1、基于 51 单片机的多功能电子钟设计 毕 业 设 计 中文题目 基于 51单片机的多功能电子钟设计 英文题目 Design of Multi-function Clock Based on 51 MCU 系 别：电子与电气工程系 年级专业： 07 级电气工程及其自动化 姓 名：阮志聪 学 号： 20070621236 指导教师：刘 阳 职 称：讲 师 2011 年 5 月 24 日 基于 51 单片机的多功能电子钟设计 毕业设计（论文）诚信声明书 本人郑重声明 ：在毕业设计（论文）工作中严格遵守学校有关规定， 恪守学术规范；我所提交的毕业设计（论文） 是本人在 刘阳 指导教师的指导下独立研究、
2、撰写的成果，设计（论文）中所引用他人的文字、研究成果，均已在设计（论文）中加以说明； 在本人的毕业设计（论文）中未 剽窃 、抄袭他人的学术观点、思想和 成 果 ，未篡改实验数据。 本设计（论文）和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。 学生签名： 年 月 日 基于 51 单片机的多功能电子钟设计 基于 51 单片机的多功能电子钟设计 【摘要】 数字电子时钟是人们日常生活中不可或缺的必需品。 本文以 STC89C52 为核心控制芯片， DS12887 为时 钟芯片， DS18B20 为温度传感器，通过液晶显示器 LCD1602 实时显示时间及温度， 通过按键设置年月日和星期以及定时闹钟，定时
3、闹钟时间到自动发出警报 。本设计的 +5V 电源采用 LM1117 电压转换元件，将电源适配器转换得到的 12V 电压直接变成5V 电压供系统使用。程序的下载则是通过普中科技公司自制的 PZ-ISP 软件完成。经过测试，系统可以正常完成预定的功能。 【关键词】 电子时钟；单片机； DS12887； DS18B20； 基于 51 单片机的多功能电子钟设计 Design of Multi-function Clock Based on 51 MCU 【 Abstract】 Digital electronic clock is an integral, necessary part of dail
4、y life.In this paper, STC89C52 chip is used as the core control chip, DS12887chip is used as the clock chip, DS18B20 chip is used as the temperature sensor and LCD1602 was used to diaplay time and temperature。 You can set year, month and time alarm clock through the four buttons.When the real time r
5、each to the time clock， the system will warn automatically. The +5V power of the system is supplied by LM1117 voltage conversion device. The 12V voltage get from power adapter was transformed directly into 5V voltage for the system. The download of the process is accomplished through the PZ-ISP soft
6、ware made by Puzhong technology company. After testing, the system can complete the scheduled function normally. 【 key words】 electronic clock； MCU； DS12887； DS18B20 基于 51 单片机的多功能电子钟设计 目 录 第一章 绪论 - 1 1.1 电子时钟的研究背景 - 1 1.2 电子时钟的国内外研究现状 - 1 第二章 总体方案 - 4 2.1 系统的设计思路 - 4 2.2 系统硬件描述 - 4 2.3 系统软件描述 - 4 2.
