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基于DS1307的多功能时钟系统设计方案

? 2018年01月26日 09:27 ? 次阅读

心博天下娱乐平台 www.syycw.cn 以AT89S52单片机为控制核心,通过实时时钟芯片DS1307和数字温度传感器DS18B20构成了一个多功能的数字时钟系统。详细介绍了整个系统的硬件组成结构、工作原理和系统的软件程序设计。系统采用液晶LCD1602作为显示器,具有实时时间与日历显示、环境温度显示、按键调时、闹铃定时等功能。软件程序采用均采用C语言编写,便于移植与升级。

0 引言

目前家用的数字电子钟,多数只能显示小时、分钟等信息,功能单一,而且大都采用LED数码管作为显示器件,功耗大,不能令消费者满意。为此,笔者开发了一款多功的数字式电子钟,它可以显示年、月、日、小时、分钟等时间信息,同时可以显示环境的温度信息。还具有按键调时、设定闹铃等功能。时钟采用LCD作为显示器,界面友好,功耗低。

1 系统的硬件构成

系统以AT89S52单片机作为核心控制器件,外围主要有实时时钟芯片DS1307、温度传感器DS18B20等,均为串行通信器件,使得系统线路简单可靠性高。系统结构框图1所示。

基于DS1307的多功能时钟系统设计方案

图1 系统结构框图

1.1 单片机主控模块

系统采用AT89S52单片机作为控制核心。AT89S52单片机与MCS_51系列单片机产品兼容,采用了Flash存储器结构,可以在线下载程序,易于日后的升级。它主要负责各个模块的初始化工作;设置定时器、寄存器的初值;读取并处理时间、温度等信息;处理按键响应;控制液晶实时显示等。

硬件电路连接如图2所示。系统采用12M晶振;P0_Up为P0口上拉电阻,P0口为单片机与液晶显示器通信的数据端口;C_reset和R_reset组成系统上电复位电路;P1.0~P1.2为液晶显示器的控制信号端口;P1.3和P1.4为单片机与时钟芯片DS1307通信的端口; P1.5为闹铃的控制端口;P1.6为单片机与温度传感器DS18B20的通信端口;P2.4~P2.7为按键模块的接口。

基于DS1307的多功能时钟系统设计方案

图2 单片机主控电路

1.2 实时时钟日历模块

系统采用DS1307实时时钟芯片。它是一款 总线接口的时钟日历芯片,片内含有8个特殊功能寄存器和56bit的SRAM,是一种低功耗的实时时钟芯片。

它的主要技术性能指标:具有秒、分、时、日、星期、月、年的计数功能,并且具有12小时制和24小时制的计数模式,可自动调整每月的天数,具有闰年调整的功能,具有自动掉电保护和上电复位的功能。同时它独立于CPU工作,不受CPU主晶振及其电容的影响,而且计时准确,月累计误差小于10秒。

电路连接如图3。CRY2为32.768kHz的晶振,为时钟芯片提供计时脉冲;Vbat为DS1307的备用电源,以便在没有主电源的情况下能够保存时间信息和一些重要的数据;两个电阻为 总线的上拉电阻。

基于DS1307的多功能时钟系统设计方案

图3 实时时钟日历电路

1.3 温度传感器模块

系统采用DS18B20作为温度传感器。它是美国DSLLAS公司推出的单总线数字温度传感器,它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易匹配处理器等优点。处理器与DS18B20通信只需要一根数据线即可,同时该数据线还可以向挂接的DS18B20供电。它可以直接将温度转化成串行数字信号处理,与模拟温度传感器相比,DS18B20省去了信号调理、A/D转换等前向通道处理电路,从而使得系统线路简单,成本低廉。

它的主要技术性能指标:

(1) 电压范围:+3.0~+5.5V(可用数据线供电)

(2) 测温范围:-55℃~+125℃

(3) 通过编程可实现9~12位的数字读数方式,测温分辨率可达0.0625℃

(4) 可自设定非易失性的报警上下限值。

电路连接如图4所示。其中DQ为数据输入/输出端口,R_Up 为数据线的上拉电阻,确保数据传输的可靠性。

基于DS1307的多功能时钟系统设计方案

1.4 闹铃模块

系统采用蜂鸣器作为闹铃输出。

电路连接如图5所示。电路中采用PNP管9012来控制蜂鸣器的开关,由图可以看出当Bell引脚为高电平时,PNP管截止,蜂鸣器不工作;当Bell引脚为低电平时,PNP管导通,蜂鸣器工作。其中R_Bell为限流电阻。

