高云霞，何 鑒，高東梅

（1.長(zhǎng)安大學(xué) 電控學(xué)院，西安 710064；2.奈曼旗東明學(xué)區(qū)中心校，通遼 028322）

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)以ATC89C54單片機(jī)為核心，構(gòu)成單片機(jī)控制電路，結(jié)合DS1302時(shí)鐘芯片和DS18B20溫度傳感器，顯示陽(yáng)歷的年、月、日、星期、時(shí)、分、秒、二十四節(jié)氣和陰歷的年、月、日，還有溫度。同時(shí)完成對(duì)它們的自動(dòng)調(diào)整和掉電保護(hù)，全部信息用液晶顯示出來(lái)。輸入接口由四個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，用這四個(gè)按鍵可以對(duì)日期和時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，播放音樂(lè)的控制，并可以對(duì)鬧鈴的開關(guān)和鬧鈴的時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。鬧鈴和播放音樂(lè)功能通過(guò)揚(yáng)聲器來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件控制程序?qū)崿F(xiàn)所有的功能。整機(jī)電路使用+5V穩(wěn)壓電源。

圖1 系統(tǒng)整體框圖

如圖1所示系統(tǒng)由主控模塊、時(shí)鐘模塊、溫度模塊、鍵盤接口模塊、顯示模塊和鬧鈴模塊共6個(gè)模塊組成。

2 系統(tǒng)硬件組成

主控芯片使用STC公司的單片機(jī)STC89C54。復(fù)位電路采用上電復(fù)位電路，時(shí)鐘電路采用內(nèi)部振蕩方式。

時(shí)鐘芯片使用美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302。包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM。時(shí)鐘的運(yùn)行可以采用24h或帶AM（上午）/PM（下午）的12h格式。DS1302可在很小電流的后備（2.5～5.5V電源，在2.5V時(shí)耗電小于300nA）下繼續(xù)計(jì)時(shí)，其軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)顯示的系統(tǒng)中很合適。

室內(nèi)溫度采集采用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20這種溫度傳感器有別傳統(tǒng)的溫度傳感器。它自帶A/D轉(zhuǎn)換，直接輸出數(shù)字量。

鍵盤輸入系統(tǒng)由P1.4-P1.7口和4個(gè)微動(dòng)開關(guān)組成，開關(guān)的另一端連接地線。當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)P1.4-P1.7口輸入為高電平，有鍵按下時(shí)P1口所對(duì)應(yīng)I/O口會(huì)被拉低，P1.4-P1.7中有低電平輸入。分別對(duì)應(yīng)時(shí)間、日期調(diào)整，退出、播放音樂(lè)和鬧鈴開關(guān)鍵的功能。

由于設(shè)計(jì)的信息顯示量較大，故選用MS12864R漢字圖形點(diǎn)陣液晶作為顯示模塊，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16X16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣）及64X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）?？墒乖O(shè)計(jì)更加具有人性化的操作和美觀的頁(yè)面效果。

鬧鈴模塊由一揚(yáng)聲器和1個(gè)PNPS8550三極管組成，三級(jí)管連接在單片機(jī)的P3.7口上。主要硬件明細(xì)如表1所示：

表1 主要硬件明細(xì)

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)整機(jī)工作由單片機(jī)控制，故軟件分為系統(tǒng)初始化部分和主體循環(huán)部分2個(gè)部分。

系統(tǒng)初始化部分主要是對(duì)系統(tǒng)的按鍵值、時(shí)鐘芯片、液晶顯示器進(jìn)行設(shè)置，時(shí)間由時(shí)鐘芯片取得后將值送入主控芯，通過(guò)液晶顯示器MS12864來(lái)顯示，時(shí)間、日期的修改通過(guò)按鍵來(lái)控制的。所以要對(duì)按鍵、時(shí)鐘芯片、液晶顯示器進(jìn)行初始化。而其他模塊的初始化在各模塊函數(shù)中初始化。

在系統(tǒng)初始化部分結(jié)束后進(jìn)入主體循環(huán)部分。它分又分為外循環(huán)部分和內(nèi)循環(huán)部分。在外循環(huán)是對(duì)當(dāng)時(shí)時(shí)間、日期，鬧鈴和播放音樂(lè)的設(shè)置，如果沒(méi)有設(shè)置完成就一直處于外循環(huán)。當(dāng)設(shè)置完后就進(jìn)入主體循環(huán)，系統(tǒng)將一直處于主體循環(huán)中。在內(nèi)循環(huán)中可實(shí)時(shí)采集溫度、時(shí)間、日期和其對(duì)應(yīng)的二十四節(jié)氣的數(shù)據(jù)，并將日期轉(zhuǎn)換成農(nóng)歷月、日和其對(duì)應(yīng)的生肖年。具體流程如圖2所示。

圖2 主程序流程圖

圖3 系統(tǒng)的硬件電路圖

4 實(shí)物調(diào)試

利用Proteus的ISIS實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的硬件電路圖如圖4所示。 Proteus的ARES設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的PCB；Proteus和Keil聯(lián)合仿真調(diào)試。

圖4 Keil編譯圖

圖5 插上單片機(jī)芯片的電路板正面

本程序是完全編譯通過(guò)，且沒(méi)有1個(gè)警告，最后生成hex文件。如圖4所示。

實(shí)物的應(yīng)用主要在于電路板上5個(gè)按鍵的控制和LCD顯示器的顯示。圖5顯示了實(shí)物的焊接情況和器件的大概布局。

MS12864字符型液晶主界面顯示功能如圖6所示。LCD液晶顯示器的第一行顯示公歷的年月日和生肖；第二行顯示農(nóng)歷和星期；第三行顯示時(shí)間（時(shí)分秒）和溫度；顯示節(jié)日和時(shí)辰信息交替間隔1秒顯示。

圖6 主界面

系統(tǒng)能自動(dòng)對(duì)室內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，溫度的顯示范圍是在-55℃～99℃，其精度為0.1℃。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)齊全?？娠@示時(shí)間、公歷和農(nóng)歷的日期、星期、溫度、生肖、二十四節(jié)氣、公歷節(jié)日和播放音樂(lè)及鬧鈴等功能，配以LCD顯示模塊作為輸出單元，具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)的后繼發(fā)展應(yīng)該針對(duì)不同需要，擴(kuò)展數(shù)據(jù)內(nèi)容、增加表現(xiàn)方式。

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