體方案3硬件設(shè)計(jì)4軟件設(shè)計(jì)52CompanyLogo1.設(shè)計(jì)意義與研究背景

隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，單片機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)的個(gè)人領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。單片機(jī)以體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、家用電器、通信設(shè)備、信息處理、尖端武器等各種測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭。

而電子鐘作為電子類小設(shè)計(jì)不僅是市場(chǎng)上的寵兒，也是是單片機(jī)實(shí)驗(yàn)中一個(gè)很常用的設(shè)計(jì)。數(shù)字顯示的日歷鐘已經(jīng)越來越流行，特別是適合在家庭居室、辦公室、大廳、會(huì)議室、車站和廣場(chǎng)等使用，壁掛式LED數(shù)碼管顯示的日歷鐘逐漸受到人們的歡迎。LCD數(shù)字顯示的日歷鐘顯示清晰直觀、走時(shí)準(zhǔn)確、可以進(jìn)行夜視，并且還可以擴(kuò)展出多種功能。CompanyLogo1.設(shè)計(jì)意義與研究背景3CompanyLogo主要內(nèi)容

（1）選用電子萬年歷芯片時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮功能實(shí)在、使用方便、單片存儲(chǔ)、低功耗、抗斷電的器件。（2）根據(jù)選用的電子萬年歷芯片設(shè)計(jì)外圍電路和單片機(jī)的接口電路。（3）在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)電路盡量簡(jiǎn)單。（4）根據(jù)硬件電路圖，在開發(fā)板上完成器件的焊接。（5）根據(jù)設(shè)計(jì)的硬件電路，編寫控制AT89S52芯片的單片機(jī)程序。（6）通過編程、編譯、調(diào)試，把程序下載到單片機(jī)上運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的功能。（7）在硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮提高人機(jī)界面的友好性，方便用戶操作等因素。CompanyLogo主要內(nèi)容（1）選用電子萬年歷芯片時(shí)4本設(shè)計(jì)由數(shù)據(jù)顯示模塊、溫度采集模塊、時(shí)間處理模塊和調(diào)整設(shè)置模塊四個(gè)模塊組成。系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為控制器，以串行時(shí)鐘日歷芯片DS1302記錄日歷和時(shí)間，它可以對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。溫度采集選用DS18B20芯片，萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，數(shù)據(jù)顯示采用1602A液晶顯示模塊，可以在LCD上同時(shí)顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒，還具有時(shí)間校準(zhǔn)等功能CompanyLogo2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)由數(shù)據(jù)顯示模塊、溫度采集模塊、時(shí)間處理模塊和調(diào)整設(shè)置模5方案一:如果采用的是AT89C51芯片作為系統(tǒng)的硬件核心。因?yàn)樗且环N本身具有4K字節(jié)可編程的FlashROM,并且在低電壓的條件下工作,與MCS-51系列的屬性差不多。但是在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的時(shí)侯，系統(tǒng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)程序錯(cuò)誤需要修改或需要增加一些新程序的時(shí)候，需要對(duì)芯片進(jìn)行多次的拔插，這可能會(huì)導(dǎo)致不同程度的損壞。方案二:如果采用的是AT89S52芯片作為系統(tǒng)的硬件核心。因?yàn)樗且环N自身具有8K字節(jié)可編程的FlashROM，能夠在低電壓環(huán)境下工作。也有在線編程的可擦除功能。在操作中，當(dāng)系統(tǒng)顯示程序的錯(cuò)誤需要進(jìn)行修改或需要對(duì)整個(gè)程序增加一些程序來實(shí)現(xiàn)新的功能的時(shí)候，不需要把芯片拔插，從而保證了芯片的性能不受到破壞。此外AT89S52的在線編程支持ISP。綜合實(shí)際情況來考慮，第二種方案相對(duì)較好，所以選擇第二種方案。CompanyLogo單片機(jī)芯片的選取方案一:CompanyLogo單片機(jī)芯片的選取6方案一：采用矩陣鍵盤。當(dāng)系統(tǒng)中需要安裝按鍵開關(guān)數(shù)目多的時(shí)侯，一般情況下會(huì)使用矩陣鍵盤。CPU對(duì)整個(gè)內(nèi)部對(duì)應(yīng)的端口進(jìn)行連續(xù)地掃描才能夠收集到數(shù)據(jù)。方案二：采用獨(dú)立按鍵。