stc89c51单片机的多功能电子钟设计
摘 要本课题最终成功设计了一款智能型多功能电子钟系统，对所有的预期功能指标全部进行了实现，这款系统的设计内容包含了硬件系统和软件系统两个方面，多功能电子钟系统的整体框架以STC89C51单片机作为核心部分，并使用了LCD1602点阵屏幕、DS18B20传感器、蜂鸣器和RTC时钟芯片等一些功能模块，通过单片机对这些芯片和传感器的有序控制，实现时间显示、农历计时、温度测量以及闹钟设置等功能。由于系统内部采用了大量的低功耗模块，只需要采用+5V直流电压供电即可使其工作，表现出的功耗参数非常可观，另外系统整体的器件成本水平较低，使得这款多功能电子钟系统最终表现出的性价比非常高。本课题最终通过验证环节对这款多功能电子钟系统的工作状态进行了测试，通过多项输入参数的配置，本系统都表现出了预期应得的结果，数据表明该设计成果适合推广，能够有效的降低市面上相关产品的成本。
目录
一、 引言 1
（一）多功能电子钟的发展背景 1
（二）多功能电子钟的国内外发展现状 1
（三）本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一）多功能电子钟的方案设计 3
（二）STC89C51单片机简介 3
（三）DS18B20温度传感器简介 4
（四）LCD1602显示器简介 4
（五）DS1302实时时钟芯片简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一）最小系统电路设计 6
（二）温度传感器电路设计 6
（三）闹钟电路设计 7
（四）液晶屏显示电路设计 7
（五）北京时间计时电路设计 8
四、 系统软件设计 10
（一）多功能电子钟的主程序流程设计 10
（二）温度采集子程序设计 11
（三）闹钟声输出子程序流程设计 11
（四）LCD1602液晶屏显示子程序流程设计 12
（五）北京时间计量子程序流程设计 12
总结 14
参考文献 15
致 谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
附录三 元件列表 19
附录四 实物图 20
附录五 程序 21
引言
（一）多功能电子钟的发展背景
在多功能电子钟系统的多年发展过程中产生了许多不同特色的版本，每个版本都借助了当时微处理器生产和应用技术，从最初的1位或者4位型微处理器到如今的32位或者64位型微处理器，设计师们总是能够根据当时微处理器所能表现出的最大性能，设计出适合多功能电子钟系统的程序代码并通过高性能微处理器去进行控制。所谓的多功能电子钟系统在架构方面不单单是一种硬件架构或者纯软件代码，它是一种将微处理器芯片、LCD1602显示器、DS18B20传感器、有源蜂鸣器和时钟芯片等巧妙的连接在一起构成硬件系统后，随后通过C语言等程序语言编写出用于控制微处理器芯片的代码，通过编译器对C语言代码的编译功能将人机语言转换成机器代码后，通过特殊的烧录连接器将机器代码文件下载到微处理器芯片中进行执行，最终使得系统能够按照设计师所设计的动作进行执行，表现出各项智能功能，这就是所谓的多功能电子钟系统，一种将硬件电路和软件代码统一起来的系统。多功能电子钟系统的发展过程中伴随着C语言、VHDL或者verilog等语言的进步而进步，在C语言刚问世时数据类型和逻辑关系非常模糊，多功能电子钟系统通过此时的C语言只能够设计出一些功能较为单一或简单的功能，离如今的智能化概念还差很远，而随着C语言的不断发展后，经过了革新换代，各种复杂的逻辑运算、操作指令都被丰富化，设计师能够将要实现的功能通过C语言中功能丰富的操作指令等进行转换，与此同时多种类型的变量类型也使得运算具有了精度效果，32位或者64位的微处理器芯片通过C语言中双精度等浮点变量能够非常高的运算处理结果。说到多功能电子钟系统的发展过程，不得不说的是这种多功能电子钟系统要想实现更多更复杂的智能化功能，必须要借助传感器模块，通过高性能的传感器将外部的非电量信号（磁场、压力等）转换成电量信号（电压、电流、电阻等），传感器研发技术在最近几年也取得了飞速的发展，带动了多功能电子钟系统不断向高精度高智能化方向发展。
