基于单片机的数字电子钟温度计的设计 - 毕设论文 - 图文

华东交通大学毕业设计（论文）

第四章 总体软硬件设计

4.1硬件及功能要求

（1） 硬件要求使用AT89S51单片机，DS18B02温度传感器，DS1302万年历芯片，LCD1602液晶显示器等；

（2）功能：实现正常的走时和年月日时分秒显示，用一开关可控制不显示；测量温度并显示；用户可设置初始时间和日期；可设置多个闹钟和整点报时。

4.2设计方案

AT89S51作为硬件核心，采用模块化的设计思想，硬件模块分为温度的感应模块、时钟模块、控制模块、显示模块、闹铃模块；软件同样采用模块化设计，分为中断模块、温度转化模块、时间调整模块，LCD显示模块。

（1）液晶显示模块：LCD1602显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有点就显示，这样不仅可以显示数字也可以显示出图形。它分为带背光和不带背光两种，两者管脚分别为16根和14根，应用并无差别。它与89S51可以直接连接，可用P0口做LCD1602的数据口，P2口的低三位做读写控制口和使能信号。

（2）万年历芯片时钟模块:DS1302的封装为DIP8,与CPU的连接需要三条线，即SSCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。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。上电运行时，在Vcc>2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SSCLK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为时钟输入端。

（3）温度感应模块：DS18B20的外形大小或封装和三极管一样是TO-92。管脚排列如下:GND为电源地；I/O为数字信号输入/输出端；VDD为外接供电电源输入端。测量温度范围为-55℃~ +125℃，DS18B20可以程序设定9-12位的分辨率。它只需要一条口线通信可实现与89S51的双向通讯,具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点。

（4）闹铃模块：可采用蜂鸣器，只需要占用CPU一个口线，另一端接地。采用蜂鸣器来当做闹铃，因为其电路结构简单，一端接CPU的I/O（采用P1.7）口，另一端接地，只

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要I/O口发出脉冲信号，蜂鸣器就会鸣叫。电路简单，容易控制。

（5）控制模块：为了简化电路，且CPU有多余的口线，决定采用独立键的控制方式，这样也简化了控制程序。因为I/O口线较富余，且为了简化软件程序的编写，采用独立键的模式来控制CPU。用CPU的P3口的高4位做键盘I/O接口。别外，再采用两个独立键来设置一个外部中断，用来完成任务要求的关闭LCD显示器和开启LCD显示器要求，其各键功能如表4-1。

表4-1 各键功能表

代号 S5 S4 S3 S2 S6 位地址 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 功能 时间设置切换 闹铃设置切换/关闭响铃 设置值加一 设置值减一 开启/关闭显示 ( 注：S2、S3只在S5或S6键按下后有效 )

4.3总电路图及说明

总电路图如图4-1所示，本论文将围绕AT89S51对各器件的连接一一说明。P0口接

LCD1602的8位数据线，另接8个10k的电阻做P0口的上拉电阻；P2.1、P2.2、P2.3分别接RS、R/W、E。温度传感器DS18B20的QD口接CPU的P2.7。CPU的P1.0、P1.1、P1.2分别接DS1302的SSCLK、I/O、RST。CPU的P1.7口接闹铃；复位电路采用上电复位和按键复位；晶振采用12Mhz，即机器周期为1us。

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图4-1 总电路图

4.4主程序设计

软件的设计是设计控制系统的应用程序。其任务是在整体设计和硬件设计的基础上，确定程序结构，分配内部RAM资源，划分功能模块，然后进行程序和各模块程序的设计，最后连接起来成为一个完整应用程序，与硬件相结合完成相应功能。本论文将采用汇编语言来设计程序。主程序采用模块化设计，流程图如图4-2所示。

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开始 初始化开机时间、闹铃时间、LCD1602、DS1302、外部中断0 按键子程序 初始化DS18B20 读DS18B20数据 温度转换 温度显示 调闹铃子程序 结束

图4-2 主程序流程图

4.5各子程序的设计

（1）DS1302子程序

RST：复位时序，即在RST引脚产生一个正脉冲，在整个读写器件，RST要保持高电平，一次字节读写完毕之后，要注意把 RST 返回低电平准备下次读写周期；要记得在操作 DS1302 之前关闭写保护；注意用延时来降低单片机的速度以配合器件时序；DS1302 读出来的数据是 BCD 码形式，要转换成我们习惯的10 进制。

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