對(duì)程序的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單,雖然會(huì)更多的使用I/O口，但能夠節(jié)省CPU資源。由于總系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中所需按鍵不多，只有四個(gè)按鍵。因此為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，減少成本。選擇使用方案二。CompanyLogo按鍵控制的選取方案一：CompanyLogo按鍵控制的選取7方案一：一般使用單片機(jī)本身內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器設(shè)備，給總系統(tǒng)提供信號(hào)來源。在編寫對(duì)時(shí)間準(zhǔn)確記錄的程序。從而減少了芯片的使用，節(jié)約了成本。但在實(shí)際操作中往往出現(xiàn)時(shí)間有誤差，且誤差系數(shù)較大。方案二：選取DS1302時(shí)鐘芯片。這種時(shí)鐘芯片需要使用的功率很少。并具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能，閏年補(bǔ)償功能[1]。工作電壓2.5V～5.5V。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中對(duì)于時(shí)間的精度比較高。所以決定采用方案二。采用DS1302時(shí)鐘芯片。CompanyLogo時(shí)鐘模塊的選取方案一：CompanyLogo時(shí)鐘模塊的選取8方案一：一些相關(guān)的溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行采集。主要是將從外面采集到的信息經(jīng)過一系列處理變換，最終獲得的是數(shù)字形式的信號(hào)。其獲得溫度示數(shù)的精度比較準(zhǔn)確，可是傳感器的花費(fèi)會(huì)很大，設(shè)計(jì)時(shí)需要的電路也很復(fù)雜。方案二：采用DS18B20芯片。它也是一種常用的溫度傳感器，其體積不大，抗干擾能力比較強(qiáng)，精確度也很準(zhǔn)確，一般測(cè)試的結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式呈現(xiàn)的，而且只需要簡(jiǎn)單的編程就可以實(shí)現(xiàn)，誤差最大為2度。綜合實(shí)際情況，為了減少成本。決定采用方案二。CompanyLogo溫度采集的選取方案一：CompanyLogo溫度采集的選取9方案一：采用動(dòng)態(tài)顯示方法。相應(yīng)的制作會(huì)比較簡(jiǎn)單，主要還是利用間斷掃描法進(jìn)行工作，其制作出來的成本會(huì)比較低廉，體積也不大。方案二:采用1602A液晶顯示屏來顯示。可以將液晶屏直接與單片機(jī)接口,使用的LCD1602能夠同時(shí)出現(xiàn)32個(gè)字符,也可以實(shí)現(xiàn)的其他內(nèi)容。且耗能很小，不具有任何輻射，屏幕調(diào)節(jié)起來也很方便。唯一的不足可能是亮度不夠。綜合實(shí)際情況考慮。由于方案二減少了硬件器件的使用，集成度也高，消耗的功率很少等特點(diǎn)。所以選擇方案二。CompanyLogo數(shù)據(jù)顯示的選取方案一：CompanyLogo數(shù)據(jù)顯示的選取10設(shè)計(jì)要求硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)要求硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案11設(shè)計(jì)要求（1）具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)功能；（2）具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的校準(zhǔn)功能；（3）具有溫度采集和顯示的功能；（4）鬧鐘的定時(shí)：小時(shí)、分鐘、秒。CompanyLogo設(shè)計(jì)要求（1）具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)功能；C12CompanyLogo3.硬件設(shè)計(jì)CompanyLogo3.硬件設(shè)計(jì)13CompanyLogo時(shí)鐘芯片DS1302的接口設(shè)計(jì)如右圖所示。其中Vcc1，Vcc2它們分別是對(duì)時(shí)鐘模塊提供電源的，Vcc1是備份電源，而Vcc2則是主電源。在整個(gè)供電的系統(tǒng)中，由于VCC1是輔助電源，因此它的用途都是提供所需要的低電源和低功率。確保能夠在出現(xiàn)故障不能提供主電源時(shí)，可以及時(shí)的保存好相關(guān)信息與數(shù)據(jù)。VCC2在系統(tǒng)中起到主要作用。主要提供電力的供應(yīng)。DS1302由VCC1或VCC2兩者中較大者供電。當(dāng)VCC2大于VCC1+0.2V時(shí)，VCC2給DS1302供電。當(dāng)VCC2小于VCC1時(shí)，DS1302由VCC1供電。對(duì)DS1302進(jìn)行初始化設(shè)置，操作位：先把串行時(shí)鐘線端置于低電平，接著把復(fù)位的端口置于高電平，最后通過串行時(shí)鐘線提供時(shí)鐘信號(hào)脈沖。CompanyLogo時(shí)鐘芯片DS1302的接口設(shè)計(jì)14CompanyLogo溫度芯片DS18B20的接口設(shè)計(jì)

