多功能电子时钟毕业论文

哈尔滨理工大学毕业设计题目院系姓名指导教师系主任年月日摘要数字电子时钟是人们日常生活中不可或缺的必需品。电子钟主要是利用现代电子技术将时钟电子化、数字化。与传统的机械钟相比，具有时钟精确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。另外，在生活和工农业生产中，人们对电子钟的功能又提出了诸多要求报时、闹钟、日历、温度显示，这就需要电子时钟的多功能性。根据人们的不同要求，本设计主要为实现一款可正常显示时钟，测量环境温度，带有定时闹铃的多功能电子时钟。本设计采用液晶显示以其亮度高、显示直观等优点被广泛应用于智能仪器及家用电器等领域。该时钟系统主要由时钟模块、闹钟模块、环境温度检测模块、液晶显示模块、键盘控制模块组成。能够准确显示时间（显示格式为时时分分秒秒，24小时制），可随时进行时间调整，具有闹钟时间设置，能够对时钟所在的环境温度进行测量并显示。设计以硬件软件化为指导思想，充分发挥单片机功能，大部分功能通过软件编程来实现，电路简单明了，系统稳定性高。关键词电子时钟；单片机；多功能；温湿度传感器ABSTRACTDIGITALELECTRONICCLOCKISINDISPENSABLETODAILYLIFEELECTRONICCLOCKISTHEUSEOFMODERNELECTRONICTECHNOLOGYTOCLOCKELECTRONIC,DIGITALCOMPAREDWITHTHETRADITIONALMECHANICALCLOCK,ACLOCKACCURATE,INTUITIVEDISPLAY,NOMECHANICALTRANSMISSIONDEVICE,ETC,ANDTHUSAREWIDELYUSEDINADDITION,THEINTHETHEINTHELIFEANDINDUSTRIALANDAGRICULTURALPRODUCTION,THEPEOPLEPAIRSOFTHETHETHEFUNCTIONOFOFELECTRONICBELLALSOPROPOSEDAALOTOFOFTHEREQUIREMENTSOFTIMEKEEPING,ALARMCLOCK,CALENDAR,TEMPERATUREDISPLAY,WHICHREQUIRESTHETHETHEVERSATILITYOFELECTRONICCLOCKACCORDINGTOTHEDIFFERENTREQUIREMENTSOFTHEPEOPLEOFTHISDESIGNTOACHIEVEANORMALDISPLAYCLOCK/CALENDAR,MEASURINGTHEAMBIENTTEMPERATURE,MULTIFUNCTIONELECTRONICCLOCKWITHALARMTHISDESIGNUSESTHELCDITSHIGHBRIGHTNESS,INTUITIVEANDOTHERADVANTAGESAREWIDELYUSEDININTELLIGENTINSTRUMENTSANDAPPLIANCESANDOTHERAREASTHECLOCKSYSTEMCLOCKMODULE,ALARMCLOCKMODULE,THEAMBIENTTEMPERATURE,LCDMODULE,KEYBOARD,CONTROLMODULEBEABLETOACCURATELYTODISPLAYTHETIMEDISPLAYFORMATFORTHEFROMTIMETOTIMESUBSUBTHESECONDSSECONDS,SYSTEMOFTHE24HOURS,CANBEATANYTIMECARRIEDOUTTHETIMETOADJUST,WITHATHEALARMCLOCKTIMESETTING,BEABLETOPAIRSTHEAMBIENTTEMPERATUREWHERETHEBYTHECLOCKCARRIEDOUTMEASUREMENTANDDISPLAYEDDESIGNHARDWAREANDSOFTWAREASTHEGUIDINGIDEOLOGY,GIVEFULLPLAYTOTHEMCUFUNCTION,MOSTOFTHEFUNCTIONALITYTHROUGHSOFTWAREPROGRAMMINGSIMPLECIRCUITANDSYSTEMSTABILITYKEYWORDSDIGITALCLOCKSINGLECHIPMULTIFUNCTIONTEMPERATURESENSOR目录摘要IABSTRACTII目录1绪论111课题背景1111多功能数字时钟研究的背景1112多功能数字时钟研究现状与意义2113多功能数字时钟的功能32硬件设计421系统的设计思路4211设计流程422单片机的选择5221单片机的发展趋势5222单片机主要应用领域和特点523单片机STC89C52简介624实时数字时钟芯片11241DS12C887概述11242DS12C887应用电路连接说明1225数字温度传感器16251DS18B20概述16252应用电路连接说明17253DS18B20的各个ROM命令1726显示部分设计19261液晶显示屏12864的简介19262LCD12864的功能介绍20263LCD12864初始化过程25264LCD硬件电路的设计2627单片机最小系统2728键盘部分2929报警电路设计30210直流稳压电源部分31211硬件仿真312111仿真软件PROTUES简介312112本设计的仿真原理图323软件设计3231编程环境KEIL简介3332软件设计总体说明33322键盘部分344调试3541软件调试3542硬件调试415系统可靠性的设计4251软件可靠性的设计4252硬件可靠性的设计4353本系统中的抗干扰的预防措施44总结45参考文献47附录49附录1部分程序代码49附录2系统仿真原理图68绪论一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。