基于51单片机设计的带有测温功能的电子时钟汇总
、
职业技能训练之
电子技术课程设计报告
学院电子与信息学院
设计题目基于51单片机设计的带有测温功能的电子时钟班级XXX
姓名XXX
学号XXX
指导教师XXX
时间2012年06月25日
目录
一、设计要求
二、课程设计的方案、目的及意义
三、硬件设计方案
四、软件设计方案
五、总结
六、参考资料
一、设计要求
用51单片机设计带温度显示的电子时钟，具体要求如下：
1、利用DS1302时钟芯片实现时钟功能模块。
2、时钟要求可以调节时间：年、月、日、时、分、秒。
3、利用LCD1602显示。
4、利用DS18B20芯片实现温度功能模块。
5、利用按键完成各项功能。
二、课程设计方案、目的及意义
1、总体方案：
用STC89C51单片机作为CPU主控制器，DS1302时钟芯片提供准确时钟信号，DS18B20温度传感器采集温度信息，三个按键进行加减调整、功能切换作用，通过LCD1602对外多功能显示。
2、具体方案：
CPU控制所有模块，通过循环反复从DS1302中读取时钟信息，传送至LCD1602显示，得到基本时钟功能。当分为59，秒为56时开始，每隔一秒LED 灯点亮240毫秒，0分0秒时LED灯点亮700毫秒。从而实现整点光报时。
定时循环从DS18B20中读取温度信息，传送至LCD1602显示，得到基本温度计功能。当温度高于30度（包括30度）时，点亮红色LED灯，提醒当天为高温天气。低于0度时，点亮蓝色LED灯，提醒当天为冰冻天气。
键盘使用扫面方式，MENU键控制功能切换，完成时钟和温度间的转换。OK键控制时间调整与确定，UP、DOWN键调节时间，R、L 键选择调整对象。进入调整时，暂停DS1302数据读取，并将改变的时间数据写入DS1302，并送LCD1602显示，同时，启动LCD1602光标闪烁，确定调整对象，完成人机对话。退出调整时，停止写入数据，重新读取DS1302时钟信息。从而完善时钟功能。
3、目的及意义
可作为产品生产，作为居家的时钟显示与温度计。
三、硬件设计方案
1、原理图
2、PCB图
3、各功能模块分析
（一）、主控制器：STC单片机89C51
功能：程序存储器16K、RAM数字存储器1280、可直接通过串口下载程序，单一+5V电源供电，五个中断源的中断控制系统，片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。
CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器。
RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据。
ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格。
I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出。P0口做I/O 口需接上拉电阻。
T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式。
(二)、LCD1602显示模块
介绍：工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符（16列2行）。管脚信息：
显示模式设置：
显示开关及功能设置：
数据指针设置：
写时序：
注：R3调节显示屏对比度
（三）、DS1302时钟芯片
管脚信息：
VCC：Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。
X1、X2：X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。
RST：RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数
据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST 为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc>2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。
SCLK：SCLK为时钟输入端。
日历寄存器：
注：
（1）：小时寄存器的位7用于定义DS1302是运行于12小时模式还是24小时模式。当为高时，选择12小时模式。在12小时模式下，位5为低时为AM，高时为PM。在24小时模式下，位5是第二个10小时位。
（2）、秒寄存器的位7定义为时钟暂停标志。当该位置为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；该位置0是，时钟开始运行。
（3）、控制寄存器的位7是写保护位，其他7位均置为0。在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP位必须为0。当WP位1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。
控制字节：
注：
控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。
数据读写及时序：
在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。
（四）、DS18B20温度传感器
管脚信息：
GND：接地
DQ：数据I/O
VDD：电源
存储器：
控制字节：
Skip ROM [CCh]：允许总线控制器不用提供64 位ROM 编码就使用存储器操作命令，在单点总线情况下右以节省时间。