由于整個(gè)系統(tǒng)的溫度模塊使用的是DS18B20，本身只用一根數(shù)據(jù)線就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的傳輸，也叫"一線總線"。如下圖右圖所示，從圖上可以看出，DS18B20的DQ端口跟單片機(jī)AT89S52的P3.7端口之間進(jìn)行信息數(shù)據(jù)傳送。此外Vcc對(duì)應(yīng)接電源，GND直接是接地。這樣就能夠保證溫度芯片與單片機(jī)能夠有效的連接，從而傳輸采集到信息。CompanyLogo溫度芯片DS18B20的接口設(shè)計(jì)15CompanyLogoLCD的接口設(shè)計(jì)如右圖所示，首先數(shù)據(jù)的輸入輸出端口的D0～D7依次跟單片機(jī)的P0口所對(duì)應(yīng)的0~7的端口進(jìn)行信息傳輸；同時(shí)在與數(shù)據(jù)線相連接的輸入端口處，由于P0口內(nèi)部沒有增加驅(qū)動(dòng)能力的電阻，必須要在連接線上接一個(gè)10K的電阻；LCD的RS管腳與P2.5口進(jìn)行信息傳輸；LCD的RW管腳會(huì)與P2.6口進(jìn)行信息傳輸；LCD的EN始能端口則是連接P2.7端口進(jìn)行信息傳輸；而引腳BLK、BLA分別作為背光的正極和負(fù)極，連接上電源后會(huì)是LCD顯示屏內(nèi)部的背光燈打開。CompanyLogoLCD的接口設(shè)計(jì)如右16CompanyLogo按鍵模塊的接口設(shè)計(jì)由上圖可以看出4個(gè)獨(dú)立按鍵各自跟單片機(jī)的P3.0端口、P3.1端口、P3.2端口、P3.3端口相互連接。對(duì)以上4個(gè)按鍵作簡(jiǎn)要說明：K1——SET鍵，K2——UP鍵，K3——DOWN鍵，K4——seeNL-NZ鍵。其中SET鍵：當(dāng)啟動(dòng)SET鍵的時(shí)候，單片機(jī)的I/O口會(huì)檢測(cè)到低電流來控制系統(tǒng)，此時(shí)就會(huì)處于一個(gè)時(shí)間校準(zhǔn)狀態(tài)，接著再按一下，則就會(huì)變成是對(duì)秒模塊進(jìn)行調(diào)整的狀態(tài)。再按一下就會(huì)進(jìn)入到對(duì)分模塊的調(diào)整，從而依此類推，對(duì)設(shè)計(jì)的每個(gè)計(jì)時(shí)顯示模塊都會(huì)有校準(zhǔn)；UP鍵：?jiǎn)?dòng)SET鍵的功能，UP鍵根據(jù)實(shí)際要求對(duì)SET的可以選定的項(xiàng)（如：小時(shí)）中的數(shù)據(jù)顯示模塊作加的功能處理;DOWN鍵：?jiǎn)?dòng)SET鍵的功能，DOWN鍵就會(huì)根據(jù)實(shí)際要求對(duì)SET的可以選定的項(xiàng)（如：小時(shí)）中的數(shù)據(jù)顯示模塊作減的功能處理；seeNL-NZ鍵：當(dāng)啟動(dòng)seeNL-NZ鍵，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入到鬧鐘的調(diào)時(shí)功能，首先按第一下，顯示屏就會(huì)顯示當(dāng)前的陰歷時(shí)間及潤(rùn)平年的顯示，再按第二下，就會(huì)進(jìn)入鬧鐘模式，可以通過設(shè)定某個(gè)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)鬧鐘相應(yīng)。CompanyLogo按鍵模塊的接口設(shè)計(jì)17CompanyLogo復(fù)位按鍵的接口設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)電路圖如右圖所示。在整個(gè)系統(tǒng)接通電流后，因?yàn)殡娏鹘?jīng)過電容是對(duì)其充電，則在RST端會(huì)有一段時(shí)間的電流流過。隨后整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行正常運(yùn)作后，再一次的去按下RES鍵，此時(shí)也是會(huì)有一段時(shí)間的高電平流過。這樣就達(dá)到了通電的同時(shí)開關(guān)有復(fù)位的操作。這一次復(fù)位模塊使用的是大小為10μF的電容，10K的電阻。CompanyLogo復(fù)位按鍵的接口設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)18CompanyLogo蜂鳴器鬧鐘的接口設(shè)計(jì)通過單片機(jī)傳送給蜂鳴器一段低電平的時(shí)候，電流流過三極管使其導(dǎo)通，從而使得蜂鳴器會(huì)發(fā)出滴滴的聲響，以此來作為設(shè)計(jì)鬧鐘模塊的鬧鐘叫聲，設(shè)計(jì)的電路圖上圖所示，其電路接口與單片機(jī)的P2.2口相連接。CompanyLogo蜂鳴器鬧鐘的接口設(shè)計(jì)通19CompanyLogo單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

