基于51单片机设计的带有测温功能的电子时钟汇总.doc

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1、、职业技能训练之电子技术课程设计报告学 院电子与信息学院设计题目基于51单片机设计的带有测温功能的电子时钟班 级XXX姓 名XXX学 号XXX指导教师XXX时 间2012年06月25日目录一、 设计要求二、 课程设计的方案、目的及意义三、 硬件设计方案四、 软件设计方案五、 总结六、 参考资料一、 设计要求用51单片机设计带温度显示的电子时钟，具体要求如下：1、 利用DS1302时钟芯片实现时钟功能模块。2、 时钟要求可以调节时间：年、月、日、时、分、秒。3、 利用LCD1602显示。4、 利用DS18B20芯片实现温度功能模块。5、 利用按键完成各项功能。二、 课程设计方案、目的及意义1、

2、总体方案：用STC89C51单片机作为CPU主控制器，DS1302时钟芯片提供准确时钟信号，DS18B20温度传感器采集温度信息，三个按键进行加减调整、功能切换作用，通过LCD1602对外多功能显示。2、 具体方案：CPU控制所有模块，通过循环反复从DS1302中读取时钟信息，传送至LCD1602显示，得到基本时钟功能。当分为59，秒为56时开始，每隔一秒LED灯点亮240毫秒，0分0秒时LED灯点亮700毫秒。从而实现整点光报时。定时循环从DS18B20中读取温度信息，传送至LCD1602显示，得到基本温度计功能。当温度高于30度（包括30度）时，点亮红色LED灯，提醒当天为高温天气。低于0

3、度时，点亮蓝色LED灯，提醒当天为冰冻天气。键盘使用扫面方式，MENU键控制功能切换，完成时钟和温度间的转换。OK键控制时间调整与确定，UP、DOWN键调节时间，R、L 键选择调整对象。进入调整时，暂停DS1302数据读取，并将改变的时间数据写入DS1302，并送LCD1602显示，同时，启动LCD1602光标闪烁，确定调整对象，完成人机对话。退出调整时，停止写入数据，重新读取DS1302时钟信息。从而完善时钟功能。3、 目的及意义可作为产品生产，作为居家的时钟显示与温度计。三、硬件设计方案1、原理图2、PCB图3、各功能模块分析（一）、主控制器：STC单片机89C51功能：程序存储器16K、

4、RAM数字存储器1280、可直接通过串口下载程序，单一+5V电源供电，五个中断源的中断控制系统，片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器。RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据。ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格。I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出。P0口做I/O口需接上拉电阻。 T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式。(二)、LCD1602显示模块介绍：工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符（16列2

5、行）。管脚信息：显示模式设置：显示开关及功能设置：数据指针设置：写时序：注：R3调节显示屏对比度（三）、DS1302时钟芯片 管脚信息：VCC：Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc10.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1、X2：X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST：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。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序

6、列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK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：SCLK为时钟输入端。日历寄存器：注：（1）：小时寄存器的位7用于定义DS1302是运行于12小时模式还是24小时模式。当为高时，选择12小时模式。在12小时模式下，位5为低时为AM，高时为PM。在24小时模式下，

7、位5是第二个10小时位。（2）、秒寄存器的位7定义为时钟暂停标志。当该位置为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；该位置0是，时钟开始运行。（3）、控制寄存器的位7是写保护位，其他7位均置为0。在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP位必须为0。当WP位1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。控制字节：注：控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。数据读写及

8、时序：在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。（四）、DS18B20温度传感器管脚信息：GND：接地DQ： 数据I/OVDD：电源存储器：控制字节：Skip ROM CCh：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，在单点总线情况下右以节省时间。Convert T44h：开始温度转换。Read ScratchpadBEh：读取暂存器和CRC 字节，知道9字节时序：读时间隙：当从DS12B20读取数据时，

