课程设计（论文）-基于LCD液晶显示的多功能数字钟的设计(附PCB图及电路原理图).doc

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1、 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 目录目录 1 1 前言前言1 2 2 总体方案设计总体方案设计2 2.1 设计内容 .2 2.2 设计内容 .2 2.3 方案论证 .3 2.4 方案选择 .4 3 3 单元模块设计单元模块设计5 3.1 各单元模块功能介绍及电路设计5 3.1.1 温度采集电路5 3.1.2 DS1302 时钟电路.5 3.1.3 串行通信接口电路6 3.1.4 USB 连接电路.6 3.1.5 按键电路7 3.1.6 液晶显示显示电路.7 3.2 特殊器件介绍 .7 3.2.1 STC89C52 单片机芯片.7 3.2.2 DS1302 介绍.8 3.2.3 温

2、度传感器 DS18B20.9 3.2.4 液晶显示 LCD1602.9 4 4 软件设计软件设计10 4.1 软件选择 .10 4.2 软件设计流程10 4.2.1 温度采集流程11 4.2.2 日期数据处理流程12 5 5 系统的仿真及调试系统的仿真及调试13 5.1 系统仿真 .13 5.2 硬件调试 .13 5.3 软件调试 .14 6 6 结论结论16 7 7 总结与体会总结与体会17 7.1 设计小结 .17 7.2 设计收获及改进 .17 7.3 致谢 .17 8 8 参考文献参考文献18 附录：附录：.19 第 页 1 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 1 1 前言前言

3、 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成 在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部 和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时 时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的 输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器（Microcontroller） ，它 不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲： 一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发 提供了便利条件。单片机诞生于 20 世纪 7

4、0 年代末，经历了 SCM、MCU、SOC 三大阶段。 STC 单片机完全兼容 51 单片机,并有其独到之处,其抗干扰性强,加密性强,超低功 耗,可以远程升级,内部有专用复位电路,价格也较便宜,由于这些特点使得 STC 系列单 片机的应用日趋广泛。本文设计了一种基于 STC 公司的 STC89C52 单片机，使用 Dallas 的一线制数字温度计 DS18B20 作为温度传感器，实时时钟芯片 DS1302 提供当前日期和 时间数据，并将实时的日期和温度数据字符型液晶显示器 LCD1602 上显示，本次设计 的多功能数字钟采用数字电路对日期和温度进行控制设置，我们采用 LCD 液晶显示， 以 2

5、4 小时的计时方式，根据 LCD 显示原理进行显示，定时器计数。在本次设计中，电 路具有显示日期、时间、温度的基本功能，还可以实现对它们的调整。本次设计要达 到的目的是：具有时间显示和手动校对功能，24 小时制；具有年、月、日显示和手动 校对功能；具有显示当前星期的功能；具有闹铃功能；具有环境温度采集功能；掉电 后无需重新设置时间和日期；系统不但接口设计简单、便于控制，而且具有很好的人 机界面，可以对当前的时间进行调整。 第 页 2 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 2 2 总体方案设计总体方案设计 2.12.1 设计内容设计内容 完成基于 LCD 液晶显示的多功能数字钟的设计。要求

6、该电路具有显示日期、时间、 温度的基本功能，还可以实现对它们的调整。本次设计要达到的目的是：具有时间显 示和手动校对功能，24 小时制；具有年、月、日显示和手动校对功能；具有显示当前 星期的功能；具有闹铃功能；具有环境温度采集功能；掉电后无需重新设置时间和日 期； 2.22.2 设计内容设计内容 方案一：利用 QuartusII 软件设计一个数字钟，对设计电路进行功能仿真，并下载 SOPC 实验系统中，可以完成 00:00:00 到 23:59:59 的计时功能，并在控制电路的作用 下具有保持、清零、快速校时、快速校分、整点报时等功能。能进行正常的时、分、 秒计时功能；锁死功能-锁死状态下时钟

