《单片机原理与应用》课程设计

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《单片机原理与应用》课程设计

——设计题目：电子钟系统设计

学院名称 ： 电气工程与自动化学院

专业年级 ： 11 自动化一班

学生姓名 ：

指导教师 ：

日 期 ： 2013-2014第3 学期

2 摘要

本课程设计基于51单片机的电子时钟的设计，以STC89C52为核心芯片，DS18B20为温度传感器，通过液晶显示器LCD1602实时显示时间和温度，通过按键设置年月日以及定时时钟，到自动发出警报。从硬件和软件两个方面给出了具体的实现过程。该时钟的设计采用功能分块的设计方法，将硬件电路划分为开关电路，显示驱动电路和数码管电路等若干独立模块，而软件的实现则由日期显示程序、时间显示程序、时间调整程序、闹钟的声音程序、秒表显示程序、定时调整程序、延时程序等组成。该设计适当的解决了实际生产和日常生活中对计时精确度的要求，因此该设计在现代社会中具有很大的实用价值。

关键词：51单片机 电子时钟温度采集

3 目录

一 设计任务和性能指标 .................................................................. 1

1.1项目简介 ............................................................................................... 错误！未定义书签。

1.2设计目的..................................................................................................................................1

1.3内容及要求..............................................................................................................................1

1.4设计任务..................................................................................................................................2

1.5工作流程……………………………………………………………………………………..4

二、设计方案 .................................................................................... 6

(1) 总体硬件设计 ...................................... 错误！未定义书签。

(2)DS18B20原理 ......................................................................... 6

(3)LCD1602原理 ......................................................................... 8

四、软件设计流程及描述 .............................................................. 12

五、系统测试 .................................................................................. 13

七、心得体会 .................................................................................. 13

八、参考文献 .................................................................................. 13

九、附录 .......................................................................................... 13

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一 设计任务和性能指标

1.1 课题简介

本设计着重在于分析电子钟系统开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对电子钟系统设计做了详细的分析和研究。

单片机由于其微小的体积和极低的成本，广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。在工业生产中。单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

本系统就是充分利用了8051芯片的I/O引脚。系统以采用MCS-51系列单片机为中心器件来设计，实现了能根据实际输入值显示并存储的功能，程序则是参照教材。至于位数和功能，如果有需要可以通过设计扩充原系统来实现

1.2设计目的

课程设计是单片机课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面的系统的训练，让学生把学过的比较零碎的知识系统化，真正的能够把学过的知识落到实处，能够开发简单的系统，也进一步激发学生再深一步学习的热情，进一步掌握和利用C语言进行单片机程序设计的能力，熟练掌握键盘、显示、I2C总线、温度传感器DS18B20等知识点。

5 1.3内容及计要求

利用普中科技51单片机实验箱实现电子钟系统设计，其硬件原理框图如图1所示，其中显示采用液晶LCD1602，温度测量采用DS18B20，系统要求至少实现以下功能：

1、基本功能：

1) 需要在LCD上显示以下参数信息：日期、时间；

2) 实现日期和时间可用键盘进行设置调整；

3) 日期能区分闰年与非闰年，月份与天数的关系；

4) 能够设置显示的模式：①只显示时间；②只显示日期；③显示日期、时间。

2、扩展功能：

1) 能显示室内的温度；

2) 具有闹钟功能，开启闹钟时LCD上应有标志；

3) 具有秒表功能，要求精确到0.1s；

4) 能够设置显示的模式：①只显示时间和温度；②只显示日期和温度；③全部显示所有参数。

1.4设计任务

1、根据设计内容与要求，查找相关芯片与模块DS18B20、LCD1602数据手册(datasheet)，弄清各个模块硬件接口原理。

2、根据设计内容与要求，弄清系统及各个模块的工作流程，完成系统的软件设计，包括系统主程序、显示子程序、键盘设置子程序、时 6 间调整子程序等，可使用汇编语言或是C语言编写，建议使用C语言编写。

3、完成系统的仿真与调试，使得系统在脱机情况下，能稳定可靠的工作。

4、编写课程设计报告。

1.5工作流程

先通过一天对51单片机的回顾以及一些引脚的了解，然后再进行程序框图的设计以及一些程序的编写，最后进行编译烧录从而达到实验要求。

二、设计方案

(2)DS18B20原理

① DS18B20数字温度传感器概述

DS18B20数字温度传感器是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。

DS18B20产品的特点

 只要求一个端口即可实现通信。 7  在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。

 实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。

 测量温度范围在－55.C到＋125.C之间。

 数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。

 内部有温度上、下限告警设置。



DS18B20的管脚排列

TO－92封装的DS18B20的引脚排列见右图，其引脚功能描述见表

DS18B20详细引脚功能描述

DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，用16位符号 8 扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。例如＋125℃的数字输出为07D0H，＋25.0625℃的数字输出为0191H，－25.0625℃的数字输出为FF6FH，－55℃的数字输出为FC90H。

高低温报警触发器TH和TL、配置寄存器均由一个字节的EEPROM组成，使用一个存储器功能命令可对TH、TL或配置寄存器写入。

由DS18B20的通讯协议得知，主机控制DS18B20完成温度转换的过程必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，从而对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500µs，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60µs左右，然后发出60～240µs的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。

(3)LCD1602原理

1602采用标准的16脚接口，其中:

第1脚：VSS为地电源

第2脚：VDD接5V正电源 9 第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度

第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。

第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

第15脚：背光电源正极

第16脚：背光电源负极

1. 1体硬件设计

根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如图1示。