基于ds12c887的多功能时钟设计.docx
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基于ds12c887的多功能时钟设计
中北大学大学生电子设计竞赛
项目总结技术报告
负责人：
学号：
学院、系：
信息与通信工程学院
专业：
光电信息工程
联系电话：
E＿mail:
1677882726@
项目名称：
基于DS12C887时钟芯片的多功能时钟设计
指导教师:
小组成员：
赵策、高洁、黄康
2013年03月01日
目录
1、设计背景.........................................3
2、主要研究内容.....................................3
3、总体思路与研究方案
1、LCD1602模块.................................4
2、DS18B20模块.................................6
3、蜂鸣器.......................................9
4、独立键盘模块.................................9
5、时钟芯片DS12C887模块........................15
四、主要研究成果.....................................17
五、存在问题即以后努力方向...........................18
附件：
设计原理图
一、项目背景
在本次全国大学生电子设计大赛人员选拨之际，我小组准备设计出一个多功能高精度时钟。
众所周知，电子时钟在日常生活中十分常见，本实验原利用单片机定时器中断系统来实现时钟设计，但考虑到走时不够精确，又不具有掉电保护功能，偶尔的掉电和晶振的误差都会造成时间的错乱，并且完全用程序计时也会占用大量的系统资源，影响其他系统的正常运行，与正常的时钟相比相去甚远，所以我们改用新的方案加以实现。
本方案采用时钟芯片DS12C887与单品机实验板相连，DS12C887芯片相比一些如DS1302等表贴式芯片体积较大，内部集成了可充电锂电池，同时内部还集成了32.768KHz的标准晶振，一旦设定好时间，即使系统主电源掉电，该芯片仍然可以靠内部电源正常运行，当系统重新上电后，可继续给锂电池充电，这样可有效的保证了时间的延续性，并且精度高，运行稳定，使用方便，广泛应用于各种高精度的实时时钟系统中。
该芯片与晶振和电池集成在了一起，能自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，少于31天的月份，月末日期自动调整，具有闰年补偿功能，有效期至2100年，对于一天的时间可有12小时制和24小时制两种模式，在12小时制中利用AM和PM来提示上午还是下午。
该时钟芯片内部有一个精密的温度补偿电路，用来监视Vcc的状态，如果主电源有故障，会自动切换到备用电源。
支持多路复用的单字节接口访问内部数据，该接口支持Intel和Motorola两种模式。
芯片内部储存方式也存在两种：
二进制和BCD码。
此外具有闹钟设置功能，可设置每秒一次至每星期一次。
工作电压是5V或3.3V。
选用数字温度传感器DS18B20，省却了采样/保持电路、运放、数/模转换电路以及进行长距离传输时的串/并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。
2、主要研究内容
本系统以AT89C52单片机为主控中心，由LCD1602显示屏、DS12c887数字时钟芯片、温度传感器DS18B20、蜂鸣器、功能键盘、复位电路、晶振构成，其结构框图如下：
多功能时钟设计主要为实现以下功能：
时间显示：
在LCD1602上显示年、月、日、时、分、秒和星期。
温度显示：
利用温度传感器DS18B20检测系统所在环境温度，并在LCD1602上显示出来。
时间调整：
利用独立键盘可进行进行时间的调节，包括时间数值上调键、数值下调键，闹钟查看键以及闹钟设置键。
报警功能：
当温度超过某一温度时蜂鸣器会发声，闹钟时间到也会产生提示。
闹钟设定功能：
可利用按键自行设置闹钟时间，时间到蜂鸣器鸣叫以提示。
三、总体思路与研究方案
1.总体思路
程序主要实现了从DS12C887各时间单元中读出数据和DS18B20传感器中读取数据，并送到LCD1602中显示的功能，同时检测有没有按键按下，如果有键被按下，则执行按键处理子程序。
首先进行DS12C887时钟芯片、DS18B20芯片和LCD1602的初始化函数，然后进行按键扫描，不断地检测按键是否按下，读取DS12C887时钟芯片、DS18B20检测环境温度的数据，并且送到液晶显示器显示；当数据发生变化时候，重新进行扫描写入。
总体设计流程图：
2.实施方案
1、LCD1602模块：
本设计采用1602字符型LCD，带背光，可显示两行，每行16个字符，不能显示汉字，内置含128个字符的ASCII字符集字库，只有并行接口，无串行接口。
工作电压4.5V—5.5V，工作温度范围0-50摄氏度。
有8条数据线和3条控制线，与单片机引脚相连即可输入数据和指令，进行操作。
ＬＣＤ的控制方式：
共有两种，一种是指令寄存器，一种是数据寄存器，有ＲＳ引脚来控制，当ＲＳ为低电平时，并且做写入操作时，可以写入命令指令寄存器。
如果ＲＳ为低且读操作，可读取地址寄存器的内容。
当ＲＳ为高时，可用于读写数据寄存器。
部分引脚功能说明：
ＲＷ：
读写控制线，ＲＷ为１时，进行读取操作，反之，进行写入动作。
Ｅ：
使能信号控制端，高电平有效。
Ｖ０：
ＬＣＤ驱动电源，Ｖ０为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度较弱，接地时对比度强烈。
