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51单片机多功能电子时钟的设计
摘要: 本设计开发了一款具有日期、时间、星期和气温同步显示功能的电子时钟.工作原理是主控MCU读取实时时钟芯片DS12C887,获取时间信息,由全数字单总线结构温度传感器DS18B20读取温度信息,经MCU处理,送LCD显示,
关键字: DS12C887 DS18B20 电子时钟
1. 课题分析 随着电子技术的发展,电子技术为人们的生活带来了越来越大的方便.本课题旨在借助实时时钟芯片DS12C887和温度传感器DS18B20 和51单片机设计一个多功能的电子时钟.由于DS12C887芯片内附加锂电池,在上电情况下可以通过电源充电,断电后可以利用内部锂电池供电继续工作,在掉电重新上电后,不影响时间数据,不需重新对时,方便可靠.
2. 方案论证
当下,日历芯片很多,万年历实现方案很多,我们根据自己实际情况,提出如下方案.
2.1时间部分:
方案一、利用单片机内部定时器产生秒信号,通过软件处理得到时间信息,送LCD显示.
方案二、利用通用串行实时时钟芯片DS1302产生时间信息,利用MCU读取时间信息,送LCD 显示.
方案三、通过实时时钟芯片DS12887,获取时间信息,经MCU处理,送LCD显示.
方案一电路结构简单,可控性强,但断电后时间数据完全消失,再次上电后需重新设定,且由于电路本身缺陷和附加干扰较多,时间误差较大.方案二电路结构简单,时间精度较高,由于使用串行数据传输,节省MCU资源,但DS1302无内置电池,掉电后,数据丢失,重新上电后需对时.方案三采用实时时钟芯片DS12C887,其内部具有内置锂电池,在掉电的情况下可以正常工作10年以上,且带有非易失性RAM,可以保证在掉电的情况下,用户的定时信息不会丢失;带有温度补偿,保证时间数据的准确.经过综合考虑,我们认为方案三满足设计需求.
2.2温度部分
由于只是测量气温,用数字温度传感器单总线结构DS18B20即可满足要求,该器件采用单总线结构,且数字传输,可以与CPU直接接口,电路结构简便,可靠性好.
2.3主控部分
选用单片微控制器AT89C52作为主控.系统方案方框图如图2.1所示.
图2.1 系统方案
3.方案实现
3.1 器件简介
(1)AT89C52
AT89C52是ATMEL公司生产的通用低功耗8位CMOS微控器,具有8051内核和8KB的可编程Flash程序存储空间以及256字节RAM.有32个通用IO口线和全双工串口,两个数据指针、两个16位可编程计数器/定时器、8个2级优先级中断源,具有片内时钟电路,通过简单的外接器件即可实现时钟电路.
(2)DS12C887
引脚结构及其功能如图3.1.
图3.1 DS12C887引脚结构
AD0-AD7:地址/数据总线
NC :空脚
MOT :总线模式选择
CS :片选信号
AS :地址锁存信号
R/W :写信号(intel总线模式下)
DS :读信号(intel总线模式下)
RESET :复位信号
IRQ : 中断请求输岀
VCC :+5V电源
GND :电源地
DS12C887是美国DALLAS半导体公司生产的实时时钟芯片.采用24 引脚双列直插式的封装形式.芯片的晶体振荡器、振荡电路、充电电路和可充电锂电池等一起封装在芯片内部,组成一个加厚的集成电路模块.电路通电时,其内部充电电路便自动对其内部电池充电.可保证时钟数据10 年内不会丢失.DS12C887内部设有方便的接口电路,接口设计简便,使其与各种微处理器的接口大大简化.使用时无需外围电路元件,通过对MOT引脚的电平控制,可以实现与不同的计算机总线连接.DS12C887 能够自动存取并更新当前的时间,CPU 可通过读取DS12C887 的内部时标寄存器得到当前的时间和日历,也可通过选择二进制码或BCD 码初始化芯片的10 个时标寄存器.其中114 字节的非易失性静态RAM 可供用户使用,可以在控制器掉电的情况下,保存一些重要的数据.DS12C887 的4 个状态寄存器用来控制和指出DS12C887 模块当前的工作状态,除数据更新周期外,程序可随时读写这4 个寄存器.其内部结构如下图3.2.
图3.2 DS12C887内部结构
(3)DS18B20
DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的可组网数字式温度传感器,在其内部使用了在板(ON-B0ARD)专利技术.全部传感元件及转换电路仅集成在形如三极管的一个集成电路内.DS18B20采用单总线接口方式,与微处理器连接时仅需要一条总线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯;支持多点组网功能,多个DS
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