7、保持不变；清零功能-时钟计时电路和万年 历电路；闹表功能-定时精确到分，闹钟设计响一分钟，可关闭；相应的电路图如下 图 2.1 所示： 图 2.1 QuartusII 软件设计数字钟电路图 PIN_156 VCC CMOD1 INPUT PIN_158 VCC CMOD2 INPUT PIN_124 VCC CLEAR INPUT PIN_121 VCC 1 INPUT PIN_122 VCC 2 INPUT PIN_123 VCC 3 INPUT PIN_28 VCC C48M INPUT VCC EN INPUT PIN_175 BEEP OUTPUT PIN_169 A OUTPUT P

8、IN_170 B OUTPUT PIN_167 C OUTPUT PIN_168 D OUTPUT PIN_165 E OUTPUT PIN_166 F OUTPUT PIN_163 G OUTPUT PIN_162 SL OUTPUT PIN_161 SH OUTPUT PIN_136 ML OUTPUT PIN_137 MH OUTPUT PIN_138 HL OUTPUT PIN_139 HH OUTPUT CLEAR1 XM XH DMK CMOD1 DHK CLEAR2 48m CMOD2 XIAODAY XIAOMON XIAOYEAR BEEP A B C D E F G SL

9、SH ML MH HL HH HAVEALB inst K MOD MOD1 MOD2 2-2 inst5 K MOD MOD1 MOD2 2-2 inst6 K MOD MOD1 MOD2 2-2 inst10 K MOD MOD1 MOD2 2-2 inst11 K MOD MOD1 MOD2 2-2 inst12 NOT inst13 NOT inst14 AND2 inst1 CMOD1 CMOD2 M1 M2 M1 M2 48M 48M YEAR YEAR 第 页 3 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 方案二：采用单片机 STC89C52RC 芯片以及相关的芯片来实现多功能

10、的数字钟。该 设计选用一线制温度计 DS18B20 作为温度传感器,实时时钟芯片 DS1302 提供当前日期 和时间数据,并将实时的日期和温度数据在字符型液晶显示器 LCD1602 上显示出来。本 文设计了一种基于 STC 公司的 ST89C52 单片机，使用 Dallas 的一线制数字温度计 DS18B20 作为温度传感器，实时时钟芯片 DS1302 提供当前日期和时间数据，并将实时 的日期和温度数据字符型液晶显示器 LCD1602 上显示，本次设计的多功能数字钟采用 数字电路对日期和温度进行控制设置，我们采用 LCD 液晶显示，以 24 小时的计时方式， 根据 LCD 显示原理进行显示，定

11、时器计数。在本次设计中，电路具有显示日期、时间、 温度的基本功能，还可以实现对它们的调整。本次设计要达到的目的是：具有时间显 示和手动校对功能，24 小时制；具有年、月、日显示和手动校对功能；具有显示当前 星期的功能；具有闹铃功能；具有环境温度采集功能；掉电后无需重新设置时间和日 期。 系统不但接口设计简单、便于控制,而且具有很好的人机界面,可以通过几个按键 对当前的时间进行调整,对闹钟进行随意设置，以及温度超过上下限会自动进行报警 （LED 亮）等功能。其原理框图如下图 2.2 所示： 图 2.2 数字钟原理框图 2.32.3 方案论证方案论证 我们可以看到，方案一使用的基于 Altera

12、公司出品 QuartusII 软件以及相应的实 验平台完成的多功能数字计时器，由于时钟的计时范围是 00：00：00-23：59：59, 串行通信 接口电路 LCD1602 液晶显示 键盘控制 电路 时钟电路 供电电路 报警电路 STC89C52 单片机 温度采集 电压转换 电路 第 页 4 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 所以我们需要设计模六十和模二十四的计数器组成时钟计时电路。校分、校时、清零 电路需要输入一些控制信号给时钟计时电路，当然这些控制信号是由开关提供的。要 实现整点报时功能，一个报时控制电路是必不可少的。万年历电路需要由计时电路提 供计时脉冲，脉冲输送给一个由模 3

