本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)STC89C52 的可測(cè)溫式電子萬(wàn)年歷，能實(shí)時(shí)地將當(dāng)前時(shí)間和周圍的環(huán)境溫度顯示出來(lái)，并具有鬧鐘、秒表、語(yǔ)音報(bào)時(shí)的功能。萬(wàn)年歷主要使用溫度傳感器DS18B20 采集溫度信息，與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向通信；時(shí)鐘芯片DS1302 實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，準(zhǔn)確計(jì)時(shí)；并通過(guò)語(yǔ)音芯片完成整點(diǎn)報(bào)時(shí)和溫度報(bào)警功能。該萬(wàn)年歷電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有時(shí)間精確、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

該可測(cè)溫式電子萬(wàn)年歷主要由STC89C52、時(shí)鐘芯片、溫度采集、顯示電路、語(yǔ)音報(bào)警等組成。按鍵可以實(shí)現(xiàn)顯示內(nèi)容的切換、時(shí)間的調(diào)整以及語(yǔ)音報(bào)警的設(shè)置。

1 硬件電路的設(shè)計(jì)

該可測(cè)溫式電子萬(wàn)年歷工作時(shí)，首先初始化時(shí)鐘芯片，單片機(jī)從時(shí)鐘芯片讀取時(shí)間和日期等信息，同時(shí)又從溫度傳感器采集當(dāng)前環(huán)境溫度，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路送給液晶顯示屏，顯示相關(guān)的信息。其中，按鍵可以對(duì)時(shí)間、日期、星期和溫度進(jìn)行調(diào)整，并控制鬧鐘和秒表的功能。萬(wàn)年歷又加入了語(yǔ)音芯片，可以實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)和溫度報(bào)警的功能。

（1）時(shí)鐘芯片DS1302

DS1302 在時(shí)間顯示方面應(yīng)用非常普遍，可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，并且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V ～ 5.5V。采用三線接口與單片機(jī)進(jìn)行同步通，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM 數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)用于臨時(shí)性放數(shù)據(jù)的RAM 寄存器，具有主電源和后備電源兩個(gè)引腳，并且具有對(duì)后備電源進(jìn)行電流充電的能力。DS1302 與單片機(jī)之間采用串行數(shù)據(jù)傳輸，控制液晶屏顯示時(shí)間信息。


DS1302 的引腳圖如圖1 所示, 其中Vcc2 為主電源，Vcc1 為后備電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。X1、X2 是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST 是復(fù)位/ 片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc > 2.0V 之前，RST 必須保持低電平。只有在SCLK 為低電平時(shí)，才能將RST 置為高電平。I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端( 雙向) ；SCLK 為時(shí)鐘輸入端。

（2）溫度傳感器DS18B20

溫度傳感器DS18B20 直接與單片機(jī)連接，避免A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，降低硬件成本，簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路。DS18B20 的電壓范圍為：3.0 ～ 5.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電，采用獨(dú)特的單線接口方式。DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。測(cè)量溫度的范圍為－ 55℃～＋ 125℃之間，測(cè)溫精度可以達(dá)到0.5℃。測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，串行傳送給單片機(jī)的CPU，同時(shí)可傳送CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。

DS18B20 與單片機(jī)的連接方式有兩種：寄生電源連接方式和外部電源連接方式。該可測(cè)溫式電子萬(wàn)年歷采用外部電源連接方式。連接方法即DS18B20 的1 腳接地,2 腳(DQ 引腳) 與單片機(jī)的一根I/O口線連接（P3.2 腳），3 腳接電源+5V。在STC89C52 的I/O 口線與+5V 之間連接一4.7K 的上拉電阻，以保證數(shù)據(jù)采集的正常進(jìn)行。

（3）LCD1602 溫度顯示的設(shè)計(jì)

該室溫報(bào)警裝置液晶顯示屏采用LCD1602，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。

在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口體積小、重量輕、功耗低的優(yōu)點(diǎn)。LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，與單片機(jī)連接后通過(guò)C 語(yǔ)言編程就可以工作。在正常工作狀態(tài)下，電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)連接圖如圖2 所示。

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2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

該萬(wàn)年歷的程序流程圖如圖3 所示，具體流程如下：首先，接通電源，上電工作，DS1302、DS18B20、LCD1602 進(jìn)行初始化，通過(guò)單片機(jī)控制液晶屏顯示“時(shí)分秒”、“溫度”、“年月日”、“星期”，并伴隨整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能；然后，進(jìn)入功能設(shè)置，第一次按下按鍵K4 可以調(diào)整“時(shí)分秒”和“年月日”，此時(shí)K1、K2 和K3 分別對(duì)應(yīng)時(shí)間和日期“加”、“減”和“移位選擇”的功能，日期發(fā)生變化相應(yīng)的“星期”也會(huì)跟著變化；第二次按下按鍵K4 可以設(shè)置鬧鐘的功能，此時(shí)K1、K2 和K3 分別對(duì)應(yīng)時(shí)間和日期“關(guān)閉”、“開(kāi)啟”和“移位選擇”的功能；第三次按下按鍵K4 可以設(shè)置秒表的功能，此時(shí)K1、K2 和K3 分別對(duì)應(yīng)時(shí)間和日期“復(fù)位”、“暫停”和“計(jì)時(shí)”的功能；第四次按下按鍵K4 可以退出設(shè)置功能，因?yàn)樵撊f(wàn)年歷加入了語(yǔ)音芯片，此時(shí)按下K2 鍵具有語(yǔ)音報(bào)時(shí)的功能。

由于DS18B20 具有溫度采集檢測(cè)的功能，所以液晶屏顯示的溫度會(huì)隨著周圍環(huán)境溫度的變化而變化。該萬(wàn)年歷設(shè)置有復(fù)位電路，連接一個(gè)按鍵K 可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。


3 調(diào)試和分析

待該可測(cè)溫式電子萬(wàn)年歷焊接和軟件編程完成后，進(jìn)入調(diào)試環(huán)節(jié)，將keil4 中C 語(yǔ)言程序生成的hex 文件燒入到STC89C52 芯片中，連接電源后將萬(wàn)年歷放入模擬環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)試結(jié)果如圖4 所示。液晶顯示屏顯示“時(shí)間”、“溫度”、“日期”和“星期”信息，同時(shí)可以整點(diǎn)報(bào)時(shí)，如圖4 中A 圖所示。


第一次按下K4 進(jìn)入時(shí)間和日期的設(shè)置，調(diào)試結(jié)果如圖4 中B 圖所示；第二次按下K4 進(jìn)入鬧鐘的設(shè)置，“Y”為開(kāi)啟鬧鐘，“N”為關(guān)閉鬧鐘，調(diào)試結(jié)構(gòu)如圖4 中C圖所示；第三次按下K4 進(jìn)入秒表的設(shè)置，調(diào)試結(jié)構(gòu)如圖4 中D 圖所示；第四次按下K4 退出功能設(shè)置，此時(shí)按下K2 具有語(yǔ)音報(bào)時(shí)功能。

結(jié)語(yǔ)

電子萬(wàn)年歷在生活中日益普遍，該設(shè)計(jì)主要利用時(shí)鐘芯片DSl302、溫度傳感器DS18B20 和液晶屏LCD1602 構(gòu)建了一個(gè)可測(cè)溫式萬(wàn)年歷裝置，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有語(yǔ)音報(bào)時(shí)功能，適用于家庭生活，使用價(jià)值高，具有較好的應(yīng)用前景。

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