摘 要I摘 要隨著生活節奏的加快，時間對于人們越來越重要。此時，多功能數字時鐘的出現為人們帶來了極大的便利。多功能數字鐘與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，是一種采用數字電路技術來實現時、分、秒計時的裝置。本文介紹了基于 STC89C52 單片機的多功能數字時鐘的硬件結構和軟硬件設計方法。本設計由液晶顯示模塊、溫濕度采集模塊、時間處理模塊和按鍵設置模塊四個模塊組成。系統以 STC89C52 為核心控制芯片，以 DS1302 為時鐘芯片，以 DHT11 為溫濕度采集器，通過液晶顯示器 LCD12864 實時顯示年、月、日、時、分、秒、溫濕度等，通過按鍵設置年月日和星期以及定時鬧鐘，定時鬧鐘時間到自動發出警報。此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優點，具有廣闊的市場前景。關鍵字：單片機 STC89C52， DS1302，LCD12864，數字鐘ABSTRACTIIABSTRACTWith the accelerated pace of life, time is becoming increasingly important to people. At this time, the emergence of multi-functional digital clock to bring a great convenience. Multifunction digital clock with the mechanical clock has higher accuracy and intuitive, is a digital circuit technology to realize the hours, minutes, seconds, timing devices. This article describes the hardware architecture and hardware and software design STC89C52 MCU multifunction digital clock. The design of the liquid crystal display module, temperature and humidity acquisition module, a processing module and a time setting module four key modules. STC89C52 system as the core control chip, DS1302 clock chip, DHT11 as temperature and humidity logger, LCD display LCD12864 display by year, month, day, real-time, minutes, seconds, temperature and humidity, the date set by the button and a timing clock and day of week, time to automatically alert the alarm time. This calendar has easy to read, display and intuitive, versatile, simple circuit, low cost, and many other advantages, has broad market prospects.Keywords: SCM STC89C52, DS1302, LCD12864, Digital clock目錄III目錄第 1 章 引言 11.1 課題研究的背景及意義 11.2 課題研究的目的 11.3 單片機簡介 21.3.1 單片機的發展及應用 21.3.2 單片機的最小系統 5第 2 章 總體方案 82.1 系統的設計思路 82.2 系統硬件描述 82.3 系統軟件描述 9第 3 章 系統的硬件設計 113.1 硬件芯片介紹 113.1.1 STC89C52 單片機 113.1.2 DS1302 時鐘芯片 153.1.3 DHT11 溫濕度傳感器 183.1.4 LCD12864 液晶顯示屏 223.2 系統硬件架構 253.2.1 時鐘模塊 253.2.2 溫濕度傳感器模塊 263.2.3 液晶顯示模塊 273.2.4 按鍵模塊 273.2.5 蜂鳴器報警模塊 283.2.6 復位電路 29第 4 章 系統的軟件設計 304.1 軟件設計總體說明 304.2 主程序流程圖的設計 304.3 程序設計 324.3.1 DS1302 讀寫程序設計 32目錄IV4.3.2 溫濕度程序設計 334.3.3 LCD12864 程序設計 34第 5 章 測試與結果分析 355.1 硬件測試 355.2 軟件測試 355.3 測試結果分析與結論 365.3.1 測試結果分析 365.3.2 測試結論 36參考文獻 37致謝 38外文資料原文 39譯文 43第 1 章 引言1第 1 章 引言1.1 課題研究的背景及意義當今世界，知識更新的速度越來越快。特別是在電子技術領域，新的技術，新的產品層出不窮，日新月異，隨著電子產品的發展，在這個快節奏的年代，時間就是效益，就是金錢，因此，時間對人們來說是越來越寶貴了。但在這種快節奏的生活中，人們常常忘記了時間，一旦遇到重要的事情都要事先做好合理的時間安排，所以一個能夠進行報時以及有其他多種用途的數字鐘是對人們的生活工作是非常具有現實意義的。隨著科技的發展社會的進步和全球化競爭的日益激烈，人們對數字鐘的要求也越來越高，傳統的時鐘已不能滿足人們的需求。傳統時鐘功能單一，體積大，而且不具有定時等功能。相反，由于單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）的問世，多功能數字鐘不管在性能還是在樣式上都發生了質的變化。由于單片機具有體積小、使用靈活、成本低、易于產品化、抗干擾能力強、可在各種惡劣條件下工作等特點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量，多功能數字時鐘就是其中一很好的運用。當今，多功能數字時鐘已廣泛用于個人家庭，公司，娛樂場所，碼頭，辦公室等公共場所，成為人們日常生活中必不可少的生活必需品。因為數字時鐘從原理上講是一種典型的數字電路，由于數字集成電路的不停發展和石英晶體振蕩器的發展以及廣泛應用，使得數字鐘的精度遠遠超過傳統的鐘表，鐘表的數字化給人們的生產生活帶來了極大的便利而且大大地擴展了鐘表原先的功能。因此，研究多功能數字鐘及擴大其應用，有著非常現實的意義。1.2 課題研究的目的多功能數字鐘系統的最基本功能就是時間的顯示，鬧鐘，溫度的采集和報警，本設計的意義在于傳統的時鐘不能滿足現代人們多元化快節奏的生活需求，此設計將單片機作為數字鐘的核心控制器，可以通過 DS1302 數字時鐘芯片進行秒、電子科技大學成都學院本科畢業設計論文2分、時來計時實現計時校時功能，將其時間數據經單片機輸出，利用 LCD12864顯示器液晶顯示出來。采用 DHT11 對室內壞境進行溫濕度測量報警，人性化的設計提醒忙碌人們要注意天氣溫度變化，冬天要保暖御寒，夏天防止高溫中暑，通過鍵盤可以進行手動時間定時、校時鬧鈴設定，環境溫濕度上下限設定報警等等。