多功能时钟，51单片机，温度采集显示及报警，时间显示及调整，代码无误，可直接使用，包括完整的课程设计论文.doc-资料库

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XXX 课程设计（论文）摘要本系统以单片机 AT89C52 为核心控制部件。设计多功能时钟电路由时钟控制模块、温度采集模块、LCD 显示模块、按键控制模块、电源模块、整点报警模块组成。其中实时时钟芯片采用串行通讯的 DS1302，可实现年月日星期时分秒等时间信息的采集和闹钟功能。温度采集模块采用 DS18B20 集成温度传感器，可对现场环境温度进行实时采集。按键控制模块只由简单的 4 个按键组成，利用中断扩展的方法实现。操做非常简便和人性化。显示部分则由 LCD1602 实现两行 16 个字符的液晶显示。电源模块自制电源供电（220V），同时还有智能充电装置。设计能支持年、月、日、星期、时、分、秒的时钟，时钟有时间调整功能，并带有整点报警功能。时钟具有装卸电池时掉电保护功能，保护时间为永久。时钟附带有一个温度计功能，温度检测精度为 2 度，显示精度为 1 度。关键词：单片机，多功能时钟，时钟芯片，温度传感器，液晶显示第 1页

XXX 课程设计（论文）目录第一章绪论 ........................................................... 1 1.1 课题背景 ...................................................... 1 1.2 课程设计要求 .................................................. 1 第二章总体方案比较与论证 ............................................. 2 第三章模块电路分析与比较 ............................................. 4 3.1 时钟方案选择 .................................................. 4 3.2 温度采集方案选择 .............................................. 4 3.3 显示模块的选择 ................................................ 5 第四章各模块详细介绍及实现 ........................................... 6 4.1 单片机最小系统 ................................................ 6 4.2 时钟控制模块 ................................................... 7 4.2.1 DS1302 简介 ............................................. 7 4.2.2 硬件电路设计 ........................................... 8 4.2.3 软件设计 ............................................... 9 4.3 温度采集模块 ................................................. 10 4.3.1 DS18B20 简介 ........................................... 10 4.3.2 温度采集模块硬件电路设计 ..............................11 4.3.3 温度采集模块软件设计 .................................. 12 4.4 显示模块 ..................................................... 12 4.4.1 LCD1602 简介 ..........................................12 4.4.2 显示模块硬件电路设计 .................................. 14 4.4.3 显示模块软件设计 ...................................... 15 4.5 整点报时声音模块 ............................................. 15 4.5.1 无源蜂鸣器工作原理 .................................... 15 4.5.2 整点报时声音模块硬件电路设计 ......................... 16 4.5.3 整点报时声音模块软件设计 ..............................16 4.6 按键调整电路模块 ............................................. 17 4.6.1 按键调整控制方式 ...................................... 17 4.6.2 按键调整硬件电路设计 .................................. 17 4.6.3 按键调整软件设计 ...................................... 18 第五章系统调试 ...................................................... 19 5.1 Proteus 软件介绍 .............................................. 19 5.2 软件调试 ..................................................... 19 5.3 仿真结果 ..................................................... 20 第六章总结 .......................................................... 24 参考文献 ............................................................. 25 附录 ................................................................. 26 第 I页

XXX 课程设计（论文）第一章绪论 1.1 课题背景随着生活节奏的不断加快，人们似乎越来越关注“时间”，不论在工作、学习还是在娱乐，与此同时，由于单片机等得迅速发展，加快了时钟的改革，从原始单一的时钟显示，到有简单的准点报时，发展到现在功能越加齐全。一个多功能时钟在某些特定的场合既能作为装饰，同时也给生活在其中的人们带来了便捷，可以方便的知道时间，了解实时环境温度等。本次课设，以单片机为载体，以培养编程能力为目的，以熟悉软件为导向，以时钟的功能为基础，通过仿真，设计制作多功能时钟，具有很高的研究价值。 1.2 课程设计要求 1、基本要求（1）设计能支持年、月、日、星期、时、分、秒的时钟，时钟有时间调整功能及闹钟功能；（2）时钟附带有一个温度计功能，温度检测精度高于 2 度，显示精度为 1 度；（3）时钟具有装卸电池时掉电保护功能，保护时间大于 5 分钟。 2、发挥部分（1）自制电源供电（220V）；（2）星期自动更新算法；（3）其它发挥。第 1页共 38 页