單片機(jī)最小系統(tǒng)有單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成，時(shí)鐘電路選用了12MHZ的晶振提供時(shí)鐘，作用為給單片機(jī)提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，其中執(zhí)行一條基本指令需要的時(shí)間為一個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)的復(fù)位電路，按下復(fù)位按鍵之后可以使單片機(jī)進(jìn)入剛上電的起始狀態(tài)。CompanyLogo單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)20CompanyLogo軟件設(shè)計(jì)

主程序開始初始化，并打開中斷，然后執(zhí)行掃描鬧鐘、鍵盤及讀取18B20值。當(dāng)有K1鍵按下時(shí)，執(zhí)行時(shí)鐘設(shè)置，當(dāng)有K4鍵按下時(shí)，則進(jìn)入鬧鐘設(shè)置，無論是時(shí)鐘還是鬧鐘，設(shè)置完后退出，溫度、時(shí)鐘恢復(fù)實(shí)時(shí)顯示。主程序流程圖如圖上圖所示：CompanyLogo軟件設(shè)計(jì)主程序開始初始化21CompanyLogoDS1302與DS18B20讀寫程序的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

當(dāng)對(duì)時(shí)鐘芯片和單片機(jī)之間將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理交換，第一步是從單片機(jī)本身內(nèi)部發(fā)送命令字節(jié)傳送給相關(guān)的電路，這些被傳送的地址的最高位MSB只能是高點(diǎn)平，如果D7為低電平，則時(shí)鐘芯片DS1302停止對(duì)數(shù)據(jù)的寫操作，即寫保護(hù)；D6=0，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定RAM數(shù)據(jù)；在單片機(jī)中的D1、D2、D3、D4、D5都是作為輸入或輸出的寄存器來使用的；其中當(dāng)D0是低電平時(shí)，此次的操作指定為寫操作，當(dāng)D0是高電平時(shí)，此次的操作指定為讀操作。