13、0、模 12、模 100 级联而成计时电路。整个过程不 仅涉及到的分频计数器较多，还要用到大量的开关控制显得相当复杂且容易出错。而 方案二是采用最近几年比较普遍的 STC89C52RC 单片机芯片实现。基于 STC 公司的 ST89C52 单片机，使用 Dallas 的一线制数字温度计 DS18B20 作为温度传感器，实时时 钟芯片 DS1302 提供当前日期和时间数据，并将实时的日期和温度数据字符型液晶显示 器 LCD1602 上显示。之所以选择这个芯片，是因为 STC 单片机降低成本，提升性能， 原有程序直接使用,硬件无需改动。并且其抗干扰性强,加密性强,超低功耗,可以远程 升级,内部有专

14、用复位电路,价格也较便宜,一般的利用 STC 系列的单片机芯片加上一些 外围的供电电路，复位电路，下载电路，特定功能电路等就能实现特定的功能。由于 这些特点使得 STC 系列单片机的应用日趋广泛。 2.42.4 方案选择方案选择 在现代 SOC 技术的引领下，人们对低故障、高实时、高可靠、高稳定的性能更加 青睐，其抗干扰性强,加密性强,超低功耗,可以远程升级,内部有专用复位电路,价格也 较便宜,结合本设计的要求及综合以上比较的情况，我们选择用 STC89C52RC 单片机芯 片来实现本次设计。 第 页 5 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 3 3 单元模块设计单元模块设计 3.13.

15、1 各单元模块功能介绍及电路设计各单元模块功能介绍及电路设计 3.1.13.1.1 温度采集电路温度采集电路 DS18B20 是美国 Dallas 半导体公司生产的一线制数字温度传感器。测量范围为- 50 + 125 ,精度可达 0. 1 ,不需 A /D 转换电路,直接将温度值转换成数字 量。温度数据的传输,只需要一根数据线,直接将数据线与单片机的 P3.6 口相连接。其 图如下 3.1 所示： 图 3.1 温度采集 3.1.23.1.2 DS1302DS1302 时钟电路时钟电路 DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟芯片， 它可以对年、月

16、、日、周日、时、分、秒进行计时。DS1302 用于数据记录，特别是对 某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。 DS1302 提供 2 个电源引脚:一个(VCC2)接主电源；另一个(VCC1)接备用电源。 图 3.2 DS1302 时钟电路 第 页 6 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 3.1.33.1.3 串行通信接口电路串行通信接口电路 MAX232 是电压转换芯片，将 TTL 电平转换成可以和电脑串口匹配的电压。DB9 通 过下载线缆与电脑连接，可以将程序下载到单片机上。 图 3.3 RS232 串行通信 3.1.43.1.4 USBUSB 连接

17、电路连接电路 USB 接口通用性好、实时性强、传输方式多样、成本低、支持即插即用、易于扩展 且便于使用。本次设计的 USB 连接线路，为单片机提供 5V 电压。 图 3.4 USB 连接线路 第 页 7 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 3.1.53.1.5 按键电路按键电路 本次设计中用到了 4*4 的矩阵键盘列阵，通过赋低电平选中其中一列，以便来控 制时，分，秒，年，月，日，以及闹钟的调整。其电路如图所示： 图 3.5 按键控制电路 3.1.63.1.6 液晶显示显示电路液晶显示显示电路 本设计中会将时分秒，年月日周以及闹钟的设置，温度全部都会显示到液晶 LCD1602 上面，其

18、具有 162 能够显示所有英文大小写字母，0 到 9 十个数字以及一些 常用的符号。该液晶在 4.5V 到 5.5V 电压范围内都能正确工作，平均工作电流为 2mA。 液晶 HS162 共 16 个管脚。但是由于原理图中电路很简单并且只用到接插件所以此处没 有给出原理图。 3.23.2 特殊器件介绍特殊器件介绍 3.2.13.2.1 STC89C52STC89C52 单片机芯片单片机芯片 STC89C52 是 STC 公司生产的低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4kbytes 的 可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和 128bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ， 器件

