盛蒙蒙 葛亦斌 邱 燁 馬 棟

[摘要]多功能數(shù)字鐘的系統(tǒng)采用AT89552單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，模型采用單片機(jī)作為主控制器，利用DSl302時(shí)鐘芯片計(jì)算當(dāng)前的秒、分、時(shí)、日、月、年。通過(guò)1602液晶屏友好的人機(jī)界面將結(jié)果完美的呈現(xiàn)給用戶。為可以靈活的設(shè)置時(shí)間，增加4x4鍵盤(pán)模塊通過(guò)鍵盤(pán)掃描可以對(duì)當(dāng)前的時(shí)間隨意設(shè)置，除此又增加秒表、鬧鐘、生日提醒和整點(diǎn)提醒的功能。為具有更高的實(shí)用價(jià)值，通過(guò)DS18820來(lái)顯示當(dāng)前溫度，并伴有溫度報(bào)警功能。利用鍵盤(pán)模塊對(duì)預(yù)設(shè)的溫度報(bào)警上下限進(jìn)行設(shè)置。由于該系統(tǒng)具有時(shí)間顯示、鬧鐘、秒表等完整功能，有很高的利用價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]溫度報(bào)警單片機(jī)c語(yǔ)言實(shí)時(shí)時(shí)鐘

中圖分類(lèi)號(hào)：TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1971--7597(2009)1020035--01

一、引言

數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)、分、秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，廣泛用于個(gè)人家庭、車(chē)站、碼頭、辦公室等公共場(chǎng)所，已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵罚捎跀?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體與振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表。而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、通斷動(dòng)力設(shè)備以及各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有若非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

二、工作原理

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架最主要的部分是中間的主控模塊部分，時(shí)間的計(jì)算由DS1302芯片完成，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。溫度測(cè)量由0S18820溫度傳感器完成。傳感器的測(cè)量結(jié)果由于是以數(shù)字信號(hào)形式輸出，可以直接送給單片機(jī)處理。單片機(jī)在接到數(shù)據(jù)后，一方面將時(shí)間日期通過(guò)1602顯示出來(lái)，另一方面通過(guò)對(duì)鍵盤(pán)的掃描來(lái)確定哪個(gè)鍵按下，隨即掉轉(zhuǎn)到該鍵對(duì)應(yīng)功能模塊界面。

三、硬件電路設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由以下五部分組成：主控制器、溫度測(cè)量及報(bào)警部分、鍵盤(pán)掃描部分、實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分和液晶顯示部分等，下面對(duì)這幾個(gè)部分的具體的器件選擇及連接電路做具體的介紹。

(一)主控制器AT89S52。在該監(jiān)測(cè)器中起到總控作用的是AT89S52單片機(jī)，它是ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能的CMOS8位單片機(jī)，工作電壓4.0v到5.5v，擁有8K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器和256字節(jié)片內(nèi)RAM，全靜態(tài)時(shí)鐘范圍從0～33MHz。它的最大方便之處室支持在系統(tǒng)編程ISP，可進(jìn)行高達(dá)1000次擦寫(xiě)，節(jié)約設(shè)計(jì)成本。單片機(jī)的口線中，P2和P3用于液晶顯示電路，P1口用于鍵盤(pán)的掃描電路。P2也用于DSl302~]DSISB20的連接電路。

(二)溫度測(cè)量及報(bào)警部分。溫度測(cè)量在本系統(tǒng)中起到一個(gè)擴(kuò)展的作用，傳統(tǒng)的方式是采用熱電偶或熱電阻，但是硬件軟件調(diào)試復(fù)雜，且成本高。這里選擇了美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單總線式數(shù)字溫傳感器DSISB20。該傳感器可實(shí)現(xiàn)9-12位的溫度讀數(shù)，溫度測(cè)量范圍為：－55℃～+125℃，測(cè)溫分辨率高達(dá)0.0625℃。將結(jié)果轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)。由于采用單總線結(jié)構(gòu)，一個(gè)18820有唯一的標(biāo)號(hào)，節(jié)約了口線資源。報(bào)警部分比較簡(jiǎn)單，主要是一個(gè)蜂鳴器，通過(guò)程序驗(yàn)證后溫度超過(guò)上下限時(shí)，就輸出一個(gè)高電平導(dǎo)通三極管，蜂鳴器有電流流過(guò)既可以報(bào)警。