Convert T[44h]：开始温度转换。
Read Scratchpad[BEh]：读取暂存器和CRC 字节，知道9字节
时序：
读时间隙：
当从DS12B20读取数据时，主机生成读时间隙。当主机把数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平的时候，写时间隙开始。数据线必须保持至少1μs，从DS18B20 输出的数据在读时间隙的下降沿出现后15μs 内有效。因此，主机在读时间隙开始后必须停止把I/O 脚驱动为低电平15μs，以读取I/O 脚状态。在读时间隙的结尾，I/O 引脚将被外部上拉电阻拉到高电平。所有读时间隙必须最少60μs，包括两个读周期间至少1μs的恢复时间。
写时间隙：
当主机把数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平的时候，写时间隙开始。所有写时间隙必须最少持续60μs，包括两个写周期间至少1μs 的恢复时间。I/O 线电平变低后，DS18B20 在一个15μs 到60μs 的窗口内对I/O 线采样。如果线上是高电平，就是写1，如果线上是低电平，就是写0。
主机要生成一个写时间隙，必须把数据线拉到低电平然后释放，在写时间隙开始后的15μs 内允许数据线拉到高电平。
主机要生成一个写0 时间隙，必须把数据线拉到低电平并保持60μs。（六）、按键部分
原理：
键盘扫描，先将P3.6口置零，此时扫描S5~S8，如果P3.0~P3.3中有为0，则说明有对应键按下。然后将P3.7口置零，此时扫描S1~S4，如果P3.0~P3.3中有为0，则说明有对应键按下。
四、软件设计方案
部分程序代码
（一）主程序：
#include
#include"lcd1602.h" //包含头文件，直接引用显示文件
#include"ds18b20.h"
#include "DS1302.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define TIMER0_COUNT 0xEE11
sbit mode=P3^0; //设定修改位数
sbit plus=P3^1; //加键
sbit dec=P3^2; //减键
uchar count,s1num,timer0_tick,count=0;
typedef struct{
char hour;
char minute;
char second;
}time;
typedef struct{
uint year;
char month;
char day;
}date;
time now={11,20,7}; //显示时间初始值
date today={12,6,16};
char code dayofmonth[]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}; //设定月份数组，用以判定12个月的最大值
char code weekday[7][10]={"Week1 ","Week2 ","Week3 ","Week4 ","Week5 ","Week6 ","Week7 "}; //设定行星期显示数
uchar monthday(uchar year,uchar month)
{
if(month==2 && year%4==0) //用以判定是否为润年，其2月有29天
return(29);
else
return(28); //非闰年时的该月份天数28
}
void display_week() //由年月日计算星期，用以显示星期数
{
char days;
days=(today.day+1+2*today.month+3*(today.month+1)/5+today.year+today.year/4-to day.year/100+today.year/400)%7;
display_string(&weekday[days][0]);
}
static void timer0_initialize(void) //timer0 initialize
{
EA=0; //设置不接受所有中断
timer0_tick=0;
TR0=0; //关闭Timer0
TMOD=0X01; //设置Timer0为模式2，16位工作模式
TL0=(TIMER0_COUNT & 0X00FF); //设置Timer0低八位数值
TH0=(TIMER0_COUNT >> 8); //设置Timer0高八位数值
PT1=1; //设置Timer0的优先级为最高
ET0=1; //设置接受Timer0的中断
TR0=1; //启动Timer0
EA=1; //设置系统接受中断
}
void write_time(uchar add,uchar number) //写时间
{
gotoxy(2,add);
display_data(number);
}
void write_riqi(uchar add,uchar number) //写日期
{
gotoxy(1,add);
display_data(number);
}
void keyscan() //按键扫描程序
{
uchar mode_num; //设定mode_num，来判断是哪一位要修改，当mode_num为零时，为非修改模式
if(mode==0) //"修改位"的选择
{
delay(5); //延时
if(mode==0) //当外部按键mode没按下一次时，都使mode_num自加，即mode_num表示为按键mode按下的次数
{ mode_num++;
while(!mode);
TR0=0;
write_com(0x0f);