該系統較傳統時鐘不僅測量精確度高，工作穩定，而且功能可以擴展，使用起來方面，可以廣泛用于人們日常生活中，所以具有較好的實用價值。1.3 單片機簡介1.3.1 單片機的發展及應用所謂單片機是利用大規模集成電路技術把中央處理單元(Center Processing Unit，也即常稱的 CPU 和數據存儲器(RAM)、程序存儲器(ROM)及其他 I/O 通信口集成在一塊芯片上，構成一個最小的計算機系統，而現代的單片機則加上了中斷單元，定時單元及 A/D 轉換等更復雜、更完善的電路，使得單片機的功能越來越強大，應用更廣泛。單片機誕生于 20 世紀 70 年代末，單片機的發展歷史可劃分為以下幾個階段：第一階段(1974 年1976 年)：為單片機初級階段，即 SCM 單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)階段。主要是尋求最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。因受工藝和集成度的限制，單片機采用雙片形式。例如：仙童公司的 F8必須外接一塊 3851 電路才能構成一個完整的微型計算機。第二階段(1976 年1978 年)：為低性能單片機階段，即單片機的控索階段。以 Intel 公司的 MCS48 為代表。MCS48 的推出是在工控領域的控索，參與這一控索的公司還有 Motorola、Zilog 等，都取得了滿意的效果。這就是 SCM 的誕生年代， “單機片”一詞即由此而來。此時的單片機由一塊芯片構成，但性能低、品種少。它具有 CPU、并行口、定時器、RAM 及 ROM。這是一個真正的單片機，但 CPU 功能不強，I /O 口種類和數量很少，其 ROM 和 RAM 也很有限。只能應用于比較簡單的場合。例如，90 年代中期以前的 PC 機鍵盤幾乎無一例外地使用MCS-48 系列單片機作為控制部件。第三階段(1978 年1982 年):單片機的完善階段。Intel 公司在 MCS48 基礎第 1 章 引言3上推出了完善的、典型的單片機系列 MCS51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結構。完善的外部總線。MCS-51 設置了經典的 8 位單片機的總線結構，包括 8 位數據總線、16 位地址總線、控制總線及具有很多機通信功能的串行通信接口。CPU 外圍功能單元的集中管理模式。體現工控特性的位地址空間及位操作方式。指令系統趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。第四階段(1982 年1990 年)：8 位單片機的鞏固發展及 16 位單片機的推出階段,也是單片機向微控制器發展的階段。Intel 公司推出的 MCS96 系列單片機，將一些用于測控系統的模數轉換器、程序運行監視器、脈寬調制器等納入片中，體現了單片機的微控制器特征。隨著 MCS51 系列的廣應用，許多電氣廠商競相使用 80C51 為內核，將許多測控系統中使用的電路技術、接口技術、多通道A/D 轉換部件、可靠性技術等應用到單片機中，增強了外圍電路功能，強化了智能控制的特征。第五階段(1990 年) ：微控制器的全面發展階段。隨著單片機在各個領域全面深入地發展和應用,出現了高速、大尋址范圍、強運算能力的 8/16/32 位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。單片機比專用處理器更適合應用于嵌入式系統，因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數量最多的計算機。現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有 1-2 部單片機。而個人電腦中也會有為數不少的單片機在工作。汽車上一般配備 40 多部單片機，復雜的工業控制系統上甚至可能有數百臺單片機在同時工作，單片機的數量不僅遠超過 PC 機和其他計算的綜合，甚至比人類的數量還要多。單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇： 1、在智能儀器儀表上的應用 在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結構，提高其性能價格比。單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、電子科技大學成都學院本科畢業設計論文4速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀） 。 2、在工業控制中的應用 用單片機實時進行數據處理和控制，使系統保持最佳工作狀態，提高系統的工作效率和產品的質量。用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據采集系統。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統，與計算機聯網構成二級控制系統等。 3、在機電一體化中的應用 機電一體化產品是指集機械、微電子技術、計算機技術于一本，具有智能化特征的電子產品。 4、在家用電器中的應用 目前國外各種家用電器已普通采用單片機代替傳統的控制電路。可以這樣說，現在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。 5、在計算機網絡和通信領域中的應用 現代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 6、單片機在醫用設備領域中的應用 單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫用呼吸機，各種分析儀，監護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統等等。 7、在各種大型電器中的模塊化應用 某些專用單片機設計用于實現特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其內部結構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機的原理） ，就需要復雜的類似于計算機的原理。第 1 章 引言5如：音樂信號以數字的形式存于存儲器中（類似于 ROM） ，由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似于聲卡） 。1.3.2 單片機的最小系統 單片機最小系統,或者稱為最小應用系統，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統.。對 51 系列單片機來說,最小系統一般應該包括：單片機、晶振電路、復位電路。（一）晶振電路圖 1-1 晶振電路圖STC89C52 內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL0和 XTAL1 分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內部方式產生或外部方式產生。內部方式的時鐘電路如圖 1-1 所示，在 XTAL0 和 XTAL1 引腳上