由于DS18B20內(nèi)部是以"一線總線"的數(shù)字方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模詫?duì)于它的運(yùn)行操作只是會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化的處理、寫數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)這三種方面的運(yùn)行操作。其中只有寫數(shù)據(jù)的操作是單向的，而其他的兩個(gè)操作都是雙向的。CompanyLogoDS1302與DS18B20讀寫程22CompanyLogo鬧鐘程序的設(shè)計(jì)關(guān)于鬧鐘方面的設(shè)計(jì)，主要還是采用通過按鍵的控制對(duì)時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。首先鬧鐘模塊是通過啟動(dòng)K1鍵和K4鍵來控制的。當(dāng)按下K4鍵時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)處于對(duì)鬧鐘時(shí)間的調(diào)制模塊，發(fā)光的下標(biāo)指向秒的位置，通過按UP,DOWN鍵對(duì)顯示示數(shù)進(jìn)行設(shè)置，K1鍵被按下1、2、3次，就會(huì)進(jìn)入到鬧鐘的秒、分、時(shí)的設(shè)置，從而達(dá)到電子鐘的鬧鐘顯示功能的要求。鬧鐘設(shè)計(jì)模塊如圖9所示。CompanyLogo鬧鐘程序的設(shè)計(jì)關(guān)于鬧鐘方面的23CompanyLogo系統(tǒng)原理圖CompanyLogo系統(tǒng)原理圖24CompanyLogo總結(jié)從整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，自己還是對(duì)單片機(jī)這一塊的知識(shí)領(lǐng)域有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)。關(guān)于單片機(jī)的整體運(yùn)作方面自己還存在一些不懂得問題，需要在日后的實(shí)踐中來完善自己的能力。但就對(duì)于在單片機(jī)的外部電路設(shè)計(jì)和內(nèi)部的程序編寫方面，感覺自己在這些方面的能力還是有不少的長(zhǎng)進(jìn)。因?yàn)樾枰约簛碓O(shè)計(jì)程序，所以在前期還是查閱了大量的論文資料，同時(shí)也和身邊的同學(xué)一起討論了程序中一些比較容易混淆的段落?？傊?，在這一次的設(shè)計(jì)中，自己雖然是完成了電子中的設(shè)計(jì)，但我也知道論文設(shè)計(jì)本身也會(huì)存在一些不足的地方，有些方面沒有做到改善，需要自己進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。畢竟這一次的學(xué)習(xí)是一個(gè)不斷積累的過程，只有經(jīng)過不斷的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，才可以提高自己的綜合素質(zhì)。CompanyLogo總結(jié)從整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，自己還25CompanyLogo請(qǐng)各位老師批評(píng)指正！謝謝！CompanyLogo請(qǐng)各位老師批評(píng)指正！26——基于單片機(jī)的電子鐘的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯——基于單片機(jī)的電子鐘的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯CompanyLogo2系統(tǒng)總體方案3硬件設(shè)計(jì)4軟件設(shè)計(jì)5總結(jié)

1設(shè)計(jì)意義與研究背景CompanyLogo2系統(tǒng)總體方案3硬件設(shè)計(jì)4軟件設(shè)計(jì)528CompanyLogo1.設(shè)計(jì)意義與研究背景

隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，單片機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)的個(gè)人領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。單片機(jī)以體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、家用電器、通信設(shè)備、信息處理、尖端武器等各種測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭。

而電子鐘作為電子類小設(shè)計(jì)不僅是市場(chǎng)上的寵兒，也是是單片機(jī)實(shí)驗(yàn)中一個(gè)很常用的設(shè)計(jì)。數(shù)字顯示的日歷鐘已經(jīng)越來越流行，特別是適合在家庭居室、辦公室、大廳、會(huì)議室、車站和廣場(chǎng)等使用，壁掛式LED數(shù)碼管顯示的日歷鐘逐漸受到人們的歡迎。LCD數(shù)字顯示的日歷鐘顯示清晰直觀、走時(shí)準(zhǔn)確、可以進(jìn)行夜視，并且還可以擴(kuò)展出多種功能。CompanyLogo1.設(shè)計(jì)意義與研究背景29CompanyLogo主要內(nèi)容