（二）多功能电子钟的国内外发展现状
在多功能电子钟系统的普及推广方面，由于目前市面上对于这种系统产品的需求较大，较多领域都在使用这种系统所提供的功能，所以有些研发单位就将这种多功能电子钟系统做成一个单独的功能模块，使其外形体积和成本大幅压缩，并且提供丰富的对外接口，使得其他用户能够直接使用这种多功能电子钟系统集成模块，这样就免去了再次开发的不必要麻烦。多功能电子钟系统发展到今天这个阶段可以说是达到了一个成熟的阶段，主要表现在设计人员能够从市面上众多优秀的主控微处理器中选择出自己所需的型号，在32位微处理器领域，ARM7、ARM9以及意法半导体公司推出的STM32都是现如今国内外大多数嵌入式系统所青睐的主控芯片，而在多功能电子钟系统的设计方案方面，由于有较高质量的硬件设备作为基础，所以绝大多数的多功能电子钟产品都能够表现出非常高的稳定性和性能。
（三）本文主要研究内容
本课题的主要内容是在提出基于STC89C51单片机的多功能电子钟系统课题后，对课题最终能够实现的功能指标进行了反复推敲，力图能够在现有知识水平的前提下将这款多功能电子钟系统的性能达到最大化，结合目前市面上大多数多功能电子钟系统所能实现的功能指标，本课题将要实现如下预期功能指标：
1、能够实现与STC89C51单片机的快速数据通信，将温度值、时间日期等数据显示出来；
2、能够在STC89C51单片机的驱动控制下实现对周围环境温度的高精度检测；
3、能够设计一个闹钟电路，并且能够通过STC89C51单片机管脚的驱动控制闹钟电路的工作状态；
4、能够持续生成时间日期信息，并且在系统掉电情况下继续保持计时功能，为多功能电子钟系统提供准确的计时数据；
方案设计及元器件选择
（一）多功能电子钟的方案设计
多功能电子钟系统的核心设计内容主要分为硬件系统和软件系统两大部分，在对这两者进行设计之前，本部分首先需要对实现的方案进行详细的设计，从而在下文中能够实现对软硬件系统高效的设计，为此本课题通过电脑软件绘制了下图1中的多功能电子钟系统结构框架，可以看出整个系统以STC89C51单片机作为核心部分，在其片外配置了液晶屏显示电路、温度传感器电路、闹钟信号生成电路和DS1302计时电路等部分。
目录
一、 引言 1
（一）多功能电子钟的发展背景 1
（二）多功能电子钟的国内外发展现状 1
（三）本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一）多功能电子钟的方案设计 3
（二）STC89C51单片机简介 3
（三）DS18B20温度传感器简介 4
（四）LCD1602显示器简介 4
（五）DS1302实时时钟芯片简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一）最小系统电路设计 6
（二）温度传感器电路设计 6
（三）闹钟电路设计 7
（四）液晶屏显示电路设计 7
（五）北京时间计时电路设计 8
四、 系统软件设计 10
（一）多功能电子钟的主程序流程设计 10
（二）温度采集子程序设计 11
（三）闹钟声输出子程序流程设计 11
（四）LCD1602液晶屏显示子程序流程设计 12
（五）北京时间计量子程序流程设计 12
总结 14
参考文献 15
致 谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
附录三 元件列表 19
附录四 实物图 20
附录五 程序 21
引言
（一）多功能电子钟的发展背景