9、主机生成读时间隙。当主机把数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平的时候，写时间隙开始。数据线必须保持至少1s，从DS18B20 输出的数据在读时间隙的下降沿出现后15s 内有效。因此，主机在读时间隙开始后必须停止把I/O 脚驱动为低电平15s，以读取I/O 脚状态。在读时间隙的结尾，I/O 引脚将被外部上拉电阻拉到高电平。所有读时间隙必须最少60s，包括两个读周期间至少1s的恢复时间。写时间隙：当主机把数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平的时候，写时间隙开始。所有写时间隙必须最少持续60s，包括两个写周期间至少1s 的恢复时间。I/O 线电平变低后，DS18B20 在一个15s 到60s 的窗口内对I/

10、O 线采样。如果线上是高电平，就是写1，如果线上是低电平，就是写0。主机要生成一个写时间隙，必须把数据线拉到低电平然后释放，在写时间隙开始后的15s 内允许数据线拉到高电平。主机要生成一个写0 时间隙，必须把数据线拉到低电平并保持60s。（六）、按键部分原理：键盘扫描，先将P3.6口置零，此时扫描S5S8，如果P3.0P3.3中有为0，则说明有对应键按下。然后将P3.7口置零，此时扫描S1S4，如果P3.0P3.3中有为0，则说明有对应键按下。四、软件设计方案部分程序代码（一）主程序：#include#includelcd1602.h /包含头文件，直接引用显示文件#includeds18b2

11、0.h#include DS1302.h#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define TIMER0_COUNT 0xEE11sbit mode=P30; /设定修改位数sbit plus=P31; /加键sbit dec=P32; /减键uchar count,s1num,timer0_tick,count=0;typedef struct char hour; char minute; char second; time;typedef struct uint year; char month; char day;

12、date;time now=11,20,7; /显示时间初始值date today=12,6,16;char code dayofmonth=31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31; /设定月份数组，用以判定12个月的最大值char code weekday710=Week1 ,Week2 ,Week3 ,Week4 ,Week5 ,Week6 ,Week7 ; /设定行星期显示数uchar monthday(uchar year,uchar month) if(month=2 & year%4=0) /用以判定是否为润年，其2月有29天 return(29);

13、 else return(28); /非闰年时的该月份天数28void display_week() /由年月日计算星期，用以显示星期数 char days; days=(today.day+1+2*today.month+3*(today.month+1)/5+today.year+today.year/4-today.year/100+today.year/400)%7; display_string(&weekdaydays0); static void timer0_initialize(void) /timer0 initialize EA=0; /设置不接受所有中断 timer0_

14、tick=0; TR0=0; /关闭Timer0 TMOD=0X01; /设置Timer0为模式2，16位工作模式 TL0=(TIMER0_COUNT & 0X00FF); /设置Timer0低八位数值 TH0=(TIMER0_COUNT 8); /设置Timer0高八位数值 PT1=1; /设置Timer0的优先级为最高 ET0=1; /设置接受Timer0的中断 TR0=1; /启动Timer0 EA=1; /设置系统接受中断 void write_time(uchar add,uchar number) /写时间 gotoxy(2,add); display_data(number);v

15、oid write_riqi(uchar add,uchar number) /写日期 gotoxy(1,add);display_data(number);void keyscan() /按键扫描程序uchar mode_num; /设定mode_num，来判断是哪一位要修改，当mode_num为零时，为非修改模式if(mode=0)/修改位的选择delay(5); /延时if(mode=0) /当外部按键mode没按下一次时，都使mode_num自加，即mode_num表示为按键mode按下的次数mode_num+;while(!mode); TR0=0; write_com(0x0f);

16、 if(mode_num=1) gotoxy(1,1); /当mode_num为1时，为年份改变位，光标移到（1，2） if(mode_num=2) gotoxy(1,4);/当mode_num为2时，为月份改变位，光标移到（1，5） if(mode_num=3) gotoxy(1,7); /当mode_num为3时，为日期改变位，光标移到（1，8） if(mode_num=4) gotoxy(2,1); /当mode_num为4时，为小时改变位，光标移到（2，2） if(mode_num=5) gotoxy(2,4); /当mode_num为5时，为分钟改变位，光标移到（2，5） if(mo