（1）選用電子萬年歷芯片時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮功能實(shí)在、使用方便、單片存儲(chǔ)、低功耗、抗斷電的器件。（2）根據(jù)選用的電子萬年歷芯片設(shè)計(jì)外圍電路和單片機(jī)的接口電路。（3）在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)電路盡量簡(jiǎn)單。（4）根據(jù)硬件電路圖，在開發(fā)板上完成器件的焊接。（5）根據(jù)設(shè)計(jì)的硬件電路，編寫控制AT89S52芯片的單片機(jī)程序。（6）通過編程、編譯、調(diào)試，把程序下載到單片機(jī)上運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的功能。（7）在硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮提高人機(jī)界面的友好性，方便用戶操作等因素。CompanyLogo主要內(nèi)容（1）選用電子萬年歷芯片時(shí)30本設(shè)計(jì)由數(shù)據(jù)顯示模塊、溫度采集模塊、時(shí)間處理模塊和調(diào)整設(shè)置模塊四個(gè)模塊組成。系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為控制器，以串行時(shí)鐘日歷芯片DS1302記錄日歷和時(shí)間，它可以對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。溫度采集選用DS18B20芯片，萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，數(shù)據(jù)顯示采用1602A液晶顯示模塊，可以在LCD上同時(shí)顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒，還具有時(shí)間校準(zhǔn)等功能CompanyLogo2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)由數(shù)據(jù)顯示模塊、溫度采集模塊、時(shí)間處理模塊和調(diào)整設(shè)置模31方案一:如果采用的是AT89C51芯片作為系統(tǒng)的硬件核心。因?yàn)樗且环N本身具有4K字節(jié)可編程的FlashROM,并且在低電壓的條件下工作,與MCS-51系列的屬性差不多。但是在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的時(shí)侯，系統(tǒng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)程序錯(cuò)誤需要修改或需要增加一些新程序的時(shí)候，需要對(duì)芯片進(jìn)行多次的拔插，這可能會(huì)導(dǎo)致不同程度的損壞。方案二:如果采用的是AT89S52芯片作為系統(tǒng)的硬件核心。因?yàn)樗且环N自身具有8K字節(jié)可編程的FlashROM，能夠在低電壓環(huán)境下工作。也有在線編程的可擦除功能。在操作中，當(dāng)系統(tǒng)顯示程序的錯(cuò)誤需要進(jìn)行修改或需要對(duì)整個(gè)程序增加一些程序來實(shí)現(xiàn)新的功能的時(shí)候，不需要把芯片拔插，從而保證了芯片的性能不受到破壞。此外AT89S52的在線編程支持ISP。綜合實(shí)際情況來考慮，第二種方案相對(duì)較好，所以選擇第二種方案。CompanyLogo單片機(jī)芯片的選取方案一:CompanyLogo單片機(jī)芯片的選取32方案一：采用矩陣鍵盤。當(dāng)系統(tǒng)中需要安裝按鍵開關(guān)數(shù)目多的時(shí)侯，一般情況下會(huì)使用矩陣鍵盤。CPU對(duì)整個(gè)內(nèi)部對(duì)應(yīng)的端口進(jìn)行連續(xù)地掃描才能夠收集到數(shù)據(jù)。方案二：采用獨(dú)立按鍵。對(duì)程序的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單,雖然會(huì)更多的使用I/O口，但能夠節(jié)省CPU資源。由于總系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中所需按鍵不多，只有四個(gè)按鍵。因此為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，減少成本。選擇使用方案二。CompanyLogo按鍵控制的選取方案一：CompanyLogo按鍵控制的選取33方案一：一般使用單片機(jī)本身內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器設(shè)備，給總系統(tǒng)提供信號(hào)來源。