報(bào)警部分主要還要取決于軟件的設(shè)計(jì)能否準(zhǔn)確將不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確對(duì)比。

(三)鍵盤(pán)、顯示部分。鍵盤(pán)掃描電路采用4x4鍵盤(pán)模塊，因?yàn)樯婕暗墓δ鼙容^多所以采用矩陣式鍵盤(pán)模塊，并且考慮到當(dāng)功能需要增加時(shí)，按鍵相應(yīng)的也要增加，利用矩陣式鍵盤(pán)僅對(duì)軟件稍做修改即可而不用增加口線，利于擴(kuò)展。

為了能夠提供一個(gè)更為良好的顯示界面，該設(shè)計(jì)選用帶背光的LCDl602點(diǎn)陣式字符型顯示器。該顯示器專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字及符號(hào)等，它集成了HD44780控制器，是一個(gè)液晶組件。顯示容量為16×2個(gè)字符，芯片工作電壓；4.5～5.5v，最佳工作電壓5.0V，總共有16個(gè)引腳，11條指令。它的另一大優(yōu)點(diǎn)就是功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。

(四)實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘／日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘／日歷電路提供秒分時(shí)日日期月年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通LOAM／PM指示決定采用24或12小時(shí)格式。DSl302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：1、RES(復(fù)位)：2、I／O(數(shù)據(jù)線)；3、SCLK(串行時(shí)鐘)。時(shí)鐘／RAM的讀／寫(xiě)數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。Ds1302工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mw。

四、軟件設(shè)計(jì)

為利于該設(shè)計(jì)的多功能的實(shí)現(xiàn)和更高的編程效率。采用c語(yǔ)言進(jìn)行編程[3]。為實(shí)現(xiàn)編程結(jié)構(gòu)清晰，采用各個(gè)模塊單獨(dú)編程，最后實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的綜合連接。主程序的框架由鍵盤(pán)掃描程序構(gòu)成，各個(gè)功能模塊程序嵌入到各個(gè)按鍵的子程序中，通過(guò)對(duì)按鍵的不斷掃描來(lái)確定跳轉(zhuǎn)到哪個(gè)功能模塊。對(duì)于鍵盤(pán)模塊，采用掃描法循環(huán)掃描。對(duì)于溫度顯示則利用18820的控制字要求嚴(yán)格編寫(xiě)，DSl302的程序也按照芯片的規(guī)格要求編寫(xiě)。對(duì)于擴(kuò)展的秒表功能，則利用系統(tǒng)時(shí)鐘的延時(shí)ls功能實(shí)現(xiàn)，鬧鐘、生日提醒和溫度報(bào)警的上下限設(shè)置則通過(guò)全局變量來(lái)設(shè)置初始值，利用按鍵可以增減。

五、調(diào)試與分析

(一)硬件調(diào)試。在硬件方面，由于電路不是很復(fù)雜，所以焊接起來(lái)不是很難，容易出現(xiàn)問(wèn)題的地方在于焊接是否出現(xiàn)虛焊，跳線是否接實(shí)，管腳是否連接正確等。

(二)軟件調(diào)試。在keil51編譯器下進(jìn)行程序編譯及仿真調(diào)試時(shí)，應(yīng)分段并以子程序?yàn)閱挝恢饌€(gè)進(jìn)行，最后可結(jié)合硬件實(shí)時(shí)調(diào)試。

六、結(jié)束語(yǔ)

隨著電子技術(shù)在不斷進(jìn)步，機(jī)械式時(shí)鐘已經(jīng)被淘汰，取而代之的是具有高度準(zhǔn)確性和具有更長(zhǎng)的使用壽命等優(yōu)點(diǎn)的數(shù)字時(shí)鐘。我們應(yīng)盡量考慮到人的因素，增強(qiáng)時(shí)鐘的實(shí)用性和操作性，為使用者提供切實(shí)的方便，營(yíng)造一種舒適的生活氛圍。所以，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該從多面、多角度去考慮問(wèn)題，而且應(yīng)該進(jìn)一步提高時(shí)鐘的質(zhì)量，并盡可能的增加一些使用的功能。