带温度显示的数字时钟设计

目录

1 前言....................................................................................................................................1 2功能描述与总体方案. (2)

2.1功能描述 (2)

2.2系统组成 (2)

3硬件设计 (3)

3.1时钟电路 (3)

3.2复位电路 (3)

3.3 DS1302时钟电路 (4)

3.4 DS18B20温度计电路 (4)

3.5 按键电路 (5)

3.6 显示电路 (6)

3.7 闹铃模块电路 (7)

4软件设计 (8)

4.1 主函数流程图 (8)

4.2 18B20温度计流程图 (9)

4.3 按键电路流程图 (10)

5结语 (11)

6参考文献 (12)

7附录 (13)

前言

单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。本文主要介绍由单片机控制的带有温度显示的电子钟的设计。随着人们生活水平的日益提高，人们对生活的要求越来越高，原有的事物已经不能满足人们的生活需求了，一些带有新功能的事物已经在慢慢的取代旧事物。就像电子钟一样，人们用电子钟不仅仅只是看时间了，人们还需要看温度了。越来越多的新功能更贴近人们的生活了，所以也越来越受人们所喜欢。带有温度的的电子钟可以使人们随时都可以了解温度的变化。本文介绍了设计的框架结构和组成模块以及各模块的原理，介绍了各部分硬件设计和各部分软件设计以及软件流程图。该设计是以AT89C51单片机为控制核心的集多种功能于一体的数字钟。该数字钟实现了具有时间显示功能；具有温度显示功能。硬件设计分为单片机控制模块、按键模块、温度模块、时钟模块、显示模块等几个部分。

功能描述与总体方案

2.1功能描述

根据主要功能要求，该设计利用51单片机实现了电子时钟、温度的显示以及设置闹铃等功能。具体可分为一下几种：

(1)显示当前的时间，24时制的时、分、秒；

(2)可调节时间；

(3)显示当前屋内温度；

2.2系统组成

用主芯片为AT89C51的单片机控制实现，为了满足单片机系统的实时控制的需求，采用实时钟芯片DS1302，使用按键进行时间的调整和定时，温度传感器使用DS18B20。显示时间和温度使用LCD1602显示。主程序如图2.1，一给单片机上电，单片机就初始化。单片机接收并处理来自DS18B20传过来的数据在液晶上显示当时的室内温度，液晶还显示当前的时间，日期。当需要设置闹钟或调整时间时，又检测按键是否按下，以便对时间进行修正、设置闹钟时间，最后进入循环。

图2.1 主程序框图

硬件设计

3.1时钟电路

系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器

的反馈回路中。

图3.1 时钟电路图

3.2复位电路

复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通常采用上电自动复位和按键手动复位两种方式，此电路系统采用的是按键手动复位电路，高电平时复位，如图3.2所示。

图3.2 复位电路图

3.3 DS1302时钟电路

DS1302内含一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，可以通过串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、星期、月、年的信息，每个月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM标志位决定采用24或12小时时间格式。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需三根I/O线：复位（RST）、I/O数据线、串行时钟（SCLK）。DS1302时钟电路如图3.3所示。

图3.3 DS1302时钟电路

3.4 DS18B20温度计电路

DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的

可电擦除的E2PPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、T和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算.DS18B20它具有3引脚TO－92小体积封装形式，温度测量范围为－55℃～＋125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。电路图如图3.4所示。

图3.4 DS18B20温度计电路

3.5按键电路

独立按键用来用作调节时钟以及闹铃。按键均采用低电平有效连接方式。几个按键可以对时钟进行设置调节，并调节设置闹铃，当时间与设置的时间一致是闹铃报警，

即蜂鸣器响。键盘接口是单片机应用系统中最常用的接口之一，键盘的类型很多，常用的有独立式键盘和矩阵式键盘，因为本设计需要的键盘比较少，所以采用独立式的应用中，需要解决键盘消抖的问题，一般使用的是软件消抖的方法。

图3.5按键电路图

3.6显示电路

显示器是单片机常用的功能单元之一，显示器的主要功能是为单片机系统使用者提供必要的单片机工作信息，或者提供工作状态的提示信息，显示器的工作是由单片机通过显示接口驱动的。本设计采用的是LCD1602显示电路图如图3.6所示。1602液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。1602采用标准的16脚接口，其中VSS为地电源，VDD接5V正电源，V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，可通过一10KΩ的电位器调整对比度。RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。E端为使能端，