在多功能电子钟系统的多年发展过程中产生了许多不同特色的版本，每个版本都借助了当时微处理器生产和应用技术，从最初的1位或者4位型微处理器到如今的32位或者64位型微处理器，设计师们总是能够根据当时微处理器所能表现出的最大性能，设计出适合多功能电子钟系统的程序代码并通过高性能微处理器去进行控制。所谓的多功能电子钟系统在架构方面不单单是一种硬件架构或者纯软件代码，它是一种将微处理器芯片、LCD1602显示器、DS18B20传感器、有源蜂鸣器和时钟芯片等巧妙的连接在一起构成硬件系统后，随后通过C语言等程序语言编写出用于控制微处理器芯片的代码，通过编译器对C语言代码的编译功能将人机语言转换成机器代码后，通过特殊的烧录连接器将机器代码文件下载到微处理器芯片中进行执行，最终使得系统能够按照设计师所设计的动作进行执行，表现出各项智能功能，这就是所谓的多功能电子钟系统，一种将硬件电路和软件代码统一起来的系统。多功能电子钟系统的发展过程中伴随着C语言、VHDL或者verilog等语言的进步而进步，在C语言刚问世时数据类型和逻辑关系非常模糊，多功能电子钟系统通过此时的C语言只能够设计出一些功能较为单一或简单的功能，离如今的智能化概念还差很远，而随着C语言的不断发展后，经过了革新换代，各种复杂的逻辑运算、操作指令都被丰富化，设计师能够将要实现的功能通过C语言中功能丰富的操作指令等进行转换，与此同时多种类型的变量类型也使得运算具有了精度效果，32位或者64位的微处理器芯片通过C语言中双精度等浮点变量能够非常高的运算处理结果。说到多功能电子钟系统的发展过程，不得不说的是这种多功能电子钟系统要想实现更多更复杂的智能化功能，必须要借助传感器模块，通过高性能的传感器将外部的非电量信号（磁场、压力等）转换成电量信号（电压、电流、电阻等），传感器研发技术在最近几年也取得了飞速的发展，带动了多功能电子钟系统不断向高精度高智能化方向发展。
（二）多功能电子钟的国内外发展现状
在多功能电子钟系统的普及推广方面，由于目前市面上对于这种系统产品的需求较大，较多领域都在使用这种系统所提供的功能，所以有些研发单位就将这种多功能电子钟系统做成一个单独的功能模块，使其外形体积和成本大幅压缩，并且提供丰富的对外接口，使得其他用户能够直接使用这种多功能电子钟系统集成模块，这样就免去了再次开发的不必要麻烦。多功能电子钟系统发展到今天这个阶段可以说是达到了一个成熟的阶段，主要表现在设计人员能够从市面上众多优秀的主控微处理器中选择出自己所需的型号，在32位微处理器领域，ARM7、ARM9以及意法半导体公司推出的STM32都是现如今国内外大多数嵌入式系统所青睐的主控芯片，而在多功能电子钟系统的设计方案方面，由于有较高质量的硬件设备作为基础，所以绝大多数的多功能电子钟产品都能够表现出非常高的稳定性和性能。
（三）本文主要研究内容
本课题的主要内容是在提出基于STC89C51单片机的多功能电子钟系统课题后，对课题最终能够实现的功能指标进行了反复推敲，力图能够在现有知识水平的前提下将这款多功能电子钟系统的性能达到最大化，结合目前市面上大多数多功能电子钟系统所能实现的功能指标，本课题将要实现如下预期功能指标：
1、能够实现与STC89C51单片机的快速数据通信，将温度值、时间日期等数据显示出来；
2、能够在STC89C51单片机的驱动控制下实现对周围环境温度的高精度检测；
3、能够设计一个闹钟电路，并且能够通过STC89C51单片机管脚的驱动控制闹钟电路的工作状态；
4、能够持续生成时间日期信息，并且在系统掉电情况下继续保持计时功能，为多功能电子钟系统提供准确的计时数据；
方案设计及元器件选择
（一）多功能电子钟的方案设计
多功能电子钟系统的核心设计内容主要分为硬件系统和软件系统两大部分，在对这两者进行设计之前，本部分首先需要对实现的方案进行详细的设计，从而在下文中能够实现对软硬件系统高效的设计，为此本课题通过电脑软件绘制了下图1中的多功能电子钟系统结构框架，可以看出整个系统以STC89C51单片机作为核心部分，在其片外配置了液晶屏显示电路、温度传感器电路、闹钟信号生成电路和DS1302计时电路等部分。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/gdxx/144.html