基于DS1307的多功能时钟系统设计方案

1.5 键盘模块

键盘模块设置了四个按键:Menu_A、Menu_B、Up、Reset。其中用Menu_A来控制菜单的主模式;用Menu_B来控制菜单的副模式;Up键用来修改时间信息;Reset键返回。

电路连接如图6所示。四个上拉电阻可以保证在没有按键输入时,进入单片机四个I/O口的按键状态均为高电平,防止干扰产生;当有按键按下时,相应的口线被拉低。软件上采用查询的方式,用定时器定时对按键状态进行扫描,确保系统的实时性。

基于DS1307的多功能时钟系统设计方案

1.6 液晶显示模块

系统中采用LCD1602作为显示器件输出信息。与传统的LED数码管显示器件相比,液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等优点,而且不需要外加驱动电路,现在液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的显示器件了。LCD1602可以显示2行16个字符,具有8位数据总线D0-D7,和RS、R/W、E三个控制端口,工作电压为5V,并且带有字符对比度调节和背光设置。

管脚功能简介:

VL:LCD对比度调节端,电压调节范围为0-5V。接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高,可以用一个5K的电位器来调整对比度;

RS:数据或者指令选择端。处理器写入指令时,RS为低电平,写入数据时,RS为高电平

R/W:读写控制端。R/W为高电平时,读取数据;R/W为低电平时,写入数据

E:LCD模块使能信号控制端。写数据时,需要下降沿触发模块

D0-D7:8位数据总线,三态双向

BLA: LED背光正极。需要背光时,BLA串接一个限流电阻接VCC

BLK: LED背光负极

基于DS1307的多功能时钟系统设计方案

2 系统的软件设计

系统的软件设计可以分为几个部分,首先是各个模块的底层驱动程序编写,而后是系统联机调试,编写上层系统程序。建议在编写和调试一个大的项目软件程序时,先编写各个子模块的驱动程序,保证每个模块都可以正常工作,做好备份工作,之后再来编写整机程序。本系统软件程序主要包括:液晶LCD1602的底层驱动模块、时钟芯片DS1307的底层驱动模块、传感器DS18B20的底层驱动模块、定时器0定时检查系统变量模块、定时器1按键扫描模块等。鉴于篇幅,这里不作一一介绍了。系统的软件流程图如图8。

几点说明:

1 DS1307 是基于 总线接口的时钟芯片,软件上完全与 总线完全兼容。

2 DS18B20 是One-wire总线接口的芯片,软件上对时序的要求特别高。

3 键盘处理模块,可以设定成边沿触发或者电平触发方式。

整个系统的软件设计均采用C语言开发,因此这些器件的底层程序均可以移植到其它系统中,这就是采用C语言开发的最大的优点。

基于DS1307的多功能时钟系统设计方案

3 总结

系统经组装、调试后,可以稳定运行,目前正在笔者寝室作为时钟日历。采用串行器件具有线路简单、体积小、价格低等优点。同时该系统稍加改造,就可以作为工业实时采集中的一个模块。系统软件设计均采用C语言编写,具有模块化的思想,可以方便的移植到其它的系统中。采用AT89S52单片机,方便系统升级。

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发表于 2017-10-24 16:57 ? 2025次阅读
ds18b20封装图_ds18b20主要参数

ds18b20时序图_ds18b20操作流程

ds18b20数字温度传感器提供9-12位摄氏度温度测量数据,可编程非易失存储器设置温度监测的上限和...

发表于 2017-10-24 16:34 ? 1524次阅读
ds18b20时序图_ds18b20操作流程

lcd1602显示屏无显示,51单片机和液晶屏1...

据51单片机和液晶屏1602的原理和相关电路图焊接了一个简单的电子时钟,程序没有问题,但放到焊接的电...

发表于 2017-10-20 17:03 ? 1218次阅读
lcd1602显示屏无显示,51单片机和液晶屏1...

液晶显示1602,LCD1602液晶显示完全资料

 lcd1602液晶显示怎么编写程序?这边文章主要就是说明LCD1602液晶显示完全资料,但是在编写...

发表于 2017-10-20 16:40 ? 611次阅读
液晶显示1602,LCD1602液晶显示完全资料

单片机lcd1602程序,通用型51单片机lcd...

单片机又称单片微控制器,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。相当于...

发表于 2017-10-20 16:22 ? 522次阅读
单片机lcd1602程序,通用型51单片机lcd...

lcd1602显示数字程序,基于89S52单片机...