从古至今，时间是人们生活中不可缺少的重要伴侣。郭沫若先生曾说时间就是生命，时间就是速度，时间就是力量。时间对我们来说总是那么宝贵，在我们的日常工作、学习、生活中，时间概念愈加显得重要。如果没有时间概念，社会将停滞不前。从古代的圭表、水漏，到后来的机械钟表以及当今的电子钟，都充分显现出了时间的重要。因此利用当今先进的科技致力于电子钟的研究将能更好的服务于人们的生活。11课题背景111多功能数字时钟研究的背景20世纪末，电子技术得到了极速的发展，毫无疑问，在其推动下，现代电子产品以及各种高科技产品几乎渗透到了社会的各个领域，这有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度以及综合科技水平的提高，但产品更新换代的频率也越来越快。随着科技的发展社会的进步和全球化竞争的日益激烈，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的需求。多功能电子钟不管在性能还是在样式亦或是用途上都发生了重大的变化，许多电子钟都已具备电子闹钟、电子秒表、温湿度检测等功能。同时单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的。多功能数字电子钟除了具有时钟的功能外还可以包含对环境温度检测的功能。温湿度是一种最基本的环境参数。在各个行业生产及日常生活中，对温湿度的测量及控制始终占据着非常重要的地位。数字电子时钟是采用数字时钟芯片（DS12C887）实现对时，分，秒数字显示的装置，广泛用于个人家庭，车站，码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可或缺的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，数字时钟的精度远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。例如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电器的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。112多功能数字时钟研究现状与意义数字电子时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。但随着时间的推移，科学技术的不断发展，生活节奏越来越快，竞争日益激烈，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。可以说时间的准确已成为各行各业安全运行的基础，如果时间出现误差而不能及时校正，会造成一系列严重的后果和经济损失。电子时钟的设计方法有多种，可用中小规模集成电路组成电子钟，也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟，还可以利用对单片机编程来实现电子钟。其中，利用单片机实现的电子时钟具有硬件结构简单、编程灵活、便于功能扩展等特点。由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。通过键盘可以进行定时、校时功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术或者数码管显示技术。液晶显示器LCD具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其他显示器无法比拟的优点，近年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子产品中。LCD可分为段式LCD、字符式LCD和点阵式LCD。其中，段式LCD和字符式LCD只能用于字符和数字的简单显示，不能满足图形曲线和汉字显示的要求；而点阵式LCD不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线以及汉字、动画，并且可以实现屏幕滚动、反转、闪烁等功能，用途十分广泛。由此可见LCD的应用是如此广泛，所以用MPU控制液晶显示器是很普遍的应用。温度传感器是上世纪90年代中期问世的。此类传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。目前，国际上已开发出多种温湿度传感器。其传感器内部一般包含温度传感器、湿度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器、随机存取存储器和只读存储器。他能实时更新并输出数据，适配于各种微控制器也就是通常所说的单片机（MCU），并且可通过软件来实现显示功能，其智能化取决于软件和硬件的综合开发水平，二者缺一不可。目前，新型温湿传感器正从模拟式向数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。21世纪后，温湿传感器毫无疑问正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及高安全性等高科技的方向迅速发展。在日常生活和自动控制系统中，我们时常会遇到对时间和温度湿度实时监控的需求。