XXX 课程设计（论文）第二章总体方案比较与论证方案一：采用 CPLD 作为主控制器控制外围电路进行，时钟控制、温度测量、键盘和 LED 控制、闹钟实现。此方案逻辑电路复杂，功耗高，灵活性较低。而且采用 CPLD 价格较贵。方案二：采用中小规模集成电路实现组合逻辑与时序逻辑电路设计，用振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准秒脉冲。进而得到分和小时，计数器的输出经译码器送显示器。此方案能实现数字钟的基本功能，但其他扩展功能的实现非常有限。方案三：基于 51 系列单片机来实现。目前单片机技术比较成熟，功能也比较强大，时钟芯片采用 DS1302，温度传感器采用 DS18B20。显示采用 1602 液晶显示。此方案基本原理框图如图 2-1 所示图 2-1 原理框图第 2页共 38 页

XXX 课程设计（论文）此系统硬件简洁，将复杂的硬件功能用软件实现，控制多个硬件电路的执行因此系统控制灵活，能很好地满足本题的基本要求和扩展要求。而且编程灵活、调试方便。综上，从这三种电路设计方案的比较而言，利用单片微型计算机及外围电路编写软件程序来设计数字钟，简单灵活，而且可扩展各种功能，能完全达到设计要求，体现了现代计算机工具的方便、简捷、准确性。故采用第三种方案。第 3页共 38 页

XXX 课程设计（论文）第三章模块电路分析与比较 3.1 时钟方案选择方案一：使用通过单片机内部的定时／计数器，采用软件实现，可以降低系统成本，缺点是误差较大。一般用在对时间精度要求不高的场合，而且当出现断电等情况程序重新运行时，需要对时间用按键进行校正。方案二：在系统中扩展外部时钟芯片 DS1302。DS1302 时钟芯片内含一个实时时钟／日历电路和 32 字节静态 RAM，可提供秒、分、时、日、星期、月、年的信息，每月和闰年的信息可自动调整。通过简单的 SPI 串行接口，与单片机仅需用复位、数据和时钟三根 I／O 口线进行通信，同时 DS1302 可外接备用电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。完全能满足题目掉电保护功能的要求。基于以上分析，我们决定采用串行通讯的 DS1302。电路结构简单，程序容易编制，时钟精高，容易调整，具有掉电保护功能，符合设计要求。 3.2 温度采集方案选择方案一：使用热敏电阻或温度传感器 AD590，把测得的模拟量送入 ADC0809 的其中一个通道进行 A/D 转换，将转换后所得数字量送入单片机进行温度值变换之后显示。电路比较复杂，且精度难以保证。方案二：采用单线数字温度传感器 DS18B20，DS18B20 具有许多优点，该传感器结构简单，不需外接电路，数据传输采用 one-wire 总线，可用一根 I/O 数据线即供电又传输数据，在-10 ℃~+85 ℃范围内精度为 ±0.5℃，完全能满足题目±1℃的要求，且分辨率较高，重复性和可靠性好。经比较，方案二完全符合电路设计，故在本设计中采用方案二。第 4页共 38 页

XXX 课程设计（论文） 3.3 显示模块的选择方案一：采用数码管显示。数码管亮度高、体积小、重量轻，价格便宜，但其显示信息简单、有限，并且需要较高的驱动能力，功耗高，人机交互功能差，较难控制，在本题目中，需要显示的内容较多，应用受到很大的限制。方案二：采用液晶显示。液晶显示功耗低，轻便防震。由于本题显示信息比较复杂，采用液晶显示界面友好清晰，操作方便，显示信息丰富。综合以上两方案,由于系统要显示的信息较多,故本设计中采用方案二。综上所述，经方案对比，我们采取方案二，在实际设计应用中时钟芯片 DS1302，单线数字温度传感器 DS18B20，及液晶显示等，使电路整体结构简单，功能齐全，性能稳定、可靠，设计合理。第 5页共 38 页

XXX 课程设计（论文）第四章各模块详细介绍及实现 4.1 单片机最小系统单片机系统是整个硬件系统的核心，它即协调整机工作，又是数据处理器，是软硬件系统连接的桥梁。AT89C52 是 51 系列单片机的一个型号，它是 ATMEL 公司生产的，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 MCS-51 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，并且，相对其他单片机，我们对 AT89C52 更熟悉，编程更加方便呢，因此，我们选用 AT89C52 单片机来满足程序容量大，控制较为复杂的特点，以完成题目的基本要求和发挥部分的要求。具体原理图如图 4-1 所示。图 4-1 最小系统外围电路图第 6页共 38 页

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