基于单片机的数字时钟和数字温度计的设计 摘要：介绍一个以 AT89S51 为控制核心，以DS1820 作为温度检测器，以DS1320作为实时时钟发产生器构成的数字温度时钟系统。详细介绍系统的结构和原理,并给出了软件设计方法。LCD1602A液晶显示模块，能清晰的显示时间和温度。
关键词：单片机 数字时钟 数字温度计
1 引言
现在是一个知识爆炸的新时代。新产品、新技术层出不穷，电子技术的发展更是日新月异。可以毫不夸张的说，电子技术的应用无处不在，电子技术正在不断地改变我们的生活，改变着我们的世界。在这快速发展的年代，时间对人们来说是越来越宝贵，在快节奏的生活时，人们往往忘记了时间，一旦遇到重要的事情而忘记了时间，这将会带来很大的损失。因此我们需要一个定时系统来提醒这些忙碌的人。数字化的时钟和温度计给人们带来了极大的方便。
近些年，随着科技的发展和社会的进步，人们对数字时钟和温度计的要求也越来越高，传统的数字时钟和温度计已不能满足人们的需求。多功能数字时钟和温度计不管在性能还是在样式上都发生了质的变化.单片机在多功能数字时钟和温度计中的应用已是非常普遍的，人们对数字时钟和温度计的功能及工作顺序都非常熟悉。但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。由单片机作为数字时钟和温度计的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。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。
2 方案论证
单片机芯片作为控制系统的核心部件，它除了具备微机CPU的数值计算功能外，还具有灵活强大的控制功能，以便实时检测系统的输入量、控制系统的输出量，实现自动控制。在本次设计中采用单片机技术来实现数字时钟和温度的功能。方案的设计可以从以下几个方面来确定。
微处理器的选择，AT89S51、52是2003年ATMEL推出的新型品种，除了完全兼容8051外，还多了ISP编程和看门狗功能。在本次设计中采用AT89S51单片机。
显示电路的设计，随着科技的发展，液晶显示的使用越来越方便，已被普遍的使用。由于液晶显示与驱动都集成在一个芯片上，因此使用起来很方便。在这里采用LCD1602液晶显示，单片机从中读取数据送到显示器上显示，从而实现数字的功能。
对于温度电路的设计，温度控制电路是整体电路的一个重要组成部分，采用的是一个温度检测芯片DS1820。DS1820 数字温度计提供9 位温度读数,指示器件的温度信息经过单线接口送入DS1820 或从DS1820 送出，因此从中央处理器到DS1820 仅需连接一条线和地读写和完成温度变换，所需的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。每一个DS1820 有唯一的系列号silicon serial number。因此多个DS1820可以存在于同一条单线总线上，这允许在许多不同的地方放置温度灵敏器件。此特性的应用范围包括HVAC环境控制，建筑物设备或机械内的温度检测以及过程监视和控制中的温度检测。
实时控制电路是时钟电路的一个重要组成部分，采用的是一个时钟芯片，单片机从中读取数据送到显示器上显示，从而实现数字钟的功能。DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM 通过简单的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日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式。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用到三个口线1 RES 复位、2 I/O 数据线、3 SCLK串行时钟。时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信DS1302 工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW。
DS1302还有控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。DS1302 与RAM相关的寄存器分为两类,一类是单个RAM单元,共31个,每个单元组态为一个8 位的字节,其命令控制字为COH～FDH,其中奇数为读操作,偶数为写操作;再一类为突发方式下的RAM寄存器,此方式下可一次性读写所有的RAM的31 个字节,命令控制字为FEH(写)、FFH (读) 。只需要3 根线就可以实现和微控制器的接口,控制相对比较容易。
还有一些其他控制电路如复位电路、时钟电路等。通过这些控制电路的连接构成了完整的电路。 毕业设计说明书目录
1. 引言…………………………………………………………… …………………………14
2. 方案论证…………………………………………………………………………………14
3. 各电路设计………………………………………………………………………………15
3. 1电源电路设计 ………………………………………………………………………15
3. 1．1 方案一:7805稳压电路……………………………………………………15
3．1．2 方案二:串联型稳压电源 …………………………………………………15
3．2 单片机复位电路设计…………………………………………………………………16
3．2．1 方案一:上电复位……………………………………………………………16
3．2．2 方案二:上电和开关复位……………………………………………………17
3．3 单片机时钟电路设计…………………………………………………………………17
3．4 LCD液晶显示模块……………………………………………………………………18
3．5 DS1820芯片……………………………………………………………………………19
3．6 DS1302芯片……………………………………………………………………………22
4. 软件设计…………………………………………………………………………………24
4．1 程序流程………………………………………………………………………………24
4．1．1 DS1820软件程序流程图……………………………………………………24
4．1．2 DS1302读写操作流程图………………………………………………………24
4．2 程序……………………………………………………………………………………26
4．2．1 写DS1820子程序……………………………………………………………26
4．2．2 读DS18B20的程序……………………………………………………………26
4．2．3 将16进制的温度数据转换成压缩BCD码…………………………………264．2．4 DS1820初始化程序……………………………………………………………274．2．5 DS1302写保护寄存器操作程序………………………………………………27
4．2．6 DS1302时钟停止位操作………………………………………………………28
4．2．7 DS1302多字节传送方式………………………………………………………28
5．软硬件系统的调试………………………………………………………………………29
6．附录………………………………………………………………………………………31
7．参考文献…………………………………………………………………………………32参考文献
[1] 付家才．单片机控制工程实践技术. 北京：化学工业出版社,2004
[2] 孙育才，王荣兴，孙化芳.新型AT89S52系列单片机及其应用. 北京：清华大学出版社，2005
[3] 朱定华.单片机原理及接口技术实验.北京：北方交通大学出版社，2002
[4] 张鑫，华臻，陈书谦.单片机原理及应用.北京：电子工业出版社，2005
[5] 李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，1993
[6] 于复生,宋现春等. 时钟芯片DS 1302 其在数据记录中的应用[J ] . 电子技术应用2000
[7] 朱路,朱清慧. 连续补充充电实时时钟芯片DS1302及其应用现代电子技术.
[8] 杜伟略.80C51单片机及接口技术.北京化学工业出版社，2008.2
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