51单片机时钟显示+温度显示.docx
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51单片机时钟显示+温度显示
南华大学
计算机技术综合课程
设计报告
学院：
湘南学院
题目：
单片机LCD时钟显示和温度测量
学生姓名：
专业班级：
指导老师：
教研室主任：
■Z..--X_■■■I；
2012年6月29日
一、概述：
本次设计的LCD时钟显示和温度测量系统是由中央控制器、温度检测器、时钟系统、显示器及键盘部分组成。
控制器采用单片机STC89C51RC温度检测部分采用DS18B20温度传感器，时钟系统用时钟芯片DS1302用LCD液晶1602作为显示器，用蜂鸣器构成闹铃模块。
单片机通过时钟芯片DS1302获取时间数据，对数据处理后显示时间；温度传感器DS18B20采集温度信号送该给单片
机处理；单片机再把时间数据和温度数据送液晶显示器1602显示；键盘是用来调整时间的。
二、方案设计及方案论证
1.时钟显示和温度测量的总体设计思路
按照系统的设计功能要求，本时钟显示和温度测量系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合按键控制，来控制时钟、温度的调整及显示。
获得时钟显示和温度测量数据信息，单片机对其进行一系列的处理，最后通过液晶显示出来。
2.时钟显示和温度测量系统方案论证
2.1时钟系统方案选择
方案1:
通过单片机内部的定时器/计数器，用软件实现，直接用单片机的定时器编程以实现时钟；
方案2:
用专门的时钟芯片实现时钟的记时，再把时间数据送入单片机，由单片机控制显示。
虽然用软件实现时钟硬件线路简单，但是程序运行的每一步都需要时间，多一步或少一步程序
――仅供参考
都会影响记时的准确度，对定时器定时也不是十分准确，时钟精度很低，对于我们实现所需要的功能造成软件编程非常复杂。
用专用时钟芯片硬件成本相对较高，但它的精度很高，软件编程很简单。
综上所述，选择方案2。
本次设计采用具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路DS1302它可以对年、月、日、
周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。
它采用主电源和备用电源双电源供电。
它的工作电压范围2.0~5.5V，在2.2V时，小于300nA。
它内部含有31个字节的静态RAM可提供用户访问。
？
DS1302可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，可以达到我们设计的基本的要求。
内部的寄存器为我们调时，闹钟定时提供了寄存空间。
备用用电源也实现了当系统断电后，时钟仍然可以保持。
而且它是串行接口，与单片机通信所需要的接口少。
2.2显示系统的方案比较
方案1:
用数码管或LED显示。
方案2:
用液晶1602显示。
方案3:
用液晶12864显示。
时钟和温度的显示可以用数码管或LED而且价格便宜。
但是数码管的只能显示简单的设计的系统，与我们设计要求也不相符。
有很多东西需要显示，还是用显示功能更好的液晶显示器比较好，它能显示更多的数据，用12864显示略想复杂，用1602液晶显示可以完全满足本次设计的数据显示要求。
2.3温度系统方案选择
方案1:
用热敏电阻等测温元件测出电压，再转换成对应的温度。
需要比较多的外部元件支持，且硬件电路复杂，制作成本相对较高。
方案2：
用DS18B2C直接测温。
DS18B20温度传感器是美国DALLAS#导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12
位的数字值读数方式。
经比较，我们选择方案2。
温度实现只能通过外部的温度传感器来实现。
经上网查阅，DS18b20体积小，只有3只脚，电
路接法简单。
精度为0.5°C,也符合我们设计的要求。
DS18B20也是我们通常使用的型号，因此温度传感器用DS18B20
2.4键盘控制方案选择
方案1:
购买集成键盘，采用矩阵形式连接。
方案2:
购买单个复位开关做成键盘。
虽然集成键盘美观，与单片机的接口少，但是它的成本比较高。
单片机的10口对于我们的设
计绰绰有余。
通常我们选用价格便宜单个复位开关做成键盘。
3.时钟显示和温度测量系统总体设计
初步确定设计系统由单片机主控模块、时钟模块、测温模块、闹铃模块、显示模块、键盘接口
模块共6个模块组成，电路系统框图如下图所示
图1:
电路系统框图
三、硬件电路单元设计
1、单片机最小系统设计
1.1复位电路：
■Ix\\\
复位电路有两种方式：
上电复位和按钮复位，我们主要用按钮复位方式。
如下图所示：
图2:
复位电路
1.2晶振电路
晶振电路选取条件：
晶振12M电容20pF到30pF,本电路选取20pF。
晶振电路原理如下图：
图3:
晶振电路
2、时钟系统设计
DS1302时钟电路晶振选用3.2678KHZ原理图如下：
图4:
基于ds1302时钟系统设计电路
3、温度系统设计
DS18B2C温度传感DC端接单片机P1.3口，电路原理图如下：
图5:
