单片机时钟显示温度显示

单片机时钟显示+温度显示

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

南华大学

计算机技术综合课程

设计报告

学院：湘南学院

题目：单片机LCD时钟显示和温度测量学生姓名：

专业班级：

指导老师：

教研室主任：

2012年6月29日

一、概述：

本次设计的LCD时钟显示和温度测量系统是由中央控制器、温度检测器、时钟系统、显示器及键盘部分组成。控制器采用单片机STC89C51RC，温度检测部分采用DS18B20温度传感器，时钟系统用时钟芯片DS1302，用LCD液晶1602作为显示器，用蜂鸣器构成闹铃模块。单片机通过时钟芯片DS1302获取时间数据，对数据处理后显示时间；温度传感器DS18B20采集温度信号送该给单片机处理；单片机再把时间数据和温度数据送液晶显示器1602显示；键盘是用来调整时间的。

二、方案设计及方案论证

1. 时钟显示和温度测量的总体设计思路

按照系统的设计功能要求，本时钟显示和温度测量系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合按键控制，来控制时钟、温度的调整及显示。获得时钟显示和温度测量数据信息，单片机对其进行一系列的处理，最后通过液晶显示出来。

2.时钟显示和温度测量系统方案论证

2.1时钟系统方案选择

方案1：通过单片机内部的定时器/计数器，用软件实现，直接用单片机的定时器编程以实现时钟；

方案2：用专门的时钟芯片实现时钟的记时，再把时间数据送入单片机，由单片机控制显示。

虽然用软件实现时钟硬件线路简单，但是程序运行的每一步都需要时间，多一步或少一步程序都会影响记时的准确度，对定时器定时也不是十分准确，时钟精度很低，对于我们实现所需要的功能造成软件编程非常复杂。用专用时钟芯片硬件成本相对较高，但它的精度很高，软件编程很简单。综上所述，选择方案2。

本次设计采用具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路DS1302。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。它采用主电源和备用电源双电源供电。它的工作电压范围2.0~5.5V，在2.2V时，小于300nA。它内部含有31个字节的静态RAM，可提供用户访问。

DS1302可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,可以达到我们设计的基本的要求。内部的寄存器为我们调时，闹钟定时提供了寄存空间。备用用电源也实现了当系统断电后，时钟仍然可以保持。而且它是串行接口，与单片机通信所需要的接口少。

2.2 显示系统的方案比较

方案1：用数码管或LED显示。

方案2：用液晶1602显示。

方案3：用液晶12864显示。

时钟和温度的显示可以用数码管或LED，而且价格便宜。但是数码管的只能显示简单的设计的系统，与我们设计要求也不相符。有很多东西需要显示，还是用显示功能更好的液晶显示器比较好，它能显示更多的数据，用12864显示略想复杂，用1602液晶显示可以完全满足本次设计的数据显示要求。

2.3 温度系统方案选择

方案1：用热敏电阻等测温元件测出电压，再转换成对应的温度。需要比较多的外部元件支持，且硬件电路复杂，制作成本相对较高。

方案2：用DS18B20直接测温。DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。

经比较，我们选择方案2。

温度实现只能通过外部的温度传感器来实现。经上网查阅，DS18b20体积小，只有3只脚，电路接法简单。精度为0.5°C，也符合我们设计的要求。DS18B20也是我们通常使用的型号，因此温度传感器用DS18B20。

2.4 键盘控制方案选择

方案1：购买集成键盘，采用矩阵形式连接。

方案2：购买单个复位开关做成键盘。

虽然集成键盘美观，与单片机的接口少，但是它的成本比较高。单片机的IO口对于我们的设计绰绰有余。通常我们选用价格便宜单个复位开关做成键盘。

3.时钟显示和温度测量系统总体设计

初步确定设计系统由单片机主控模块、时钟模块、测温模块、闹铃模块、显示模块、键盘接口模块共6个模块组成，电路系统框图如下图所示。

图1：电路系统框图 三、硬件电路单元设计 1、单片机最小系统设计

1.1复位电路：

复位电路有两种方式：上电复位和按钮复位，我们主要用按钮复位方式。如下图所示：

图2：复位电路

1.2 晶振电路

晶振电路选取条件：晶振12M ，电容20pF 到30pF ，本电路选取20pF 。晶振电路原理如下图：

主 控 器

件

DS18B20 温度采集系统

DS1320 时间采集系统

1602

显示系统

蜂鸣器 闹铃系统

键盘

控制系统

图3：晶振电路

2、时钟系统设计

DS1302时钟电路晶振选用3.2678KHZ，原理图如下：

图4：基于ds1302时钟系统设计电路

3、温度系统设计

DS18B20温度传感DQ端接单片机P1.3口，电路原理图如下：

图5：基于DS18b20温度系统设计电路

4、液晶显示系统设计

1602液晶显示电路由1K电阻和10K的精密电阻组成，控制端接P1.0、P1.1、P1.2口，数据端接P2口，电路图如下：

图6：液晶1602显示电路

把15脚的10K电阻改成1K电阻

5、蜂鸣器系统设计

蜂鸣器闹铃电路由蜂鸣器跟1K限流电阻组成，电路图如下：

图7：蜂鸣器电路