这就给具有多种功能的时钟提供了市场，也有了市场开发的前景。因此，研究多功能电子钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。113多功能数字时钟的功能数字时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时间精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点，被广泛应用于生活和工作当中。当今市场上的电子时钟品类繁多，外形小巧别致。也有体型较大的，诸如公共场所的大型电子报时器等。电子时钟首先是数字化了的时间显示或报时器，在此基础上，人们可以根据不同场合的要求，在时钟上加置其他功能，比如定时闹铃，万年历，环境温度、湿度检测，环境空气质量检测，USB扩展口功能等。本设计数字时钟主要功能为1具有显示时间，年，月，日，星期和手动校对功能，24小时制；2具有闹铃定时功能；（3）具有环境温度采集；（4）具有液晶（LCD12864）显示功能2硬件设计21系统的设计思路本次设计完成数字时钟年、月、日、星期、时、分、秒的显示及环境温度测量等功能的基础上完成定时闹钟的功能。硬件电路包括单片机最小系统电路、LCD12864液晶显示模块、按键模块、DS18B20温度传感器模块、蜂鸣器报警电路模块；软件部分主要通过C语言的编程实现电子时钟，闹钟，温度采集，然后通过液晶显示程序将时间显示出来，通过按键操作实现功能的转换。设计中结合硬件、软件的分步调试，达到要求的控制效果。211设计流程该设计的主要流程如下首先阅读大量参考文献，进行设计方案的确定，然后在PROTUES上进行原理图的绘制和修改，在仿真通过的情况下，购买所需要的元器件元器件应考虑大小。接着把元器件焊接到各个功能电路的模块上，并结合程序进行调试。最后将各个功能的电路程序组合起来，然后再进行总体调试直到成功。图21硬件设计框图22单片机的选择221单片机的发展趋势单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理的微处理器CPU，随机存取数据存储器RAM，只读程序存储器ROM，输入输出电路I/O口，可能还包括定时计数器，串行通信口SCI，显示驱动电路LCD或LED驱动电路，脉宽调制电路PWM，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。目前在单片机系统中，应用比较广泛的微处理器芯片主要为8XC5X系列单片机。该系列单片机均采用标准MCS51内核，硬件资源相互兼容，品类齐全，功能完善，性能稳定，体积小，价格低廉，货源充足，调试和编程方便，所以应用极为广泛。222单片机主要应用领域和特点单片机芯片的集成度很高，它将微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，具有以下特点体积小、重量轻、价格便宜、耗电少；根据工控环境要求设计，且许多功能部件集成在芯片内部，其信号通道受外界影响小，故可靠性高，抗干扰性能优于采用一般的CPU；控制功能强，运行速度快。其结构组成与指令系统都着重满足工控要求。有丰富的条件分支转移指令和很强的位处理功能及I/O口逻辑操作功能；片内存储器的容量不可能很大；引脚也嫌少，I/O引脚常不够用，且兼第二功能以至第三功能。但存储器和I/O接口都易于扩展；自单片机出现至今，单片机技术已走过了30多年的发展路程。纵观30年来单片机发展里程可以看出，单片机技术的发展以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。单片机应用最多的领域主要有以下因它具有“小、轻、廉、省”的特点，所以特别适用于“电脑型产品”，在家用电器、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银机、办公设备、厨房设备、家庭安防设备等许多产品上得到应用。适用于仪器、仪表，不仅能完成测量，还具有处理、监控等功能，易于实现数字化和智能化。23单片机STC89C52简介对于单片机的选型，主要应用从单片机应用系统的技术性，实用性和要开发性三方面来考虑。技术性要从单片机的技术指标角度,对单片机芯片进行选择，以保证单片机应用系统在一定的技术指标下可靠运行；实用性要从单片机的供货渠道、信誉程序等角度，对单片机的生产厂家进行选择以保证单片机应用系统在能长期、可靠运行；可开发性选用的单片机要有可靠的可以开发手段，如程序开发工具、仿真调试手段等。综合考虑本设计还是选用了STC89C52单片机。表21STC89C52主要功能STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程FLASH，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能8K字节FLASH，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89X52可降至0HZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHZ，6T/12T可选。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51指令集和输出管脚相兼容。