7、4 设计流程和预期成果 - 5 第三章 硬件设计 - 6 3.1 硬件芯片介绍 - 6 3.1.1 单片机 STC89C52 - 6 3.1.2 实时时钟芯片 DS12887-10 3.1.3 温度传感器 DS18B20 -14 3.1.4 液晶显示屏 LCD1602 -17 3.2 系统硬件架构 -20 3.2.1 单片机最小系统 -21 3.2.2 时钟模块 -23 3.2.3 温度传感器模块 -24 3.2.4 液晶显示模块 -25 3.2.5 按键模块 -26 3.2.6 蜂鸣器报警模块 -27 第四章 软件设计 -29 4.1 软件设计总体说明 -29 4.2 主程序软件实现 -29
8、 4.2.1 主程序流程图 -29 4.2.2 主程序代码 -30 4.3 DS18B20 模块软件实现 -32 4.3.1 DS18B20 模块子程序流程图 -32 4.3.2 DS18B20 模块子程序代码 -32 4.4 LCD1602 模块软件实现 -35 4.4.1 LCD1602 液晶显示模块子程序流程图 -35 4.4.2 LCD1602 液晶显示模块子程序代码 -36 4.5 DS12887 模块软件实现 -39 4.5.1 DS12887 模块子程序流程图 -39 4.5.2 DS12887 模块子程序代码 -40 4.6 报警模块软件实现 -51 4.6.1 报警模块子程序
9、流程图 -51 基于 51 单片机的多功能电子钟设计 4.6.2 报警模块子程序代码 -52 第五章 系统调试 -56 5.1 最小系统的调试 -56 5.2 液晶显示模块和蜂鸣器报警模块的调试 -56 5.3 整体调试 -56 5.4 实物图 -56 第六章 总结 -58 致 谢 -59 参考文献 -60 附录 A 电路原理图 -61 附录 B 程序头文件 -62 基于 51 单片机的多功能电子钟设计 第一章 绪论 1.1 电子时钟的研究背景 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
10、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 1。 多功能电子时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，对温度的测量及控制始 终占据着非常重要的地位。目前，典型的温度检测控制系统由模拟式温度传感器、 A/D 转换电路和各种单
11、片机组成。由于模拟式温度传感器输出的模拟信号必须经过 A/D 转换环节转换为数字信号后才能与单片机等微处理器接口进行读写的操作，所以硬件电路会比较复杂，成本较高。而以 DS18B20 为代表的新型单线总线数字式温度传感器集温度测量和 A/D 转换于一体，这类传感器可以直接输出数字量，同时与单片机接口电路结构非常简单，可以广泛用于距离远、节点分布多的场合，具有较强推广应用价值。 2 数字电子时钟是采用数字电路实现对时，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
12、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。因此，研究数字时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 1.2 电子时钟的国内外研究现状 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，基于 51 单片机的多功能电子钟设计 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
13、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 3 。 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 4。 温度是一种最基本的环境参数，日常生活
14、和工农业生产中经常要检测温度。传统的方式是采用热电偶或热电阻，但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号，必须经过 A/D 转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口，使得硬件电路结构复杂，制作成本较高 。近年来，美国 DALLAS 公司生产的 DSl8B20 为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。 DSl8B20 集温度测量和 A/D 转换于一体，直接输出数字量，传输距离远，可以很方便地实现多点测量，硬件电路结构简单，与单片机接口几乎不需要外围元件 5。 智能温度传感器 (亦称数字温度传感器）是 上世纪 90 年代
15、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智能温度传感器。智能温度传感器内部 一 般 包含温度传感器、 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。智能温度传感器能 实时更新并 输出温度数据，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，新型温度传感器正从模拟式 向 数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展 6。 21 世纪后，智能温度传感器 毫无
16、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 ， 开发虚拟 传感器和网络传感器、研制 更先进的 单片测温系统 已是刻不容缓 7。 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。本文给出了一种基于单片机基于 51 单片机的多功能电子钟设计 实现带温度检测的电子时钟的设计方法和实现过程。 基于 51 单片机的多功能电子钟设计 第二章 总体方案 2.1 系统的设计思路 本次设计完成电子时钟年、月、日、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。由于 DS128
17、87 时钟芯片 内含一个锂电池， 所以 断电情况 可以 运行十年以上不丢失数据 ，重新上电后不用校正时钟 。 硬件电路包括单片机最小系统电路、 DS12887 实时时钟芯片电路模块、 LCD1602 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 程序的编程实现对时钟芯片进行时间数据的读和写，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和屏幕的切换。设计中结合硬件、软件的分步调试，达到要求的控制效果。 2.2 系统硬件描述 基于单片机系统的电子时钟基本结构框图如图 2-1所示： 图 2-1 系统基本结构框图 该系统所需要的器件包括单片机 STC89C52 芯片一 块，实时时钟芯片 DS12887 一块，温度传感器 DS18B20 一块，液晶显示屏 LCD1602 一块，双 4 输入与门芯片 74LS21 一块，蜂鸣器一个， 12mHZ 的晶振一个，排针排线若干组，电容电阻若干，导线若干，发光二级管一个，三极管一个，按钮 5 个。 2.3 系统软件描述