}
if(mode_num==1) gotoxy(1,1); //当mode_num为1时，为年份改变位，光标移到（1，2）
if(mode_num==2) gotoxy(1,4); //当mode_num为2时，为月份改变位，光标移到（1，5）
if(mode_num==3) gotoxy(1,7); //当mode_num为3时，为日期改变位，光标移到（1，8）
if(mode_num==4) gotoxy(2,1); //当mode_num为4时，为小时改变位，光标移到（2，2）
if(mode_num==5) gotoxy(2,4); //当mode_num为5时，为分钟改变位，光标移到（2，5）
if(mode_num==6) gotoxy(2,7); //当mode_num为6时，为秒数改变位，光标移到（2，8）
if(mode_num==7) //当mode_num为7时，退出修改模式
{
mode_num=0; //非修改模式时，将mode_num置零，有助
于判断是否为修改模式
write_com(0x0c);
TR0=1;
}
}
if(mode_num!=0) //为修改模式时，加减键的处理子程序
{
if(plus==0) //当加键为零，即外部触发一次时，进行以下处理
{
delay(5); //延时
if(plus==0) //延时再次判断加键，防止抖动
{
if(mode_num==1) //当为年份改变时，年份自加一，并且显示修改后的日期
{
today.year++;
write_riqi(1,today.year); //因为年份主要是最后两位在改变，所以除以100来计算年份值，除以100求得的商值为十位
gotoxy(1,14);
display_week(); //因为改变日期都会改变周数，所以要重新显示
}
if(mode_num==2) //以下处理同上
{
today.month++;
if(today.month==13) today.month=1; //特别注意，月份不能超过12，当为13时，要将月份置1
write_riqi(4,today.month); //除以10来计算月份值，除以10求得的商值为十位
gotoxy(1,14);
display_week();
}
if(mode_num==3) //以下处理同上
{
today.day++;
if(today.day>monthday(today.year,today.month)) //特别要判断每个月份的最大值，不能超过此数，超过后要将天数置一
today.day=1;
write_riqi(7,today.day); //除以10来计算月份值，除以10求得的商值为十位
gotoxy(1,14);
display_week();
}
if(mode_num==4) //以下处理同上
{
now.hour++;
if(now.hour==24) now.hour=0; //小时不能超过24
write_time(1,now.hour);
}
if(mode_num==5) //以下处理同上
{
now.minute++;
if(now.minute==60) now.minute=0;
write_time(4,now.minute);
}
if(mode_num==6) //以下处理同上
{
now.second++;
if(now.second==60) now.second=0;
write_time(7,now.second);
}
}
}
if(dec==0) //减键的处理和加键处理处理相反{
delay(5);
if(dec==0)
{
if(mode_num==1)
{
today.year--;
write_riqi(1,today.year);
gotoxy(1,14);
display_week();
}
if(mode_num==2)
{
today.month--;
if(today.month==0) today.month=12; //要注意月份的最小值为1，当减为零时，要讲月份置为12
write_riqi(4,today.month); //除以10来计算月份值，除以10求得的商值为十位
gotoxy(1,14);
display_week();
}
if(mode_num==3)
{
today.day--;
if(today.day==0) //当天数减为0时，要重新赋值，为上一个月的最大值
today.day=monthday(today.year,today.month);
write_riqi(7,today.day); //除以10来计算月份值，除以10求得的商值为十位
gotoxy(1,14);
display_week();
}
if(mode_num==4)
{
now.hour--;
if(now.hour<0) now.hour=23; //当小时数小于0时，要重新赋
值，置为23
write_time(1,now.hour);
}
if(mode_num==5)
{
now.minute--;
if(now.minute<0) now.minute=59; //注意点同上
write_time(4,now.minute);
}
if(mode_num==6)
{
now.second--;
if(now.second<0) now.second=59; //注意点同上
write_time(7,now.second);
}
}
}
}
}
void display_temp() //显示温度子程序
{
uint wendu; //设置wendu变量来存放从18b20读取的温度uchar A1,A2; //A1用来存放温度值的十位，A2存放个位