主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写FLASHROM32个双向I/O口256X8BIT内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率024MHZ2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能表22给出了其主要功能STC89C52各引脚如图22所示图23STC89C52引脚图主电源引脚2根VCCPIN40电源输入，接5V电源GNDPIN20接地线外接晶振引脚2根XTAL0PIN18片内振荡电路的输入端XTAL1PIN19片内振荡电路的输出端控制引脚4根RST/VPPPIN9复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROGPIN30地址锁存允许信号PSENPIN29外部存储器读选通信号EA/VPPPIN31程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚32根STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位8根引脚，共32根。PO口PIN39PIN32名称为P00P07。P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平（晶体管晶体管逻辑电平）。P1口PIN1PIN8名称为P10P17。P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P10和P12分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P10/T2）和时器/计数器2的触发输入（P11/T2EX），具体如下所示。在FLASH编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P1引脚第二功能P10T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P11T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P15MOSI（在线系统编程时用到）P16MISO（在线系统编程时用到）P17SCK（在线系统编程时用到）P2PIN21PIN28名称为P20P27。P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVXRI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在FLASH编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口PIN10PIN178位准双向I/O口线，名称为P30P37。P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在FLASH编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。端口引脚第二功能P30RXD串行输入口P31TXD串行输出口P32INTO外中断0P33INT1外中断1P34TO定时/计数器0P35T1定时/计数器1P36WR外部数据存储器写选通P37RD外部数据存储器读选通此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。24实时数字时钟芯片241DS12C887概述DS12C887实时时钟芯片功能丰富，可以用来直接代替IBMPC上的时钟日历芯片DS12887，同时，它的管脚也和MC146818B、DS12887相兼容。由于DS12C887能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决了“千年”问题；DS12C887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10年之久；对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午；时间的表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种是用BCD码表示；DS12C887中带有128字节RAM，其中有11字节RAM用来存储时间信息，4字节RAM用来存储DS12C887的控制信息，称为控制寄存器，113字节通用RAM使用户使用；此外用户还可对DS12C887进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。性能和特性如下可作为IBMAT计算机的时钟和日历与MC146818B和DS1287的管脚兼容在没有外电源的情况下可以工作10年自带晶振振荡器及电池可计算到2100年前的秒，分，小时，星期，日期，月，年七种日历及闰年补偿用二进制码和BCD码代表日历和闹钟信息可选用夏令时模式可以应用于MOTOROLA和INTEL两种总线数据和地址总线复用内建128字节RAM14字节时钟控制器114字节通用RAM可编程方波输出总线兼容中断三种可编程中断时间性中断可产生每秒一次到每天一次的中断周期性中断122MS到500MS时钟更新结束中断自动电路故障和切换电路50V或33V工作范围DS12C887BGA模块为表面贴封装，集成了石英晶体和充电电池242DS12C887应用电路连接说明DS12887数字时钟芯片一共有24个引脚，其中有5个引脚不用连接，所以在进行封装的时候就只剩下了19个引脚，以下为芯片引脚分布图和个引脚的作用，图24芯片引脚分布图和电路连接以下为EDIP封装的引脚说明1MOT引脚，为MOTOROLA或INTEL总线时序选择端，利用此引脚可以选择了两种总线中的一种，接VCC时，为选择MOTOROLA总线，接地或悬空的时候为接INTEL总线，本次设计选的是INTEL总线，所以MOT引脚悬空。