基于DS18b20温度系统设计电路
4、液晶显示系统设计
1602液晶显示电路由1K电阻和10K的精密电阻组成，控制端接P1.0、P1.1、P1.2口，数据端接P2口，电路图如下：
图6:
液晶1602显示电路
把15脚的10K电阻改成1K电阻
5、蜂鸣器系统设计
蜂鸣器闹铃电路由蜂鸣器跟1K限流电阻组成，电路图如下：
图7:
蜂鸣器电路
6、电源模块
本系统采用USB供电，用发光二极管显示通电状况，电源电源电路如下：
图8:
电源电路
7、时间调节模块
本系统采用3个按键调节时间。
S1是菜单键，选择要调节的位；S2按一下表示加一；S3按一下表示减一。
电路如下：
图9:
时钟调节电路
四、软件调试
1、程序流程图如下：
图10：
程序流程图
2、程序见附录
五、硬件调试
1、原理图如下：
图11：
总原理图
2、PCB图如下：
图12：
PCB图
其中红色部分为跳线；
3、实物测试
板子制作完成后上电测试发现电源灯没有显示，用万用表测量之后发现精密电阻接线错误，导致VCC与GND直接连通。
修正之后发现电源指示灯还是没有亮，测量USB两端电压为-4.88V，卸掉
USB口，插上排针用杜邦线连接单片机的VCC和GND之后，电源灯能够点亮，液晶能够驱动，但是亮度不够。
测量液晶两端的电压发现只有2.5V，用导线将液晶背光的VCC直接接上电源VCC后，
液晶亮度正常。
将程序下载之后经过几次调试和修改，最终实现了想要达到的效果。
六、总结与体会
在开始本次课程设计前花费了十多天的时间认真学习了单片机，通过书本和视频的学习，对单片机有了进一步的掌握并学会C51编程的一些方法。
这对于完成本次课程设计提供了很大的帮助。
从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在写程序时，逻辑思维要清晰，要有耐心。
同时要巧妙的利用C语言的可移植性，这对写程序有很大的帮助。
参考文献：
1•郭天祥单片机学习板配套资料
2.《51单片机C语言教程》郭天祥主编电子工业出版社
3.《C语言程序设计》尹业安，白燕主编国防科技大学出版社
4.《单片机原理与应用及C51程序设计》谢维成杨加国主编清华大学出版社程序如下：
#include
#includevintrins.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineLCDIOP2
sbitDQ=P1A3;//ds18b20与单片机连接口
sbitrs=P1A0;
――仅供参考
sbitrd=P1A1;
sbitIcden=PM2;
〃移位时的第0位
//移位时用的第7位
sbitacc0=ACCA0；
sbitacc7=ACCA7;
ucharsecond,minute,hour,day,month,year,week,count=0;ucharReadValue,num,time;
uinttvalue;//温度值
uchartflag;
ucharcodetable[]={"2012-06-29FIR"};
ucharcodetable1[]={"08:
45:
00000.0C"};
ucharcodetable2[]="FRISATSUNMONTUEWESTUR";
uchardatadisdata[5];
sbitDATA=P0A1;//时钟数据接口
sbitRST=P0A2;
sbitSCLK=P0A0;
//菜单
〃加一
〃减一
sbitmenu=P3A5;
sbitadd=P3A6;
sbitdec=P3A7;
voiddelay（uintz）
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x__）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voiddelay1（uintz）
{for（;z>0;z--）;
}
voidwrite_com（ucharcom）
{_
rs=0;
rd=0;
lcden=0;
P2=com;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidwrite_date（uchardate）
{_
rs=1;
rd=0;lcden=0;
P2=date;
delay（5）;
――仅供参考
1/
//led写命令指令：
RS=L,RW=L,D0~D7=指令码，E=高脉冲
//led写数据指令：
RS=H,RW=L,D0~D7=数据，E=高脉冲
lcden=1;delay（5）;lcden=0;
}
voidinit（）
{
ucharnum;lcden=0;write_com（0x38）;write_com（0x0c）;
显光标，光标不闪
write_com（0x06）;
write_com（0x01）;write_com（0x80）;delay（5）;
write_com（0x80）;
II显示模式设置，默认为0x38,不用变。
//显示功能设置0x0f为开显示，显示光标，光标闪烁；0x0c为开显示，不
II设置光标状态默认0x06,为读一个字符光标加1.〃显示清屏，将上次的内容清除，默认为0x01.