19、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（CPU）和 Flash 存储单元，可灵活应用于各种控制领域。 其主要功能有：与 MCS-51 产品指令系统完全兼容；4k 字节可重擦写 Flash 闪速存储器； 1000 次擦写周期；全静态操作：0Hz24MHz；三级加密程序存储器；1288 字节内部 RAM；32 个可编程 IO 口线；2 个 16 位定时计数器；6 个中断源；可编程串行 UART 通道；低功耗空闲和掉电模式。其引脚图如下图所示： 第 页 8 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 图 3.6 STC8

20、9C52 引脚图 3.2.23.2.2 DS1302DS1302 介绍介绍 DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加 31 字节静态 RAM，采用 SPI 三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多 个字节的时钟信号和 RAM 数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月、年，一 个月小于 31 天时可自动进行调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达 2.55.5V。采 用双电源供电（主电源和备用电源） ，可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进 行涓细电流充电的能力，因此广泛应用于测量系统中。DS1302 是由 DS1202 改进

21、而来的， 增加了以下的特性：双电源管脚用于主电源和备份电源供应，Vcc1 为课编程涓流充电 电源，附加七个字节存储器。它广泛应用于电话、传真、便携式仪器以及电池供电的 仪器仪表等产品领域。其外部引脚分配如图所示： 图 3.7 DS1302 的外部时钟引脚分配 第 页 9 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 3.2.33.2.3 温度传感器温度传感器 DS18B20DS18B20 采用独特的一线接口，可用数据总线供电，电压范围为 3.0 V 至 5.5 V 无需备用 电源。测量温度范围为-55至+125 。华氏相当于是-67F 到 257 华氏度 -10 C 至+85 C 范围内精度为0

22、.5。温度传感器可编程的分辨率为 912 位 温度转换为 12 位数字格式最大值为 750 毫秒 用户可定义的非易失性温度报警设置应用范围包括恒 温控制，工业系统，消费电子产品温度计，或任何热敏感系统。DS18B20 内部结构主要 由四部分组成：64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL、配置 寄存器。该装置信号线高的时候，内部电容器储存能量通由 1 线通信线路给片子供电， 而且在低电平期间为片子供电直至下一个高电平的到来重新充电。 图 3.8 DS18B20 的管脚 3.2.43.2.4 液晶显示液晶显示 LCD1602LCD1602 HS1602 是目前最常用

23、的字符液晶之一。具有 162 能够显示所有英文大小写字母， 0 到 9 十个数字以及一些常用的符号。该液晶在 4.5V 到 5.5V 电压范围内都能正确工作， 平均工作电流为 2mA。液晶 HS162 共 16 个管脚.RS 为寄存器选择信号，RW 为读写选择 信号，通过这两种信号的不同组合可对液晶进行读写命令和读写数据的操作。1602 液 晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了 160 个 HS162 是目前最常用的字符 液晶之一。具有 162 能够显示所有英文大小写字母，0 不同的点阵字符图形，这些字 符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号等，每一个字符都有一个固定的

24、代码，比如大写的英文字母“A”的代码是 01000001B（41H） ，显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A” 。在操作液晶时，先要对液晶进 行初始化，即进行最初是的命令设置。要设置液晶的工作方式设置，显示状态设置， 输入方式设置等。最后再向液晶写入数据，即写入想要显示字符的 ASCII 码。 第 页 10 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 4 4 软件设计软件设计 4.14.1 软件选择软件选择 本次设计选择的软件主要是 Keil uVision3。 Keil 公司成立于 1986 年，主要开 发、制造和销售嵌入式 8051、251、ARM、XC

25、16x/C16x/ST10 等微控制器软件开发工具， 提供 ANSI C 编译器、宏汇编程序、实时管理、调试和模拟器、综合评估板等。Keil 公 司的 uVision 把编辑、编译、链接和仿真等模式打包成集成开发环境，当然其集成的 C51 编译器肯定跟 Franklin 公司的相关模块肯定有交叉性，uVision 还包含项目管理 和调试器等非常有用的功能。 而软件仿真部分就用的是仿真软件 PROTUES。PROTUES 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件。它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功 能，还能仿真单片机及外围器件。虽然目前国内推广刚