2X1、X2引脚，连接标准的32768KHZ。3AD0AD7,双向地址/数据复用总线。地址与总线周期的开始发送到总线上，并由AS信号的下降沿锁到DS12C887，所写数据由RW信号的上升沿锁存。读周期中，DS12C887于DS信号的后期中DS为低RW为高将数据发送到总线上。读周期结束后总线回复到高阻状态，同时DS时序变高。4GND引脚为接地端。5CS引脚，片选信号输入，且低电平有效，访问DS12C887总线时必须保持低电平在DS和RW工作期间CS必须保持有效。当VCC低于VPF电压时DS12C887内部通过禁止CS输入来禁止访问，这个用来在断电后保持RTC数据和RAM数据。6AS引脚，地址选通输入，在AS信号的下降沿将地址锁存到DS12C887中，无论CS是否有效，AS在下一个上升沿都会将地址清楚，地址选通信号必须先于每个都或写访问，如果在CS无效的时候执行了读或写操作，则必须在CS信号有效时且在读或写之前，重新发送一次读或写信号。7RW引脚，有两种操作模式，在INTEL时序中，RW低电平有效，RW与普通的写使能信号的时序类似，并在上升沿锁存数据。8DS引脚，数据选通或读输入，DS引脚根据MOT引脚电平有两种模式。在INTEL时序中DS表示读取DS12C887数据驱动总线的时间周期。此模式下，DS引脚与普通RAM的输出使能信号工作方式类似。9RESET引脚，复位输入，低电平有效RESET引脚对时钟，日历或RAM不起作用。在典型应用中，可将RESET接VCC,使得DS12C887在进入或退出电源状态时不影响任何控制寄存器的值。10IRQ引脚，中断请求输出，DS12C887的IRQ引脚低电平有效，可用作处理器的中断申请输入，只要引起中断的状态位置位，并且相应中断使能位也置位，IRQ将一直保持低电平，处理器程序通常通过读取C寄存器来清除IRQ输出，RESET也会清楚未处理的中断，没有中断发生时IRQ为高阻状态，可将多个中断器件接到一条IRQ总线上，只要他们都为漏极开路输出。IRQ为漏极开路输出，需要使用一个未接上拉电阻与VCC相连。11RCLR引脚，清楚RAM，RCLR引脚低电平有效，用来清楚所有114字节的通用RAM。但不影响与RTC相关的RAM，要清楚RAM，必须在未加VCC的后备电池模式下，将RCLR强制为逻辑0，RCLR通过人机接口使用，而不是通过外部缓存器驱动，该引脚已通过外部上拉，不需要外接上拉电阻。12SQW引脚，方波输出能提供RTC内15个分频器的13个分频比之一，可通过对寄存器A的编程来控制SQW输出信号频率。243DS12C887的存储功能在DS12C887内有11字节RAM用来存储时间信息，4字节用来存储控制信息，其具体垢地址及取值如表1所列由表243可以看出DS12C887内部有控制寄存器的AB等4个控制寄存器，用户可以在任何时候对其进行访问以对DS12C887进行控制操作。243DS12C887的存储功能取值范围地址功能取值范围十进制数二进制BCD码0秒059003B00591秒闹铃059003B00592分059003B00593分闹铃059003B005912小时模式012010CAM，818CPM0112AM，8192PM424小时模式02300170023时闹铃，12小时制112010CAM，818CPM0112AM，8192PM5时闹铃，24小时制023001700236星期几（星期天1131011F01318月112010C01129年0990063009910控制寄存器A11控制寄存器B12控制寄存器C13控制寄存器D50世纪099NA19，20在各种设备、家电、仪器、工业控制系统中，可以很容易地用DS12C887来组成时间获取单元，以实现各种时间的获取25数字温度传感器251DS18B20概述适应电压范围更宽，电压范围30V55V，在寄生电源方式下可由数据线供电。独特的单线接口方式，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。DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。测温范围55125，在1085时精度为05。可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为05、025、0125和00625，可实现高精度测温。在9位分辨率时最多在9375MS内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750MS内把温度值转换为数字，速度更快。测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。负压特性电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。DS18B20内部结构如图42所示，主要由4部分组成64位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。DS18B20管脚排列如图。252应用电路连接说明表252DS18B20引脚定义序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。3VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。图252应用电路连接方式图253DS18B20的各个ROM命令（1）READROM33H这个命令允许总线控制器读到DS18B20的8位系列编码，惟一的序列号的8位CRC码。只有在总线上存在单只DS18B20的时候才能用这个命令。如果总线上有不止一个从机，当所有从机试图同时传送信号时就会发生数据冲突（漏极开路连在一起形成“与”的效果）。（2）MATCHROM55H这是个匹配ROM命令，后跟64位ROM序列，让总线控制器在多点总线上定位一只特定的DS18B20。只有和64位ROM序列完全匹配的DS18B20才能响应随后的存储器操作。所有和64位ROM序列不匹配的从机都将等待复位脉冲。这条命令在总线上有单个或多个器件时都可以使用。（3）SKIPROM0CCH这个命令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，可以节省时间。如果总线上不止一个从机，在命令之后紧跟着发一条读命令，由于多个从机同时传信号。总线上发生数据冲突（漏极开路连在一起形成“与”的效果）。（4）SEARCHROM0F0H当一个系统初次启动时，总线控制器并不知道单线总线上有多少个器件或它们的64位ROM编码。搜索ROM命令允许总线控制器用排除法识别总线上的所有从机的64位编码。（5）ALARMSEARCH0ECH这条命令的流程和SEARCHROM相同。然而，只有在最近一次测温后遇到符合报警条件的情况，DS18B20才会响应这条命令。报警条件定义为温度高于TH或低于TL。只要DS18B20不掉电，报警状态将一直保持，直到再一次测得的温度值达不到报警条件。（6）WRITESCRATCHPAD4EH这个命令向DS18B20的暂存器TH和TL中写入数据。可以在任何时刻发出复位命令来中止写入。（7）READSCRATCHPAD0BEH这个命令读取暂存器的内容。读取将从第1字节开始，一直进行下去，直到第9（CRC）字节读完。如果不想读完所有字节，控制器可以在任何时刻发出复位命令来中止读取。（8）COPYSCRATCHPAD48H这个命令把暂存器的内容拷贝到DS18B20的EROM存储器里，即把2温度报警触发器字节存入非易失性存储器里。如果控制器在这条命令之后跟着发出读时间隙，而DS18B20又忙于把暂存器拷贝到E存储器，DS18B20就会输出一个0，如果拷贝结束的话，DS18B20输出1。如果使用寄生电源，总线控制器必须在这条命令后立即启动强上拉，并最少保持10MS。（9）CONVERTT44H这个命令启动一次温度转换而无需其他数据。温度转换命令被执行，而后DS18B20保持等待状态。如果控制器在这条命令之后跟着发出时间隙，而DS18B20有忙于做时间转换的话，DS18B20将在总线上输出一个0，若温度转换完，则输出1。如果使用寄生电源，总线控制器必须在发出这条命令后立即启动强上拉，并最少保持500MS以上时间。（10）READE0B8H2这条命令把触发器里的值拷贝回暂存器。这种拷贝操作在DS18B20上电时自动执行，这样一上电暂存器里马上存在有效的数据了。若在这条命令之后发出读数据隙，器件会输出温度转换忙的标识0为忙，1为完成。（11）READPOWERSUPPLY0B4H若把这条命令发给DS18B20后发出读时间隙，器件会返回它的电源模式0为寄生电源，1为外部电源。26显示部分设计261液晶显示屏12864的简介本设计用的显示屏是带字库的LCD12864。带中文字库的LCD12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864,内置8192个1616点汉字，和128个168点ASCII字符集利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字也可完成图形显示低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多基本特性（1）低电源电压（VDD3055V）（2）显示分辨率12864点（3）内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字简繁体可选（4）内置128个168点阵字符（5）2MHZ时钟频率（6）显示方式STN、半透、正显（7）驱动方式1/32DUTY，1/5BIAS（8）视角方向6点（9）背光方式侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10（10）通讯方式串行、并口可选（11）内置DCDC转换电路，无需外加负压（12）无需片选信号，简化软件设计（13）工作温度055,存储温度2060（14）能显示更多的内容，让人一目了然262LCD12864的功能介绍262LCD12864引脚功能表引脚号引脚名称方向功能说明1VSS模块电池源2VDD模块电源正端3V0LCD驱动电压输入端4RSH/L并行的指令/数据选择信号，串行的片选信号5R/WH/L并行的读/写选择信号,串行的数据口6EH/L并行的使能信号，串行的时钟714DB0DB7H/L数据口0715PSBH/L并/串行接口选择,H并行，L串行16NC空脚17RETH/L复位，低电平有效18NC空脚19LED_ALED5V背光源正极20LED_BLED0V背光源负极基本操作时序LCD12864读写操作时序总体上来说是比较简单的，掌握其有两种方法一种是直接看时序图，另外一种方法是直接记忆和总结读写时电平高低和变化。很显然第二种更简单、直接，下面就列出典型读写的时序要求，以方便编写程序。