在編寫對(duì)時(shí)間準(zhǔn)確記錄的程序。從而減少了芯片的使用，節(jié)約了成本。但在實(shí)際操作中往往出現(xiàn)時(shí)間有誤差，且誤差系數(shù)較大。方案二：選取DS1302時(shí)鐘芯片。這種時(shí)鐘芯片需要使用的功率很少。并具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能，閏年補(bǔ)償功能[1]。工作電壓2.5V～5.5V。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中對(duì)于時(shí)間的精度比較高。所以決定采用方案二。采用DS1302時(shí)鐘芯片。CompanyLogo時(shí)鐘模塊的選取方案一：CompanyLogo時(shí)鐘模塊的選取34方案一：一些相關(guān)的溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行采集。主要是將從外面采集到的信息經(jīng)過一系列處理變換，最終獲得的是數(shù)字形式的信號(hào)。其獲得溫度示數(shù)的精度比較準(zhǔn)確，可是傳感器的花費(fèi)會(huì)很大，設(shè)計(jì)時(shí)需要的電路也很復(fù)雜。方案二：采用DS18B20芯片。它也是一種常用的溫度傳感器，其體積不大，抗干擾能力比較強(qiáng)，精確度也很準(zhǔn)確，一般測(cè)試的結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式呈現(xiàn)的，而且只需要簡(jiǎn)單的編程就可以實(shí)現(xiàn)，誤差最大為2度。綜合實(shí)際情況，為了減少成本。決定采用方案二。CompanyLogo溫度采集的選取方案一：CompanyLogo溫度采集的選取35方案一：采用動(dòng)態(tài)顯示方法。相應(yīng)的制作會(huì)比較簡(jiǎn)單，主要還是利用間斷掃描法進(jìn)行工作，其制作出來的成本會(huì)比較低廉，體積也不大。方案二:采用1602A液晶顯示屏來顯示?？梢詫⒁壕林苯优c單片機(jī)接口,使用的LCD1602能夠同時(shí)出現(xiàn)32個(gè)字符,也可以實(shí)現(xiàn)的其他內(nèi)容。且耗能很小，不具有任何輻射，屏幕調(diào)節(jié)起來也很方便。唯一的不足可能是亮度不夠。綜合實(shí)際情況考慮。由于方案二減少了硬件器件的使用，集成度也高，消耗的功率很少等特點(diǎn)。所以選擇方案二。CompanyLogo數(shù)據(jù)顯示的選取方案一：CompanyLogo數(shù)據(jù)顯示的選取36設(shè)計(jì)要求硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)要求硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案37設(shè)計(jì)要求（1）具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)功能；（2）具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的校準(zhǔn)功能；（3）具有溫度采集和顯示的功能；（4）鬧鐘的定時(shí)：小時(shí)、分鐘、秒。CompanyLogo設(shè)計(jì)要求（1）具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)功能；C38CompanyLogo3.硬件設(shè)計(jì)CompanyLogo3.硬件設(shè)計(jì)39CompanyLogo時(shí)鐘芯片DS1302的接口設(shè)計(jì)如右圖所示。其中Vcc1，Vcc2它們分別是對(duì)時(shí)鐘模塊提供電源的，Vcc1是備份電源，而Vcc2則是主電源。在整個(gè)供電的系統(tǒng)中，由于VCC1是輔助電源，因此它的用途都是提供所需要的低電源和低功率。確保能夠在出現(xiàn)故障不能提供主電源時(shí)，可以及時(shí)的保存好相關(guān)信息與數(shù)據(jù)。VCC2在系統(tǒng)中起到主要作用。主要提供電力的供應(yīng)。DS1302由VCC1或VCC2兩者中較大者供電。當(dāng)VCC2大于VCC1+0.2V時(shí)，VCC2給DS1302供電。當(dāng)VCC2小于VCC1時(shí)，DS1302由VCC1供電。對(duì)DS1302進(jìn)行初始化設(shè)置，操作位：先把串行時(shí)鐘線端置于低電平，接著把復(fù)位的端口置于高電平，最后通過串行時(shí)鐘線提供時(shí)鐘信號(hào)脈沖。CompanyLogo時(shí)鐘芯片DS1302的接口設(shè)計(jì)40CompanyLogo溫度芯片DS18B20的接口設(shè)計(jì)

