单片机课程设计

1、工作原理：

本设计采用stc89c51单片机作为本次课程设计的控制模块。单片机可把由ds18b20、ds1302、at24c02中的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历和闹铃的显示。以lcd液晶显示器为显示模块，把单片机传来的的数据显示出来，并且显示多样化，在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。

2、总是设计框架图：

图二：系统总体电路图。

三、单元电路的设计与分析。

整个电子时钟系统电路可分为六大部分：**处理单元（cpu）、复位电路部分、显示部分、键盘输入部分、温度采集部分。

1、mcs-51单片机。

vcc：89s51 电源正端输入，接+5v。

vss：电源地端。

xtal1：

单芯片系统时钟的反相放大器输入端。

xtal2：

系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 xtal1 和 xtal2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20pf 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。

reset：

89s51的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，at89s51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000h处开始读入程序**而执行程序。

ea/vpp：

ea"为英文"external access"的缩写，表示存取外部程序**之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序**（存于外部eprom中）来执行程序。因此在8031及8032中，ea引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。

此外，在将程序**烧录至8751内部eprom时，可以利用此引脚来输入21v的烧录高压（vpp）。

ale/prog：

端口3的管脚设置：

p3.0：rxd，串行通信输入。

p3.1：txd，串行通信输出。

p3.2：int0，外部中断0输入。

p3.3：int1，外部中断1输入。

p3.4：t0，计时计数器0输入。

p3.5：t1，计时计数器1输入。

p3.6：wr：外部数据存储器的写入信号。

p3.7：rd，外部数据存储器的读取信号。

mcs-51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚rst通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的s5p2，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。

上电复位：上电复位电路是—种简单的复位电路，只要在rst复位引脚接一个电容到vcc，接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到rst复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着vcc对电容的充电过程而回落，所以rst引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。

为了保证系统安全可靠的复位，rst引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。

电路图如下：

上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。

时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：

一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。本文用的是内部时钟方式。

电路图如下：

mcs-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚xtal1，输出端为引脚xtal2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。

采用lcd显示，lcd显示具有丰富多样性，灵活性，电路简单、易于控制而且功耗小，对于信息量多的系统，是比较适合的，lcd液晶显示模块采用lcd1602型号，具有很低的功耗，正常工作室电流仅2.0ma/5.0v。

通过编程实现总动关闭屏幕能够更有效地降低功耗。lcd1602分两行显示，每行可现实多达16个字符，其内部的字符发生器已经存储了160个不同的点阵字符图形，通过内部指令可实现对其显示多样的控制。

按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程在相应的i/o端口形成一个负脉冲。闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定，这一过程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态，称为抖动。

抖动持续时间的常长短与开关的机械特性有关，一般在5-10ms之间。为了避免cpu多次处理按键的一次闭合，应采用措施消除抖动。本文采用的是独立式按键，直接用i/o口线构成单个按键电路，每个按键占用一条i/o口线，每个按键的工作状态不会产生互相影响。

电路图如下：

p1.0口表示功能移位键，按键选择要调整的时十位、时个位、分十位或分个位。

p1.1口表示数字“+“键，按一下则对应的数字加1。

p1.2口表示数字“-”键，按一下则对应的数字减1。

p1.3口表示时间表的切换，程序默认为日常时间表，当按下该开关，使输入为低电平时，表示当前执行的是考试时间表，并有绿发光二极管显示。再按键，使键抬起，输入维高电平时，表示当前执行的是日常作息时间表，用红发光二级管显示。

6、温度采集部分。

此部分选用ds18b20 传感器，主要由四部分组成：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。有三个管脚：dq 为数字信号输入/输出端；gnd 为电源地；vdd 为外接供电电源输入端。

电源有两种接法：1）远端因入；2）寄生电源方式。它是支持“一线总线”接口的温度传感器，测量温度范围为-55°c~+125°c，在-10~+85°c 范围内，可编程为9 位—12 位a/d 转换精度，工作电压在3v—5v 之间。

现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

###软件设计：

#include <>

#include ""

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

sbit ds1302_clk = p1^7实时时钟时钟线引脚

sbit ds1302_io = p1^6实时时钟数据线引脚

sbit ds1302_rst = p1^5实时时钟复位线引脚。

sbit wireless_1 = p3^0;

sbit wireless_2 = p3^1;

sbit wireless_3 = p3^2;

sbit wireless_4 = p3^3;

sbit acc0 = acc^0;

sbit acc7 = acc^7;

char hide_sec,hide_min,hide_hour,hide_day,hide_week,hide_month,hide_year; /秒，分，时到日，月，年位闪的计数。

sbit set = p2^0模式切换键。

sbit up = p2^1加法按钮。

sbit down = p2^2; /减法按钮。

sbit out = p2^3立刻跳出调整模式按钮。

sbit dq = p1^0温度传送数据io口。

char done,count,temp,flag,up_flag,down_flag;

uchar temp_value; /温度值。

uchar tempbuffer[5],week_value[2];

void show_time();液晶显示程序。

1602液晶显示部分子程序。

/port definitions

sbit lcdrsp2^5;

sbit lcdrwp2^6;

sbit lcden = p2^7;

sfr dbport = 0x80p0=0x80,p1=0x90,p2=0xa0,p3=0xb0.数据端口。

/内部等待函数。

unsigned char lcd_wait(void)

lcdrs=0;

lcdrw=1; _nop_()

lcden=1; _nop_()

lcden=0;

return dbport;

/向lcd写入命令或数据。

#define lcd_command0 //command

#define lcd_data1 //data

#define lcd_clear_screen 0x01 //清屏。

#define lcd_homing0x02 //光标返回原点。

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