读状态输入RSL，R/WH，EH输出D0D7状态字写指令输入RSL，R/WL，DB0DB7指令码，E高脉冲输出无读数据输入RSH，R/WH，EH输出D0D7数据写数据输入RSH，R/WL，DB0DB7数据，E高脉冲输出无（2）指令集说明如下1）清除显示（CLEAR）DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000000001将DDRAM填满“20H”（空格）代码，并且设定DDRAM的地址计数器（AC）为00H；更新设置进入设定点将I/D设为1，游标右移AC加1。2）地址归0（HOME）DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000001X设定DDRAM的地址寄存器为00H，并且将游标移到开头原点位置；这个指令并不改变DDRAM的内容。3）进入设定点（ENTRYMODESET）初始值06HDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0000001I/DS指定在显示数据的读取与写入时，设定游标的移动方向及指定显示的移位I/D1，游标右移，DDRAM地址计数器（AC）加1I/D0，游标左移，DDRAM地址计数器（AC）减1S显示整体画面移动SI/D11画面整体左移SI/D10画面整体右移4）显示开关设置（DISPLAYSTATUS）初始值08HDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000001DCB控制整体显示开关，游标开关，游标位置显示反白开关D1,整体显示开；D0，整体显示关，但是不改变DDRAM内容C1,游标显示开；C0，游标显示关B1,游标位置显示反白开，将游标所在地址上的内容反白显示B0，正常显5）游标或显示移位控制CURSORANDDISPLAYSHIFTCONTORL初始值0001XXXXB（X0,1）DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00001S/CR/LXX这条指令不改变DDRAM的内容S/CR/L00游标向左移动S/CR/L01游标向右移动S/CR/L10显示向左移动，游标跟着移动S/CR/L11显示向右移动，游标跟着移动6）功能设定FUNCTIONSET初始值0011X0XXBX0,1DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0001DLX0/REXXDL8/4位接口控制位DL1,8位MPU接口；DL1,4位MPU接口RE指令集选择控制位RE1，扩充指令集；RE0，基本指令集同一指令的动作不能同时改变DL和RE，需先改变DL再改变RE才能确保设置正确7）设定CGRAM地址DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB001A5A4A3A2A1A0设定CGRAM地址到地址计数器（AC），AC范围为00H3FH需确认扩充指令中SR0（卷动位置或RAM地址选择）8）设定DDRAM地址DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB010A5A4A3A2A1A0设定DDRAM地址到地址计数器（AC）第一行AC范围80H8FH第二行AC范围90H9FH备注ST7920控制器的12864点阵液晶其实原理上等同25632点阵，第三行对应的DDRAM地址紧接第一行；第四行对应的DDRAM地址紧接第二行。用户在使用行反白功能时，如果第一行反白，第三行必然反白。第二行反白，第四行必然反白。这是正常现象。9）读取忙标志和地址RS0,R/W1DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0BFA6A5A4A3A2A1A0读取忙标志以确定内部动作是否完成，同时可以读出地址计数器（AC）的值10）写显示数据到RAMRS1,R/W0DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0当显示数据写入后会使AC改变，每个RAM（CGRAM，DDRAM）地址都可以连续写入2个字节的显示数据，当写入第二个字节时，地址计数器（AC）的值自动加一。11）读取显示RAM数据（RS1，R/W1）DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0读取后会使AC改变设定RAM（CGRAM，DDRAM）地址后，先要DUMMYREAD一次后才能读取到正确的显示数据，第二次读取不需要DUMMYREAD，除非重新设置了RAM地址4扩充指令详细说明表1待命模式DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000000001进入待命模式，执行如何其它指令都可以结束待命模式；该指令不能改变RAM的内容。2卷动位置或者RAM地址选择初始值02HDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000001SR当SR1时，允许输入垂直卷动地址当SR0时，允许设定CGRAM地址（基本指令）3反白显示初始值04HDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000001R0选择2行中的任意一行作反白显示，并可决定反白与否。