为了可以让大家清楚的了解到lcd1602显示数字程序,小编用89S52单片机做了个程序实验。先来科普...

发表于 2017-10-20 15:56 ? 756次阅读
lcd1602显示数字程序,基于89S52单片机...

lcd1602汇编程序,LCD1602汇编显示程...

把汇编语言书写的程序翻译成与之等价的机器语言程序的翻译程序。汇编程序输入的是用汇编语言书写的源程序,...

发表于 2017-10-20 15:34 ? 725次阅读
lcd1602汇编程序,LCD1602汇编显示程...

at89s52引脚图_at89s52引脚说明

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用A...

发表于 2017-10-20 15:20 ? 541次阅读
at89s52引脚图_at89s52引脚说明

lcd1602使用手册,LCD1602的使用详解

LCD1602是很多单片机爱好者较早接触的字符型液晶显示器,它的主控芯片是HD44780或者其它兼容...

发表于 2017-10-20 15:02 ? 821次阅读
lcd1602使用手册,LCD1602的使用详解

lcd1602简介,LCD1602中文资料

LCD1602是一种工业字符型液晶,能够同时显示16x02即32个字符。LCD1602液晶显示原理 ...

发表于 2017-10-20 14:21 ? 462次阅读
lcd1602简介,LCD1602中文资料

lcd1602与单片机连接图,基于51单片机的l...

 LCD1602是一种工业字符型液晶,能够同时显示16x02即32个字符。LCD1602液晶显示原理...

发表于 2017-10-20 11:33 ? 4547次阅读
lcd1602与单片机连接图,基于51单片机的l...

lcd1602显示原理,LCD1602液晶显示器...

LCD1602是一种工业字符型液晶,能够同时显示16x02即32个字符。LCD1602液晶显示原理 ...

发表于 2017-10-20 10:32 ? 938次阅读
lcd1602显示原理,LCD1602液晶显示器...

lcd1602引脚图详解,lcd1602引脚图功...

LCD1602是一种工业字符型液晶,能够同时显示16x02即32个字符。1602液晶也叫1602字符...

发表于 2017-10-19 18:45 ? 1578次阅读
lcd1602引脚图详解,lcd1602引脚图功...

ds1820和ds18b20区别

DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济 ...

发表于 2017-10-19 09:34 ? 706次阅读
ds1820和ds18b20区别

lcd1602能显示汉字吗_lcd1602显示汉...

lcd1602能否显示汉字 1602液晶是字符型液晶,总共有2行,每行16个字符。每个字符有效的可显...

发表于 2017-10-19 09:13 ? 3021次阅读
lcd1602能显示汉字吗_lcd1602显示汉...

解读DS18B20数字温度传感器的控温应用(水产...

其工作过程为:多个数字温度传感器DS18B20将感应到的温度模拟信号转换为数字电信号后,输入到温度检...

发表于 2017-10-19 08:35 ? 243次阅读
解读DS18B20数字温度传感器的控温应用(水产...

lcd1602显示程序

用LCD显示一个字符时比较复杂在分析lcd1602显示程序之前我们先看看汉字的显示一般采用图形的方式...

发表于 2017-10-18 19:37 ? 522次阅读
lcd1602显示程序

DS18b20温度传感器如何测量温度?(操作方法...

DS18B20如何测量温度了?它与传统的热敏电阻相比,他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简...

发表于 2017-10-18 11:40 ? 1752次阅读
DS18b20温度传感器如何测量温度?(操作方法...

ds18b20测温程序详解

DS18B20是一种单总线数字温度传感器,测试温度范围-55℃-125℃,具有体积小,硬件开销低,抗...

发表于 2017-10-18 11:33 ? 1853次阅读
ds18b20测温程序详解

DS18B20精度和DS18B20上拉电阻多大

DS18B20是常用的数字温度传感器,具有体积小,硬件开销低,抗干扰能力强,精度高的特点。 DS18...

发表于 2017-10-18 11:26 ? 1163次阅读
DS18B20精度和DS18B20上拉电阻多大

以LCD1602驱动程序为例分析C51单片机编程...

LCD1602是一个可以显示两行字符的LCD显示器,每一行可以都写入40个字符,但是每行都只有前16...

发表于 2017-09-26 17:24 ? 614次阅读
以LCD1602驱动程序为例分析C51单片机编程...

采用DS18B20温度传感器,五年不换电池

在中高压开关柜中,由于铜排氧化腐蚀、螺栓松动引起温度升高,如果不及时维护将会造成重大的安全事故,一起...