17、de_num=6) gotoxy(2,7); /当mode_num为6时，为秒数改变位，光标移到（2，8） if(mode_num=7) /当mode_num为7时，退出修改模式 mode_num=0;/非修改模式时，将mode_num置零，有助于判断是否为修改模式 write_com(0x0c); TR0=1; if(mode_num!=0) /为修改模式时，加减键的处理子程序if(plus=0) /当加键为零，即外部触发一次时，进行以下处理delay(5); /延时if(plus=0)/延时再次判断加键，防止抖动 if(mode_num=1) /当为年份改变时，年份自加一，并且显示修改后的

18、日期today.year+; write_riqi(1,today.year);/因为年份主要是最后两位在改变，所以除以100来计算年份值，除以100求得的商值为十位 gotoxy(1,14); display_week();/因为改变日期都会改变周数，所以要重新显示 if(mode_num=2) /以下处理同上today.month+; if(today.month=13) today.month=1; /特别注意，月份不能超过12，当为13时，要将月份置1 write_riqi(4,today.month);/除以10来计算月份值，除以10求得的商值为十位 gotoxy(1,14); di

19、splay_week(); if(mode_num=3)/以下处理同上today.day+; if(today.daymonthday(today.year,today.month) /特别要判断每个月份的最大值，不能超过此数，超过后要将天数置一 today.day=1; write_riqi(7,today.day);/除以10来计算月份值，除以10求得的商值为十位 gotoxy(1,14); display_week(); if(mode_num=4)/以下处理同上now.hour+;if(now.hour=24) now.hour=0; /小时不能超过24 write_time(1,no

20、w.hour); if(mode_num=5) /以下处理同上now.minute+;if(now.minute=60) now.minute=0;write_time(4,now.minute); if(mode_num=6) /以下处理同上now.second+;if(now.second=60) now.second=0; write_time(7,now.second); if(dec=0) /减键的处理和加键处理处理相反delay(5);if(dec=0) if(mode_num=1)today.year-; write_riqi(1,today.year); gotoxy(1,14

21、); display_week(); if(mode_num=2)today.month-; if(today.month=0) today.month=12;/要注意月份的最小值为1，当减为零时，要讲月份置为12 write_riqi(4,today.month);/除以10来计算月份值，除以10求得的商值为十位 gotoxy(1,14); display_week(); if(mode_num=3)today.day-; if(today.day=0) /当天数减为0时，要重新赋值，为上一个月的最大值 today.day=monthday(today.year,today.month);

22、write_riqi(7,today.day);/除以10来计算月份值，除以10求得的商值为十位 gotoxy(1,14); display_week(); if(mode_num=4)now.hour-;if(now.hour0) now.hour=23; /当小时数小于0时，要重新赋值，置为23 write_time(1,now.hour); if(mode_num=5)now.minute-;if(now.minute0) now.minute=59;/注意点同上write_time(4,now.minute); if(mode_num=6)now.second-;if(now.seco

23、nd 8);/设置Timer0高八位数值 TR0=1;count+; if(count=30) display_temp();/延时，当count=30时，显示温度，并延时 if(count=200) /当count自加到200时，开始判断此时时、分、秒的值，并进行转换count=0;now.second+;if(now.second=60) /当秒达到60时，向分进位，且秒数置零now.second=0;now.minute+;if(now.minute=60) /当分达到60时，向时进位，且分数置零now.minute=0;now.hour+;if(now.hour=24)/当时达到24时

24、，向天进位，且时数置零now.hour=0; today.day+; if(today.daymonthday(today.year,today.month)/判断天数，当超过本月最大天数时，向月份进位，且天数置一 today.day=1; today.month+; if(today.month=13) /判断月份，当月份超过12时，向年份进位，月份置一 today.month=1; today.year+; write_riqi(4,today.month); /在位置4处，向lcd写月份 write_riqi(7,today.day);/在位置7处，向lcd写天数 gotoxy(1,14

