智能时钟控制装置的设计及实现毕业论文(编辑修改稿)

智能时钟控制装置的设计及实现毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

或设置，使得软件编程相对简单。 为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。 当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。 而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。 ⑵ 方案二 采用了单片机（ STCAT89C52)系统为核心，用温度采集芯片 DS18B20 来采集温度 [4~5]，用 液晶显示屏 TS1602来显示时钟和温度，并用蜂鸣器报警当作闹钟等来组成电路。 方案设计框图如图 示。 STC 89 S 52多路传感器 温度传感器复位电路时钟电路按键调节 液晶显示屏 蜂鸣器整点报时电源转换电路SKT 500 编程口实时日历时钟 图 方案二 设计框图 用 STC89C52单片机作为主控制系统 ， AT89S52片内具有 8K字节程序存储空间， 256字节的 数据存 储空间没有 EEPROM 存储空间，也与 MCS51 系列单片机完全兼容， 具有在线编程可擦除技术 [7]。 陕西理工学院毕业论文 第 5 页 共 40 页 采用 DS1307作为时钟芯片 ， 采用 DS1307时钟芯片实现时钟， DS1307芯片是一种高性 能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高 ,工作电压 ～， 1602 LCD液晶作为显示器件 ， 采用 LCD液晶显示屏。 液晶显示屏的显示功能强大 ,可显示大量文字，显示多样 ,清晰可见 ,且价格适中，所以采用了 LCD数码管作为显示 [8]。 组合成一个基于单片机的硬件电路。 方案选择 在主控芯片上 STC89C52和 51芯片的主要区别是程序存储器容量不同 [9]， 51是 4KROM，而 52是8KROM。 还有定时器 2可以用 作波特率发生器，这样单片机用串口的时候还可以有 T0、 T1两个定时器可以用。 在时钟模块上方案一选用的 Dallas 公司的专用时钟芯片 DS12887A， 该芯片内部采用石英晶体振荡器 ，而方案二选用的是 采用 LCD1602作为显示器件输出信息。 与 DS12887A显示器件相比，液晶显示模块具有功耗低、显示内容丰富等优点，而且不需要外加驱动电路，现在液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的显示器件了。 综上各方案所述 ,对此次作品的方案选定 方案二 : 采用 STC89C52 单片机作为主控制系统 ； 采用DS1307作为时钟芯片 ； 采用 1602 LCD液晶作为显示器件。 采用了单片机（ STCAT89C52)系统为核心，用温度采集芯片 DS18B20 来采集温度，用时钟芯片DS1307 进行掉电检测和电池切换，以及提供时间信息和及时调整，用液晶显示屏 TS1602 来显示时钟和温度，并用蜂鸣器报警当作闹钟等来组成电路。 以 52单片机 为核心 组成的主控电路， 控制其他外围电路，以液晶显示作为其系统的显示方式，通过 3个按键 实现时间调节功能，用三端稳压管 7805 把 5V 直流电压作为单片机的工作电压，通过外接的编程口 STK500实现对单片机的在线编程，高精度的 温度传感器实现对周围的温度的测量， 利用多路传感器，可实现对室内灯光及家用电器的定时开关机功能 ， 利用实时日历时钟芯片提供当前的年、月、日、星期、小时、分钟、秒钟，并且利用蜂鸣器进行整点报时，时钟电路提供单片机的工作时钟，复位电路实现对单片机的复位功能。 利用单片机 STC89C52来控制及处理数据，通过初始化，设定时间、初始值，启动温度采集芯片DS18B20和时钟芯片 DS1307进行测温、产生时间，将采集的温度数据和时间传给单片机，经过单片机处理，用液晶显示屏 TS1602来显示时钟和温度，通过按键可以调节时间日 历，而定时和整点时间点上蜂鸣器发出响声，在设定的时间点上作为代替家用电器的 LED灯点亮，按随意键可以灭灯。 陕西理工学院毕业论文 第 6 页 共 40 页 3 硬件设计 硬件设计采用了单片机（ STCAT89C52)系统为核心，用温度采集芯片 DS18B20来采集温度，用时钟芯片 DS1307进行掉电检测和电池切换，防止在断电的情况下，时间数据可以保存并且可以继续计时，系统还提供时间信息和及时调整，用液晶显示屏 TS1602来显示时钟和温度，并用蜂鸣器报警当作闹钟等来组成电路。 电路框图如图。 STC 89 S 52多路传感器温度传感器复位电路时钟电路按键调节 液晶显示屏 蜂鸣器整点报时电源转换电路SKT 500 编程口实时日历时钟 图 硬件设计框图 在硬件设计当中，利用 52单片机设计一个智能时钟系统，使其实现利用液晶显示屏 TS1602能够进行时钟显示，以及能够显示年、月、日、时、分、秒以及星期，并能够进行快速校准，也能够进行实时温度显示，而温度采集时利用温度采集芯片 DS18B20来采集温度，用时钟芯片 DS1307和主控芯片可实现整点报时及闹钟功能；该智能时钟控制装置还利用多路传感器，对室内灯光及家用电器的定时开关机功能。 单片机最小系统是采用 AT89C52为主控系统， AT89C52是一个低电压，高性能 CMOS 8位单片机，片内含 8k bytes的可反复擦写的 Flash只读程序存储器和 256 bytes的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS51指令系统，片内置通用 8位中央处理器和 Flash存储单元，功能强大的 AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 AT89C52有 40个引脚， 32个外部双向输入 /输出（ I/O）端口，同时内含 2个外中断口， 3个 16位可编程 定时计数器 ,2个全双工串行通信口， 2个读写口线， AT89C52可以按照常规方法进行编程 ,但不可以在线编程 (S系列的才支持在线编程 )。 