R0初始值为0，第一次执行时为反白显示，再次执行时为正常显示通过R0选择要作反白处理的行R00第一行，R01第二行说明参考基本指令详细说明中的DDRAM地址说明12864点阵的液晶执行反白功能时实用意义不大，因为一三行连在一起，二四行连在一起，用户对第一行执行反白显示操作时，第三行必然也反白显示。4睡眠模式初始值000010XXBX0,1DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000001SL00SL1，脱离睡眠模式SL0，进入睡眠模式5扩充功能设定DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0001DLXREGX初始值001DLX100BDL1,8BIT并口DL0,4BIT并口X0,1DL8/4位接口控制位DL1,8位MPU接口；DL1,4位MPU接口RE指令集选择控制位RE1，扩充指令集；RE0，基本指令集G绘图显示控制位G1，绘图显示开；G0，绘图显示关同一指令的动作不能同时改变RE及DL、G，需先改变DL或G再改变RE才能确保设置正确6设定绘图RAM地址DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB01000A3A2A1A0DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB01A6A5A4A3A2A1A0设定GDRAM地址到地址计数器（AC），先设置垂直位置再设置水平位置（连续写入2字节数据来完成垂直与水平坐标的设置）。垂直地址范围AC6AC0水平地址范围AC3AC0263LCD12864初始化过程延时15MS写指令38H不检测忙信号延时5MS写指令38H不检测忙信号写指令5MS写指令38H不检测忙信号之后每次写指令、读/写数据操作之前均需检测忙信号写指令38H显示模式设置写指令08H显示关闭写指令01H显示清屏幕写指令06H显示光标移动设置写指令0CH显示及光标设置264LCD硬件电路的设计图264LCD12864电路连接27单片机最小系统本设计的单片机最小系统主要包括STC89C52芯片，晶振电路和复位电路。晶振电路最小系统晶振电路如图24所示图24晶振电路图STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL0和XTAL1分别是此放大器的输入端和输出端。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1212MHZ之间选择，电容值在530PF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。单片机晶振两个电容的作用这两个电容叫晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在几十PF。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度。晶振的负载电容CDCG/CDCGCICC式中CD，CG为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，CIC（集成电路内部电容）C（PCB上电容）经验值为3至5PF。复位电路最小系统复位电路如图25所示。图25复位电路图无论使用哪种类型的单片机，总要涉及到单片机复位电路的设计而单片机复位电路设计的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性许多用户在设计完单片机系统，并在实验室调试成功后，在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象，这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。复位电路的基本功能是系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经过一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分合过程中引起的抖动而影响复位。单片机复位电路参数的选定须在振荡稳定后保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。单片机复位电路主要有四种类型微分型复位电路；积分型复位电路；比较器型复位电路；看门狗型复位电路。最小系统整体图最小系统整体电路如图26所示图26最小系统电路图28键盘部分按键按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。前者造价低，后者寿命长。目前，微机系统中最常见的是触点式开关按键。按键按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类，这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别，非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别。全编码键盘能够由硬件逻辑自动提供与键对应的编码，此外，一般还具有去抖动和多键、窜键保护电路。这种键盘使用方便，但需要较多的硬件，价格较贵，一般的单片机应用系统较少采用。非编码键盘只简单地提供行和列的矩阵，其它工作均由软件完成。由于其经济实用，较多地应用于单片机系统中。在本套设计中由于只需要几个功能键，此时，可采用独立