电子系统设计报告

电子系统设计与实践——

具有报时报温功能的电子钟

设计者：电气83班 08041074刘湛 08041072 李旭

内容摘要

本次设计以AT89C52芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个简易的具有报时报温功能的电子钟，它由5V直流电源供电。在硬件方面，除了CPU外，使用8个七段LED数码管来进行显示，LED采用的是动态扫描显示，利用74LS573进行数码管段驱动，利用ULN2803A进行位驱动。通过LED能够比较准确显示时、分、秒以及日期和当前室温。利用5个简单的按键分别实现对时间的调整，年月日显示的切换，温度显示切换。时钟日历来源于DS1302芯片。温度测量功能来源于DS18BU20芯片。

软件方面采用C语言编程，以完成功能实现。整个电子钟系统能完成时间的显示，调时，以及温度显示等功能。

关键词：电子系统设计AT89C52 LED数码管日历芯片DS1302 温度测量芯片DS18BU20

目录

一．实现功能、任务以及具体要求二．重要硬件简介及应用

三.功能的论证与实现

四.系统框图

五.总体设计系统电路原理图和PCB 版图

六.程序流程图

七.实验遇到的问题及改进

八.实验总结及感想

九.参考书目

十.源程序

一．实现功能、任务以及具体要求1.目的及任务：

（1）通过查阅相关资料，深入了解温度测量相关知识；

（2）学习动态显示方式的实现方法及原理；

（3）复习“MCS-51单片机原理及C语言程序设计”，掌握其接口扩展;

（4）确定具有报时报温功能的电子钟的原理图，构建硬件平台；

（5）采用汇编或C语言编写应用程序并调试通过；（6）制作出样机并测试达到功能和技术指标要求；（7）写出设计报告和答辩PPT。

.2.具体工作内容：

（1）技术要求：

1. 时钟日历来源于DS1302芯片。

2. 温度测量使用DS18BU20。

3. 定闹功能、蜂鸣器音提示。

4. 具有实时年月日显示和校时功能。

5. 六位数码管动态显示，可采用按键切换显示。（2）工作任务：

1．组建具有报时报温功能的电子钟的总体结构框图；

2．根据设计要求，通过理论分析选择电路参数；3．根据操作功能要求，确定键盘控制功能；

4．按设计要求确定显示位数、指示类型和单位；5．编写应用程序并调试通过；

6．对系统进行测试和结果分析；

7．撰写设计报告和答辩PPT。

二．重要硬件简介及应用

89C52单片机、DS1302时钟日历芯片、DS18B20温度传感器

1、DS18B20主要资料

温度传感器DS18B20是单线智能温度传感器，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，在使用中不需要任何外围元件，测量结果以9-12位数字量方式串行传送。其测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温。DS18B20的外形图如图2所示，在本设计中２号引脚节单片机的P3.4引脚，来实现温度数据的传输。下面就其内部结构和原理做简要介绍。

（1）DS18B20的内部结构。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。该装置信号线高的时候，内部电容器储存能量通由1线通信线

路给片子供电，而且在低电平期间为片子供电直至下一个高电平的到

来重新充电。 DS18B20的电源也可以从外部3V-5 .5V的电压得到。（2）DS18B20的六条控制命令

温度转换 44H 启动DS18B20进行温度转换；

读暂存器 BEH 读暂存器9个字节内容；

写暂存器 4EH 将数据写入暂存器的TH、TL字节；

复制暂存器 48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中；

重新调E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节；

读电源供电方式 B4H 启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CP （3）DS18B20的初始化

（1）先将数据线置高电平“1”。

（2）延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）

（3）数据线拉到低电平“0”。

（4）延时750微秒（该时间的时间范围可以从480到960微秒）。

（5）数据线拉到高电平“1”。

（6）延时等待（如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，

但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所

以要进行超时控制）。

（7）若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起最少要480微秒。

（8）将地址线拉高到“1”后结束。

（4）DS18B20的写操作

（1）数据线先置低电平“0”。

（2）延时确定的时间为15微秒。

（3）按从低位到高位的顺序发送字节（一次只发送一位）。

（4）延时时间为45微秒。

（5）将数据线拉到高电平。

（6）重复上（1）到（6）的操作直到所有的字节全部发送完为止。

（7）最后将数据线拉高。

（5）DS18B20的读操作

（1）将数据线拉高“1”。

（2）延时2微秒。

（3）将数据线拉低“0”。

（4）延时15微秒。

（5）将数据线拉高“1”。

（6）延时15微秒。

（7）读数据线的状态得到1个状态位，并进行数据处理。

（8）延时30微秒。