25、); display_week();write_time(1,now.hour); /在位置1处，向lcd写时数write_time(4,now.minute);/在位置4处，向lcd写分数write_time(7,now.second);/在位置7处，向lcd写秒数void main() SYSTEMTIME CurrentTime; LcdInitiate(); /初始化lcd timer0_initialize(); /初始化内部定时器 Initial_DS1302(); /初始化DS1302 DateToStr(&CurrentTime); /从DS1302读取日期 TimeToStr

26、(&CurrentTime); /从DS1302读取时间 gotoxy(1,1); display_string(CurrentTime.DateString); /显示日期 gotoxy(1,10); display_week(); /显示周几 gotoxy(2,1); display_string(CurrentTime.TimeString); /显示时间 gotoxy(2,10); display_string(00.0C); /显示温度 while(1) keyscan();（二）DS1302时钟模块#include #include #ifndef _REAL_TIMER_DS13

27、02_2003_7_21_#define _REAL_TIMER_DS1302_2003_7_21_sbit DS1302_CLK = P16; /实时时钟时钟线引脚 sbit DS1302_IO = P17; /实时时钟数据线引脚 sbit DS1302_RST = P15; /实时时钟复位线引脚sbit ACC0 = ACC0;sbit ACC7 = ACC7;typedef struct _SYSTEMTIME_unsigned char Second;unsigned char Minute;unsigned char Hour;unsigned char Week;unsigned

28、char Day;unsigned char Month;unsigned char Year;unsigned char DateString9;unsigned char TimeString9;SYSTEMTIME;/定义的时间类型#define AM(X)X#define PM(X)(X+12) / 转成24小时制#define DS1302_SECOND0x80 /时钟芯片的寄存器位置,存放时间,如0x80放的的秒数#define DS1302_MINUTE0x82#define DS1302_HOUR0x84 #define DS1302_WEEK0x8A#define DS130

29、2_DAY0x86#define DS1302_MONTH0x88#define DS1302_YEAR0x8C#define DS1302_RAM(X)(0xC0+(X)*2) /用于计算 DS1302_RAM 地址的宏 RAM命令控制字地址：0xC0-0xFDvoid DS1302InputByte(unsigned char d) /实时时钟写入一字节(内部函数) unsigned char i; ACC = d; for(i=8; i0; i-) DS1302_IO = ACC0; /将IO线上的数据存放在ACC中 DS1302_CLK = 1;/特别注意，DS1302写一数据时，CL

30、K要产生一负脉冲 DS1302_CLK = 0; ACC = ACC 1; /每次移位一位 unsigned char DS1302OutputByte(void) /实时时钟读取一字节(内部函数) unsigned char i; for(i=8; i0; i-) ACC = ACC 1; /将前一个下降沿读出的数据右移一位从而读出该次读出的数放入ACC7 ACC7 = DS1302_IO; DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0;/SCLK下降沿读出DS1302的数 return(ACC); void Write1302(unsigned char ucAddr, u

31、nsigned char ucDa)/其中Addr为 DS1302地址, ucData为要写的数据 DS1302_RST = 0; /写数据时，要注意RST产生一上升沿，CLK为低电平 DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr); / 地址，命令 DS1302InputByte(ucDa); / 写1字节数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; unsigned char Read1302(unsigned char ucAddr)/读取DS1302某地址的数据 unsigned char ucDa

32、ta; DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr|0x01); / 地址，命令 ucData = DS1302OutputByte(); / 读1字节数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; return(ucData);void DS1302_SetProtect(bit flag) /是否写保护if(flag)Write1302(0x8E,0x80); /0x8E 控制字节地址，bit7=WP WP=1 禁止数据写入DS1302elseWrite1302(0x8E

33、,0x00); /WP=0 允许写入DS1302void DS1302_SetTime(unsigned char Address, unsigned char Value) / 设置时间函数DS1302_SetProtect(0);Write1302(Address, (Value/10)Second = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);/将ReadValue数据的第4、5、6位取出，实际上就是秒数的十位，但是以二进制的形式表示，所以要进行移位，向右移四位，在乘以10，在加上ReadValue变量中秒数的，将十六进制的数化成十进制数表示，并放在Time-Second中Rea