由于整個(gè)系統(tǒng)的溫度模塊使用的是DS18B20，本身只用一根數(shù)據(jù)線就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的傳輸，也叫"一線總線"。如下圖右圖所示，從圖上可以看出，DS18B20的DQ端口跟單片機(jī)AT89S52的P3.7端口之間進(jìn)行信息數(shù)據(jù)傳送。此外Vcc對(duì)應(yīng)接電源，GND直接是接地。這樣就能夠保證溫度芯片與單片機(jī)能夠有效的連接，從而傳輸采集到信息。CompanyLogo溫度芯片DS18B20的接口設(shè)計(jì)41CompanyLogoLCD的接口設(shè)計(jì)如右圖所示，首先數(shù)據(jù)的輸入輸出端口的D0～D7依次跟單片機(jī)的P0口所對(duì)應(yīng)的0~7的端口進(jìn)行信息傳輸；同時(shí)在與數(shù)據(jù)線相連接的輸入端口處，由于P0口內(nèi)部沒有增加驅(qū)動(dòng)能力的電阻，必須要在連接線上接一個(gè)10K的電阻；LCD的RS管腳與P2.5口進(jìn)行信息傳輸；LCD的RW管腳會(huì)與P2.6口進(jìn)行信息傳輸；LCD的EN始能端口則是連接P2.7端口進(jìn)行信息傳輸；而引腳BLK、BLA分別作為背光的正極和負(fù)極，連接上電源后會(huì)是LCD顯示屏內(nèi)部的背光燈打開。CompanyLogoLCD的接口設(shè)計(jì)如右42CompanyLogo按鍵模塊的接口設(shè)計(jì)由上圖可以看出4個(gè)獨(dú)立按鍵各自跟單片機(jī)的P3.0端口、P3.1端口、P3.2端口、P3.3端口相互連接。對(duì)以上4個(gè)按鍵作簡(jiǎn)要說明：K1——SET鍵，K2——UP鍵，K3——DOWN鍵，K4——seeNL-NZ鍵。其中SET鍵：當(dāng)啟動(dòng)SET鍵的時(shí)候，單片機(jī)的I/O口會(huì)檢測(cè)到低電流來控制系統(tǒng)，此時(shí)就會(huì)處于一個(gè)時(shí)間校準(zhǔn)狀態(tài)，接著再按一下，則就會(huì)變成是對(duì)秒模塊進(jìn)行調(diào)整的狀態(tài)。再按一下就會(huì)進(jìn)入到對(duì)分模塊的調(diào)整，從而依此類推，對(duì)設(shè)計(jì)的每個(gè)計(jì)時(shí)顯示模塊都會(huì)有校準(zhǔn)；UP鍵：?jiǎn)?dòng)SET鍵的功能，UP鍵根據(jù)實(shí)際要求對(duì)SET的可以選定的項(xiàng)（如：小時(shí)）中的數(shù)據(jù)顯示模塊作加的功能處理;DOWN鍵：?jiǎn)?dòng)SET鍵的功能，DOWN鍵就會(huì)根據(jù)實(shí)際要求對(duì)SET的可以選定的項(xiàng)（如：小時(shí)）中的數(shù)據(jù)顯示模塊作減的功能處理；seeNL-NZ鍵：當(dāng)啟動(dòng)seeNL-NZ鍵，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入到鬧鐘的調(diào)時(shí)功能，首先按第一下，顯示屏就會(huì)顯示當(dāng)前的陰歷時(shí)間及潤(rùn)平年的顯示，再按第二下，就會(huì)進(jìn)入鬧鐘模式，可以通過設(shè)定某個(gè)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)鬧鐘相應(yīng)。CompanyLogo按鍵模塊的接口設(shè)計(jì)43CompanyLogo復(fù)位按鍵的接口設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)電路圖如右圖所示。在整個(gè)系統(tǒng)接通電流后，因?yàn)殡娏鹘?jīng)過電容是對(duì)其充電，則在RST端會(huì)有一段時(shí)間的電流流過。隨后整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行正常運(yùn)作后，再一次的去按下RES鍵，此時(shí)也是會(huì)有一段時(shí)間的高電平流過。這樣就達(dá)到了通電的同時(shí)開關(guān)有復(fù)位的操作。這一次復(fù)位模塊使用的是大小為10μF的電容，10K的電阻。CompanyLogo復(fù)位按鍵的接口設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)44CompanyLogo蜂鳴器鬧鐘的接口設(shè)計(jì)通過單片機(jī)傳送給蜂鳴器一段低電平的時(shí)候，電流流過三極管使其導(dǎo)通，從而使得蜂鳴器會(huì)發(fā)出滴滴的聲響，以此來作為設(shè)計(jì)鬧鐘模塊的鬧鐘叫聲，設(shè)計(jì)的電路圖上圖所示，其電路接口與單片機(jī)的P2.2口相連接。CompanyLogo蜂鳴器鬧鐘的接口設(shè)計(jì)通45CompanyLogo單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

單片機(jī)最小系統(tǒng)有單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成，時(shí)鐘電路選用了12MHZ的晶振提供時(shí)鐘，作用為給單片機(jī)提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，其中執(zhí)行一條基本指令需要的時(shí)間為一個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)的復(fù)位電路，按下復(fù)位按鍵之后可以使單片機(jī)進(jìn)入剛上電的起始狀態(tài)。CompanyLogo單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)46CompanyLogo軟件設(shè)計(jì)

主程序開始初始化，并打開中斷，然后執(zhí)行掃描鬧鐘、鍵盤及讀取18B20