26、起步，但已受到单片机爱好 者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐，是目 前世界上唯一将电路仿真软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平 台，其处理器模型支持 8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086 和 MSP430 等， 2010 年即将增加 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在 编译方面，它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多种编译器。 在 PROTUES 绘制好原理图 后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在 PROTUES 的原理

27、图中看到模拟的实 物运行状态和过程。 PROTUES 是单片机课堂教学的先进助手。 PROTUES 不仅可将许多单片机实例功能 形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示 实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和 传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功 能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。 4.24.2 软件设计流程软件设计流程 本次设计的系统软件设计主要包括主程序设计和温度采集子模块程序设计、日历日 期数据子模块程序、按键控制子模块程序和 LCD 液晶显示

28、子模块程序设计等。主程序 主要完成器件的初始化,并判断有无按键按下,并根据判断的结果调用相应的子模块程 序；而温度采集子模块程序和日历日期数据子模块程序完成相应的数据采集、处理和 保存,按键处理子模块程序完成日期和闹钟的设置,而液晶显示子模块只要把上述子模 块储存的数据送去显示即可。系统总的流程图如下图所示： 第 页 11 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 图 4.1 主程序流程 4.2.14.2.1 温度采集流程温度采集流程 DS18B20 在进行温度采集时,必须首先进行初始化,然后发 ROM 操作指令,再发存储 器操作指令,最后才能传输数据。每次对器件进行读写操作时, 必须严格按

29、照 DS18B20 的时序要求。因为温度数据在 DS18B20 中是以 2 的补码形式存放的,且低 4 位为小数部 分, 4 位到 10 位为整数部分,其余为符号位,因此在读出 2 个字节的温度数据后,首先求 一次补码得到原码,再将数据分离为整数温度值和小数温度值,整数部分的值可通过数 据交换指令得到,而小数温度值部分可通过查表得到。因为在液晶显示器上显示的是字 符的 ASCII 码,因而还要转换为 BCD,在加 30H 转换为 ASC码。其流程图如下所示： 开始 日历日期数据处理 温度数据处理 液晶显示 按键扫描 按键按下 按键控制 初始化 N Y 时间日期的修改 第 页 12 西华大学电气

30、信息学院智能化电子系统设计报告 图 4.3 温度采集流程 4.2.24.2.2 日期数据处理流程日期数据处理流程 对时钟芯片的操作主要包括 2 个方面:一是将芯片中的日期等数据读出来,二是在进 行日期等设置时将设置的数据写入芯片,这也是按键处理时的主要内容。无论是读数据 还是写数据,都要满足 DS1302 对时序的要求。而对芯片各个数据部分的访问是通过地 址进行的,且读和写的地址不一样。读出的数据同样要转为 ASC II 码,然后储存起来, 等待送去显示。其流程图如下图所示： 图 4.4 日期数据处理 读温度数据 初始化 求原码 温度数据的整数和小数处理 转为 ASCII 码 送去显示 初始化

31、 读日期数据 数据处理 将设置的数据写入芯片 转为 ASCII 送去显示 第 页 13 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 5 5 系统的仿真及调试系统的仿真及调试 5.15.1 系统仿真系统仿真 软件的仿真部分采用的是仿真软件 PROTUES，前面已经作过介绍。整个设计的仿真 效果如下图所示。 此时显示的时间日期是实时的时间。显示的温度是 DS18B20 上面所示的温度。按键 第三列为设计中所涉及到的按键。我们只用到这个矩阵键盘中的 4 个按键。第一个按 键按下时可调节液晶所在的第二行所示的时间。按 1,2,3,下，光标分别到秒，分，时 处闪动。第二个按键是控制液晶显示的第一行的日期