II设置初始化数据指针，是在读指令的操作里进行的
〃初始化显示时间（tabletablel中的内容）
for（num=0;num<15;num++）{
write_date（table[num]）;delay（5）;
}write_com（0x80+0x40）;for（num=0;num<15;num++）
{
write_date（table1[num]）;delay（5）;
}
1/
}
voidWrite1302（uchardat）II写8bit数据
{
uchari;
SCLK=0;
delay1
（2）;
for（i=0;i<8;i++）
II拉低SCLK，为脉冲上升沿写入数据做好准备II稍微等待，使硬件做好准备
〃连续写8个二进制位数据
{
DATA=dat&0x01;〃取出dat的第0位数据写入1302
delay
（2）;II稍微等待，使硬件做好准备
SCLK=1;〃上升沿写入数据
delay1
（2）;II稍微等待，使硬件做好准备
SCLK=0;〃重新拉低SCLK，形成脉冲
dat>>=1;II将dat的各数据位右移1位，准备写入下一个数据位
}
}
voidWriteSet1302（ucharCmd,uchardat）II向cmd相应地址中写入一个字节的数据
{
RST=0;//禁止数据传递
――仅供参考
SCLK=O;//确保写数居前SCLK被拉低
RST=1;//启动数据传输
delay1
（2）;//稍微等待，使硬件做好准备
Write1302（Cmd）;//写入命令字
Write1302（dat）;//写数据
SCLK=1;//将时钟电平置于已知状态
RST=O;〃禁止数据传递
}
ucharRead1302（void）//读8bit数据
{
uchari,dat;
delay
（2）;〃稍微等待，使硬件做好准备
for（i=0;i<8;i++）//连续读8个二进制位数据
{
dat>>=1;〃将dat的各数据位右移1位，因为先读出的是字节的最低位
if（DATA==1）〃如果读出的数据是1
dat|=0x80;//将1取出，写在dat的最高位
SCLK=1;//将SCLK置于高电平，为下降沿读出
delay1
（2）;//稍微等待
SCLK=0;〃拉低SCLK，形成脉冲下降沿
delay1
（2）;//稍微等待
}
returndat;〃将读出的数据返回
}
ucharReadSet1302（ucharCmd）//从cmd相应地址中读一个字节的数据
//拉低RST
//确保写数居前
//启动数据传输
//写入命令字
//读出数据
//将时钟电平置于已知状态
//禁止数据传递
//将读出的数据返回
}
voidInit_DS1302（void）
{
WriteSet1302（0x8E,0x00）;
WriteSet1302（0x80,（（0/10）<<4|（0%10）））;
WriteSet1302（0x82,（（45/10）<<4|（45%10）））;//
WriteSet1302（0x84,（（8/10）<<4|（8%10）））;
WriteSet1302（0x86,（（29/10）<<4|（29%10）））;//
WriteSet1302（0x88,（（6/10）<<4|（6%10）））;
WriteSet1302（0x8c,（（12/10）<<4|（12%10）））;//
WriteSet1302（0x8a,（（1/10）<<4|（1%10）））;
//根据写状态寄存器命令字，写入不保护指令//根据写秒寄存器命令字，写入秒的初始值
根据写分寄存器命令字，写入分的初始值
//根据写小时寄存器命令字，写入小时的初始值
根据写日寄存器命令字，写入日的初始值
〃根据写月寄存器命令字，写入月的初始值
根据写年寄存器命令字，写入年的初始值//根据写星期寄存器命令字，写入星期的初始值
}
{
uchari,j;
i=x/10;
j=x%10;
write_com（0xc7）;
write_date（0x30+i）;
write_date（0x30+j）;
}_
voidDisplayMinute（ucharx）
{
uchari,j;
i=x/10;
j=x%10;
write_com（0xc4）;
write_date（0x30+i）;
write_date（0x30+j）;
}_
voidDisplayHour（ucharx）
{
uchari,j;
i=x/10;
j=x%10;
write_com（0xc1）;
write_date（0x30+i）;
write_date（0x30+j）;
}_
voidDisplayDay（ucharx）
{
uchari,j;
i=x/10;
j=x%10;
write_com（0x89）;
write_date（0x30+i）;
write_date（0x30+j）;
}_
voidDisplayMonth（ucharx）
{
uchari,j;
i=x/10;
j=x%10;
write_com（0x86）;
write_date（0x30+i）;
write_date（0x30+j）;
}_
〃显示分
//显示小时
//显示日期、天
〃显示日期、月
//从DS1302读取时间秒
//从DS1302读取时间分
//从DS1302读取时间小时
//从DS1302读取日期日
〃从DS1302读取日期月
//从DS1302读取日期年
{
uchari,j;
i=x/10;
j=x%10;
write_com（0x83）;
write_date（0x30+i）;
write_date（0x30+j）;
}_
voidDisplayWeek（ucharx）//显示星期
{uchari;
x=x*3;
write_com（0x8c）;
for（i=0;i<3;i++）
{
write_date（table2[x]）;
x++;
}
}
voidread_date（void）
{_
ReadValue=ReadSet1302（0x81）;