发表于 2017-09-20 16:52 ? 2137次阅读
采用DS18B20温度传感器,五年不换电池

ds1302和ds1307区别_ds1302和d...

ds1302和ds1307区别:ds1302是半SPI接口,ds1307是I2C接口;ds1302和...

发表于 2017-08-26 20:18 ? 1707次阅读
ds1302和ds1307区别_ds1302和d...

lcd1602中文资料分享:lcd1602接线图...

lcd1602液晶屏就是通过电压来改变填充在两块平行板之间的液晶材料内部分子的排列状况,以达到遮光和...

发表于 2017-08-17 16:12 ? 15871次阅读
lcd1602中文资料分享:lcd1602接线图...

全方位解析LCD1602特性及单片机显示应用

LCD1602特性:+5V电压,对比度可调;内含复位电路;提供各种控制命令,如:清屏、字符闪烁、光标...

发表于 2016-10-17 11:45 ? 998次阅读
全方位解析LCD1602特性及单片机显示应用

LCD1602程序代码及显示流程图

前些天弄了最小系统板后就想着学习1602的显示程序,可惜坛子里的或网上的,都没有简单的1602显示程...

发表于 2016-10-12 15:30 ? 12188次阅读
LCD1602程序代码及显示流程图

LCD1602初始化流程图及程序的两种方法

本文介绍LCD1602初始化程序及其LCD1602初始化流程、具体步骤实现的两种方法,供电子爱好者及...

发表于 2016-10-08 10:01 ? 4124次阅读
LCD1602初始化流程图及程序的两种方法

lcd1602工作原理是什么?

lcd1602是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块,由于其显示控制简单,性价比高,应...

发表于 2016-09-24 14:34 ? 27246次阅读
lcd1602工作原理是什么?

at89s52最小系统图 单片机最小系统介绍与设...

本文介绍一款以AT89S52单片机为原型设计的最小系统实例,包括单片机引脚图、晶振电路图及复位电路图...

发表于 2016-09-22 10:50 ? 5112次阅读
at89s52最小系统图 单片机最小系统介绍与设...

测温芯片DS18B20温度传感器详细解读

  大家好,首先感谢大家对我前几天发布的“Remind BOX”DIY实例帖的支持和捧场,在此谢过了...

发表于 2016-05-12 16:04 ? 34933次阅读
测温芯片DS18B20温度传感器详细解读

基于MSP430的智能火灾安防报警系统设计

  本文介绍一套以单片机MSP430F149为主控芯片,具有高精度、高集成度、超低功耗的智能火灾安防...

发表于 2016-05-03 16:19 ? 559次阅读
基于MSP430的智能火灾安防报警系统设计

基于数字信号处理器的中文语音合成系统设计

本文介绍的就是一种基于DSP的中文语音合成系统的实现方法。随着语音信号处理技术的不断发展与成熟,语...

发表于 2015-12-28 09:32 ? 626次阅读
基于数字信号处理器的中文语音合成系统设计

DIY一款基于arduino的自动浇花系统

DIY一款既有创意,又实用的基于arduino的自动浇花系统

发表于 2015-11-25 18:31 ? 19745次阅读
DIY一款基于arduino的自动浇花系统

智能温度报警系统电路设计解析 —电路图天天读(2...

随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其...

发表于 2015-09-09 11:20 ? 4188次阅读
智能温度报警系统电路设计解析 —电路图天天读(2...

树莓派设计 无线感应报警器DIY创意无限

通过把LCD1602,蜂鸣器和单路径循迹传感器模块都接入到树莓派的GPIO引脚上面,用单路径循迹传感...

发表于 2015-04-07 16:33 ? 4379次阅读
树莓派设计 无线感应报警器DIY创意无限

AT89S52单片机超声波测距系统电路设计

超声波是一种频率在20KHz 以上的机械波,在空气中的传播速度约为340 m/s(20°C时)。超声...

发表于 2014-12-11 13:58 ? 4231次阅读
AT89S52单片机超声波测距系统电路设计

基于AT89S52单片机的智能安防电路设计 —电...

设计采用热释电红外传感器作为检测电路,将监测到的人体红外信号转变为电信号后,输入到52单片机最小系统...

发表于 2014-11-13 11:31 ? 1610次阅读
基于AT89S52单片机的智能安防电路设计 —电...

二相步进电机驱动电路设计图

介绍了BYG通用系列二相步进电机最常采用的的单极性和双极性2种驱动电路的设计方案,从原理上体现了二相...

发表于 2014-09-12 17:13 ? 5559次阅读
二相步进电机驱动电路设计图