32、显示。也是一次按下 1,2,3,4 可 分别设置年月日以及周。最上面的 LED 是用于温度超过所设置的温度门限值报警，此 时 LED 亮是代表温度超过了下限温度值。 图 5.1 系统仿真图 5.25.2 硬件调试硬件调试 单片机系统调试之前首先应该确认电源电压是否正常。用万用表测量接地引脚跟电 源引脚之间的电压，看是否是电源电压，常用的 5V。接下来就是检查复位引脚电压是 否正常。分别测量按下复位按钮和放开复位按钮的电压值，看是否正确。然后再检查 第 页 14 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 晶振是否起振了，一般用示波器来看晶振引脚的波形。另一个办法是测量复位状态下 的 IO 口电

33、平，按住复位键不放，然后测量 IO 口（没接外部上拉的 P0 口除外）的电压， 看是否是高电平，如果不是高电平，则多半是因为晶振没有起振。经过上面几点的检 查，一般即可排除故障了。 显示电路的调试：在这里主要是 HS1602 液晶显示器。检查它与单片机的连线：设 计是 RS 接的 P07 口，要保证它为高电平。EN 接口接单片机的 P05 端，也要保证它为高 电平；读写信号低电平有效；编写一段显示程序，烧录到单片机看是否能正常显示。 DS1302 电路调试：该电路包含 DS1302 芯片，主电源、备用电源、晶振等部分。在 与单片机连接的过程中需要注意以下几点：1.清楚 DS1302 与单片机连

34、接的管脚，本设 计定义为：DS1302 的 SCLK 连接 P1.0,I/O 口连接 P1.1,RST 连接 P1.2；2.注意电源正 负极的连接；3. DS1302 接 32.768KHZ 的晶振，该晶振体型比较小，在焊接时要小心， 同时也要尽量使晶振离 DS1302 是 X1、X2 引脚近距离焊接。4.编写 DS1302 的时钟程序 看是否能够正确显示时间。 按键电路调试：按键电路比较简单，故调试起来也很容易。如果确保按键焊接正 确，只需把 DS1302 的程序写进单片机，再按下 P3.0，如果在秒的位置有光标出现，则 说明 P3.0 可用，如果按下 P3.1，在日的位置有光标闪烁，则说明

35、 P3.1 的按键可用， 同时按下 P3.2，如果日的位置有加的操作，则 P3.2 按键可用如果按 P3.3 有减的操作 则也可用。 温度传感器的调试：温度传感器的调试只需在确保电路焊接正确的情况下，把显 示温度的程序写进单片机，然后看液晶显示器上显示的温度是否是当前的室温，如果 能够正确显示当前室温，那么说明电路一切完好。 我们在硬件调试的过程中遇到很多问题。 首先是按键扫描加入程序的时候按键会光标乱飞。针对这个问题我们在按键程序 中加入 while 语句以及标志位控制，解决了这个问题。然后就是按键只能加一减一， 后来在一步一步屏蔽一比一部调试过后发现了问题，原来是 DS1302 这个头文件

36、周写数 据部分写错了。还遇到一个问题，就是 18B20 温度传感器加上以后，只会出现一个初 始值，检查后发现写温度的头文件中出现一点小错误。然后整个板子就在我们不停地 出现错误然后慢慢调试改正中实现了我们初步的功能。 5.35.3 软件调试软件调试 软件调试一般是在仿真图上进行，这样比较方便，可以及时发现错误，分析错误， 以便快捷的在程序上进行修改，再进行仿真，直到结果正确了，才把程序下到开发板 上去看是否符合我们的要求，有时虽然仿真完全正确了，但到开发板上就不一定了， 有时是因为仿真图和开发板的端口不对，所以需要检查后修改端口，有时是因为开发 第 页 15 西华大学电气信息学院智能化电子系统

37、设计报告 板上需要连线的端口连错了，也造成不能正确显示，这些虽然看似小问题，但检错起 来一点都不容易，需要反复的分析，不断的试验。就这样不断的试验，再修改，在试 验，直到程序完全正确，可以显示出我们想要的答案为止。 本次设计在刚开始调试的时候，会发现液晶显示器上显示的位置不对，或者干脆 不显示，通过找原因发现是从 DS1302 上读出的字符在液晶显示器上的对应位置写错了， 造成不能正常显示，相应的改过之后就可以了；有时显示正确了，但按键的加减没作 用，不能进行正常的加或减，这时又得修改程序中相关的部分，有时是因为 C 语言掌 握得不牢固，造成写程序的语法错误，这种错误很难找，逻辑上看似很简单的