second=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;
ReadValue=ReadSet1302（0x83）;
minute=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;
ReadValue=ReadSet1302（0x85）;
hour=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;
ReadValue=ReadSet1302（0x87）;
day=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;
ReadValue=ReadSet1302（0x89）;
month=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;
ReadValue=ReadSet1302（0x8d）;
year=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;
ReadValue=ReadSet1302（0x8b）;
DisplayMinute（minute）;
DisplayHour（hour）;
DisplayDay（day）;
DisplayMonth（month）;
DisplayYear（year）;
DisplayWeek（week）;
}
voidturn_val（charnewval,ucharflag,ucharnewaddr,uchars1num）//刷新时间（将改变的时
间显示至厂LCD上）
{
//读取当前时间
//将bcd码转换成十进
newval=ReadSet1302（newaddr）;
newval=（（newval&0x70）>>4）*10+（newval&0x0f）;制
if（flag）〃判断是加一还是减一
{newval++;
switch（s1num）
{case1:
if（newval>99）newval=0;DisplayYear（newval）;break;
case2:
if（newval>12）newval=1;DisplayMonth（newval）;break;
case3:
if（newval>31）newval=1;DisplayDay（newval）;break;
case4:
if（newval>6）newval=0;
I-■.
DisplayWeek（newval）;break;
case5:
if（newval>23）newval=0;DisplayHour（newval）;break;
case6:
if（newval>59）newval=0;DisplayMinute（newval）;break;
case7:
if（newval>59）newval=0;DisplaySecond（newval）;break;
defaultbreak;
}i
}
else
{
newval--;
switch（s1num）
{case1:
if（newval==0）newval=99;DisplayYear（newval）;break;
case2:
if（newval==0）newval=12;DisplayMonth（newval）;break;
case3:
if（newval==0）newval=31;DisplayDay（newval）;break;
case4:
if（newval<0）newval=6;
DisplayWeek（newval）;
break;
case5:
if（newval<0）newval=23;
DisplayHour（newval）;
break;
case6:
if（newval<0）newval=59;
DisplayMinute（newval）;
break;
case7:
if（newval<0）newval=59;
DisplaySecond（newval）;
break;
default:
break;
}
}
//将新数据写入
WriteSet1302（（newaddr-1）,（（newval/10）<<4）|（newval%10））;寄存器
}
voidkey_scan（void）〃键盘扫描程序
—i■■.-
{ucharmiao,s1num=0;
if（menu==0）
{
delay（5）;
if（menu==0）
{
while（!
menu）;
slnum++;
while
（1）
{
if（menu==0）
JI；I、\/Z\—
{delay（5）;jif（menu==0）
{
while（!
menu）;
slnum++;
}
}
rd=0;
miao=ReadSet1302（0x81）;
second=miao;
WriteSet1302（0x80,miao|0x80）;
write_com（0x0f）;〃光标闪射
if（s1num==1）
{year=ReadSet1302（0x8d）;
write_com（0x80+4）;//年光标
if（add==0）
delay（3）;
if（add==O）
{while（!
add）;turn_val（year,1,0x8d,1）;
}_
}
if（dec==O）
{
delay（3）;if（dec==O）
{while（!
dec）;turn_val（year,0,0x8d,1）;
}_
}
}
if（s1num==2）
{
month=ReadSet1302（0x89）;write_com（0x80+7）;//月光标
if（add==0）
{
delay（3）;
if（add==0）
{while（!
add）;
turn_val（month,1,0x89,2）;
}
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