AT89C52的引脚图如图 其将通用的微处理器和 Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本 [6,7,9]。 陕西理工学院毕业论文 第 7 页 共 40 页 STC89C521234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 04 03 93 83 73 63 53 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 42 32 22 1 T 2 / P 1 . 0T 2 E X / P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3 P 1 . 4 P 1 . 5 P 1 . 6 P 1 . 7 R S T R X D / P 3 . 0 T X D / P 3 0 1 I N T 0 / P 3 . 2 I N T 1 / P 3 . 3 T 0 / P 3 . 4 T 1 / P 3 . 5 W R / P 3 . 6 R D / P 3 . 7 X T A L 2 X T A L 1 V S SV C CP 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 6P 0 . 7 / A D 7E AA L E / P R O GP S E NP 2 . 7 / A 1 5P 2 . 6 / A 1 4P 2 . 5 / A 1 3P 2 . 4 / A 1 2P 2 . 3 / A 1 1P 2 . 2 / A 1 0P 2 . 1 / A 9P 2 . 0 / A 8 图 STC89C52 引脚图 AT89C52有 PDIP、 PQFP/TQFP及 PLCC等三种封装形式，以适应不 同产品的需求。 STC89C52主要功能如表。 表 STC89C52 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系统 8K 可反复擦写 Flash ROM 32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时 /计数器中断 时钟频率 024MHz 2 个串行中断 可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源 共 6 个中断源 2 个读写中断口线 3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能 最小系统是指能进行正常工作的最简单电路。 STC89C52最小应用系统 [6,9,13]电路如图。 它包含五个电路部分：电源电路、时钟电路、复位电路、片内外程序存储器选择电路、输入 /输出接口电路。 其中电源电路、时钟电路、复位电路是 保证单片机系统能够正常工作的最基本的三部分电路，缺一不可。 陕西理工学院毕业论文 第 8 页 共 40 页 3 73 63 53 43 33 23 12 12 22 33 93 82 72 81 01 11 21 31 41 51 61 72 42 53456782 93 03 11291 81 9 X T A L 1X T A L 1R S TP S E NA L EE AP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 3 . 0P 3 . 3P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7P 2 . 0P 2 . 3P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7P 0 . 0P 0 . 3P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7STC89C5210k*82 2 p F2 2 p F1 0 u F1 0 k1 2 M H z 图 (1)电源电路 芯片引脚 VCC 一般接上直流稳压电源 +5V，引脚 GND 接电源 +5V 的负极，电源电压范围在 4~之间，可保证单片机系统能正常工作。 为提高电路的抗干扰性能，通常 在引角 Vcc 与 GND之间接上一个 10uF的电解电容和一个 ，这样可抑制杂波串扰，从而有效确保电路稳定性。 (2)时钟电路 单片机引脚 18和引脚 19 外接晶振及电容， STC89C52 芯片的工作频率可在 2~33MHz范围之间选，单片机工作频率取决于晶振 XT 的频率，通常选用 晶振 ， 晶振实物图如图。 两个小电容通常取值 22pF，以保证振荡器电路的稳定性及快速性。 时钟电路如图。 2 2 p F2 2 p F1 2 M H zX 1X 2 图 时钟电路 图 晶振实物图 (3)复位电路 一般若在引脚 RST上保持 24个工作主频周期的高电平，单片机就可以完成复位，但为了保证系统可靠地复位，复位电路应使引脚 RST保持 10ms以上的高电平。 复位电路 如图。 陕西理工学院毕业论文 第 9 页 共 40 页 1 0 u FV C CR S TS 1R1 0 K 图 复位 电路 复位电路带有上电自动复位功能，当电路上电时，由于 C1 电容两端电压值不能突变，电源 +5V会通过电容向 RST提供充电电流，因此在 RST 引脚上产生一高电平，使单片机进入复位状态。 随着电容 C1充电，它两端电压上升使得 RST电位下降，最终使单片机退出复位状态。 正常运行时，可按复位按钮对单片机复位。 采集 模块 在温度采集模块当中有以下两个方案，一个是采用热电阻传感器采集温度，一个是利用数字化温度传感器采集温度 [2~3]。 方案一是采用热电阻传感器作为感温元件，热电阻随温度的变化而进行变化，用仪表测出热电阻的阻值 变化，从而来采集温度。 最常用的是铂电阻传感器，化学性质稳定。 方案二是采用数 字式传感器 DS18B20作为温度传感器，它无需其它外加电路，直接输出数字量。 单总线器件，可直接与单片机通信，电路简单使用方便。 基于这些优点选用数字式传感器进行温度的采集，它的测试精度、转换时间、传输距离等方面效果很好。 本次 系统采用 DS18B20作为温度传感器 ,如图。 V C CD QG N。