38、几句程 序也要反复的找很久。软件调试一般是在仿真图上进行，这样比较方便，可以及时发 现错误，分析错误，以便快捷的在程序上进行修改，再进行仿真，直到结果正确了， 才把程序下到开发板上去看是否符合我们的要求，有时虽然仿真完全正确了，但到开 发板上就不一定了，有时是因为仿真图和开发板的端口不对，所以需要检查后修改端 口，有时是因为开发板上需要连线的端口连错了，也造成不能正确显示，这些虽然看 似小问题，但检错起来一点都不容易，需要反复的分析，不断的试验。就这样不断的 试验，再修改，在试验，直到程序完全正确，可以显示出我们想要的答案为止。 我们需要对每一个模块进行调试，在这里包括：显示年、月、日，时、分

39、、秒， 星期，温度和闹钟的模块。先分别调试，直到所有分模块都调试出来了，再进行统调， 这样更容易检错，可以及时查找出错误，减小调试的难度。 第 页 16 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 6 6 结论结论 这次的多功能电子钟的显示通过不断的修改和调试，最终达到了我们想要的效果。 它能够正常显示时间、日期、星期和温度，还具有闹铃的功能，但是如果能够让它用 语音发声就更好了，这样就使整个系统更方便，明了。 我们此次的智能化电子系统涉及是通过 HS1602 液晶显示器显示的，第一行显示日 期和星期，第二行显示时间和温度，通过 DS1302 控制时间的计数，断电后不需重新设 置。通过 DS1

40、8B20 控制温度的采集工作，可以把当前温度送往液晶显示器显示；通过 按键对时间、日期进行加减操作，以及可以对闹钟进行设置。本次设计要达到的目的 是：具有时间显示和手动校对功能，24 小时制；具有年、月、日显示和手动校对功能； 具有显示当前星期的功能；具有闹铃功能；具有环境温度采集功能；掉电后无需重新 设置时间和日期；系统不但接口设计简单、便于控制，而且具有很好的人机界面，可 以对当前的时间进行调整。 本设计在功能上基本上完成了本次智能化电子系统设计的要求，但是也尚存在一些 问题。由于时间仓促和我们自身水平有限，对于温度报警的门限值我们没有完成按键 对其的控制和调整，很遗憾。并且对于电路的可靠

41、性，稳定性等参数还未做过详细的 测试。还可以通过修改程序，完成字符或数字的滚动显示。这些事我们组尚未完成的 附加功能。 第 页 17 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 7 7 总结与体会总结与体会 7.17.1 设计小结设计小结 在本次设计中，我们最终完成本次智能化电子系统设计系的基本要求及功能，并 在此基础了对系统功能作了扩展，增加了闹钟设置以及温度报警部分。在设计开始前 我们对各个模块进行了详细的分析和设计准备工作，设计过程中，并且在胡兵老师的 指导下，在实验室几位同学耐心的帮助下，我们组的成员相互协调，积极参与完成各 个技术实现的难点，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的

42、工作原理和具体 的使用方法。 7.27.2 设计收获及改进设计收获及改进 通过本次设计，我们对单片机有了更深刻的认识，也从实践的例子中去感受到了 单片机设计给我们设计带来的改变与进步。我们不仅掌握 Keil uVision3 软件的使用， 与此同时，我们还对电子设计的思路有了更多的认识。这次对多功能数字钟的设计与 制作，让我了解设计电路的程序，也了解了关于多功能数字钟的原理与设计理念。在 此次的多功能数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工 作原理和具体的使用方法。总之是受益匪浅。这为自己今后进一步深化学习，积累了 一定宝贵经验，撰写设计的过程也是专业知识的学习过程，它使