Ｄ０－Ｄ７：
数据输入输出的引脚。
和单片机Ｐ０口相连。
具体电路原理图如下：
LCD的写时序图
2、部分程序代码如下：
voidmain（）
{
e=0;
rw=0;
write_com（0x01）;
write_com（0x38）;
write_com（0x0c）;
write_com（0x06）;
write_com（0x80）;
voidwrite_date（uintdate）
{
rs=1;
e=0;
P0=date;
delay（3）;
e=1;
delay（5）;
e=0;
delay（5）;
}
voidwrite_com（ucharcom）//写指令
{
rs=0;
e=0;
P0=com;
delay（5）;
e=1;
delay（5）;
e=0;
}
2、DS18B20模块：
温度传感器是传感器中最常见的一种，随着现代科学技术的提高，微型化、集成化、数字化程度越来越高，美国DASLLS半导体公司推出的数字化温度传感器DS18B20采用单总线协议，即与单片机接口仅需要占用一个I\O口，无需任何外部元件，全部传感元件及转换电路都集成在其内部，直接将温度转化为数字信号，以数字码方式串行输出，从而大大简化了传感器与单片机的接口。
具有微型化、低消耗、高性能、抗干扰性强等优点。
该传感器的工作特性：
独特的单线接口方式仅需要一个端口引脚进行通信。
工作电压：
3.0—5.5V。
寄生供电下可由数据线供电。
支持多点组网功能，多个传感器可同时连接到一条口线上即可与微处理器实现双向通信。
温度范围：
-55—+125摄氏度，在-10—+85摄氏度时精度为正负0.5摄氏度。
可编程分辨率为9—12位，对应的分辨温度分别为0.5,0.25，0.125,0.0625。
可实现精确测温。
转换速度：
在9位分辨率时，最多在93.75ms内把温度信号转化成数字信号，12位分辨率时最快在750ms内转换完成。
负压特性：
电源极性反接时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
仅对一个温度传感器进行操作的工作原理：
高速暂存器RAM由3个字节存储器组成：
寄存器内容
字节地址
温度值低位
0
温度值高位
1
高温限制（TH）
2
低温限制（TL）
3
配置寄存器
4
保留
5-7
CRC校验值
8
1、44H—温度转换：
启动温度转换，结果存入内部九个字节的RAM中。
2、BEH—读暂存器，读出内部RAM中九字节的温度数据。
3、高速暂存器RAM由九个字节的存储器组成，第0至1位是包含测得的温度信息，2、3是复制的温度的上下限，是易失的，每次上电复位时被刷新。
配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。
DS18B20在出厂时默认为12位，其最高位是符号位，即温度值共11位，单片机每次读取温度时一次会读取2个字节共16位，转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1，2字节。
单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，再乘以0.0625变为所测得的实际温度。
另外温度还有正负，当前五位全为1时，温度为负值，所测得的数据需要取反加一之后再乘以0.0625，即为实际温度值。
DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容作比较，若T>TH或T因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行告警搜索。
部分程序代码如下：
uintdcwdsj（）//读出转化后的温度数据
{
ucharthemh=0;
uchartheml=0;
uinttem=0;
init1（）;
if（baizhi==0）//检测传感器是否存在
{
write_date1（0xcc）;//跳过ROM匹配
write_date1（0x44）;//发出温度转换命令
delay1（100）;//*
}
init1（）;
if（baizhi==0）
{
write_date1（0xcc）;//跳过ROM匹配
write_date1（0xbe）;//发出温度转换命令
theml=read_date（）;//读出温度放在theml和themh中
themh=read_date（）;
}
tem=（themh*256+theml）*25;
tem=tem>>2;
returntem;
}
voidwrite_wendu（ucharadd,uintdate）//显示时分秒
{
ucharshi,ge,baifenwei,shifenwei;
baifenwei=date%1000%100%10;
shifenwei=date%1000%100/10;
shi=date/1000;
ge=date%1000/100;
write_com（0x80+0x40+add）;
write_date（0x30+shi）;//先写小时，然后光标自动后移一位
delay1（100）;
write_date（0x30+ge）;
delay1（100）;
write_com（0x80+0x40+12）;
write_date（0x2E）;
write_date（0x30+shifenwei）;
delay1（100）;
write_date（0x30+baifenwei）;
delay1（100）;
write_com（0x80+0x40+15）;
write_date（0xdf）;
}
3、蜂鸣器模块：
为了实现闹钟功能，选择蜂鸣器作为闹铃。
采用
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