43、我运用已有的专业知 识，对其进行设计，分析和解决问题，把知识转化为能力的训练。 本设计在功能上基本上完成了本次智能化电子系统设计的要求。将年月日周以及 时间在液晶上显示，对温度的采集以及对闹钟的设置，按键对显示的控制等功能。但 由于时间仓促和我们自身水平有限，对于温度报警的门限值我们没有完成按键对其的 控制和调整，很遗憾。并且对于电路的可靠性，稳定性等参数还未做过详细的测试。 还可以通过修改程序，完成字符或数字的滚动显示。 7.37.3 致谢致谢 此次智能化电子设计中，我要特别感谢我的指导老师胡兵教授的热情关怀和悉心指 导。在完成这次的设计过程中，胡兵教授倾注了大量的心血和汗水，无论是在从一开

44、 始的学习上还是后来的选题、构思和资料的收集方面，我都得到了胡兵教授悉心细致 的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一 丝不苟的工作作风使我终身受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。 在整个课程设计中，也得到了许多实验室同学的支持和帮助，他们在自己时间很宝 贵的情况下，给我们讲解模块电路的知识以及编程方法，并且耐心为我们解答设计过 第 页 18 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 程遇到的所有问题。给予了我们许多宝贵的意见，在此一并致以诚挚的谢意。 8 8 参考文献参考文献 1 张洪润.兰清华.单片机应用技术教程M.北京：清华大学出版社，1997.11

45、 2 李华.MCS-51 系列单片机实用接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，1993.8 3 万胜前.基于 KeilC51 软件的电子钟设计与制作J.鄂州大学学报，2007 年第 2 期 4 蒋梅.单片机万年历设计J,职业大学报.2000 年第 2 期 5 彭小军.用单片机实现电子钟J.新余高专学报，2004 年 4 月第 9 卷第 2 期 6 何力民.单片机应用技术选编 5M.北京：北京航空航天大学出版社 1997.10 7 潘永雄.新编单片机原理与应用M.西安：西安电子科技大学出版社，2003.2 8 付家才.单片机控制工程实践技术M.北京：化学工业出版社，2004.3 9 刘军等.

46、单片机原理与接口技术M.上海：华东理工大学出版社，2006.2 10 何书森等.用电子线路设计速成M.胡州：互见科学技术出版社，2005.10 11 李晓静等.液晶显示控制器与单片机的接口及编程J.电子技术，2004 年第 6 期 12 张迎新.单片机原理、应用及接口技术（第二版）M.北京：国防工业出版社，2005.9 第 页 19 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 附录：附录： 设计原理图: 第 页 20 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 PCB 图： 第 页 21 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 实物图： 第 页 22 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计

47、报告 实现程序： /介绍整个程序所包含的头文件 #include 第 页 23 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 #include #include #include #include /定义 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int Uchar u,u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8, alarmOn; uint fen,miao,shi,nian,yue,ri,anshu, zh; uchar linshi,a,a1,a2,a3,a4,a5,a6; uint tab3; sbit rd=P35; sbi

48、t P30=P30; sbit P31=P31; sbit P32=P32; sbit P33=P33; sbit beep=P33; sbit ds1302_rst=P12; sbit ds1302_sclk=P10; sbit ds1302_io=P11; sbit ACC7=ACC7; sbit B1=B0; sbit lcd1602_en=P05; sbit lcd1602_rw=P06; sbit lcd1602_rs=P07; #define lcd1602_data P2 uchar low,high; /存储温度的高位 值和低位值 sbit DQ=P36; / - 定义通信端口

49、 sbit D1=P00; uchar gw,sw,w4,tpl,tph; uint bai,b; /主函数部分 void fenjia (uchar rddr,uchar wddr,uchar yddr,uchar fenjiajian)/ 键盘扫描 u=ds1302_read(rddr); fen=(u/进制 转换 if(fenjiajian=1) fen+; if(fen=60) fen=0; else fen-; if(fen+1)=0) fen=59; ds1302_write(wddr,(fen/10)4)*10+(a4/进 制转换 if(shijiajian=1) shi+; if(shi=24) shi=0; else shi-; if(shi+1)=0) shi=23; ds1302_write(wddr,(shi/10)4)*10+(a/ write_sfm(6,m