基于DS12887_和DS18B20_的多功能电子时钟设计

基于DS12887和DS18B20的多功能电子时钟设计赵春见，张亚鹏，余泽喜中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州（221008）E-mail:[e-mail]摘要：本文介绍了一个基于DS12887和DS18B20的多功能电子时钟设计，采用STC89C52RC作为核心控制芯片，通过液晶1602A实时显示温度和时间。可通过调时选择按键选择调节年、月、日、星期、时、分、秒，并可通过上调键和下调键进行双向调节，时间调节同时考虑了闰年。软件中设定中午十二点为闹钟时间，闹钟响后可通过按任意键取消闹铃。另外本设计+5v直流电源采用了LM7805电压转换元件，并采用MAX232自制下载器，通过STC_ISP_V479软件进行程序下载，并通过了硬件测试。关键词：DS18B20；DS12887；电子时钟；液晶屏0引言电子时钟在生活中已经相当常见，为考虑成本大都采用牺牲软件的方法来完成，精确度不好，且不具备长时间掉电保护功能，对于一些特殊工作环境来说显然是不合适的。本设计中采用的DS12887[1]内部自带晶振和电源，具有在没有外部电源的情况下可工作十年的能力，可计算到2100年前的年、月、日、星期、时、分、秒七种日历信息并带有闰年补偿功能，具有很高的时间精度。另外本设计中采用了DS18B20[2]数字温度传感器，该芯片具有体积小，温度精确度高的优点，本程序中采用了保留小数点后一位的精确度，主要是考虑液晶要同时显示时间和温度，便于对时间和温度一目了然，同时又可达到通常的温度精度要求。1系统介绍1.1系统模块（1）电源模块提供为系统和下载器提供+5v电源。（2）液晶显示模块[3]为便于二次利用，独立出来，由排线接口连接控制器，用于实时显示日历和温度信息。（3）DS12887采用intel时序读写数据[3]，采用24小时制计时，闹钟定时为中午12点，DS18B20用于环境温度测量。调时选择按键S1对年、月、日、星期、时、分、秒进行选择，按第一次则时间显示保持不变，同时秒显示处光标闪烁，此时可通过上调按键S2和下调按键S3对秒进行上下调节。按第二次则光标在分钟处闪烁，此时可通过上调按键S2和下调按键S3对分钟进行上下调节。其他依此类推，先后对小时、星期、日期、月份、年进行上下调节。按第八次时则推出调时状态，时间正常显示。调时过程中温度显示不受影响。（4）程序下载器模块结合下载软件STC_ISP_V479下载程序，进行硬件调试。软件下载程序时如果不能正常下载，可将最高波特率和最低波特率都设为9600。另外本设计中采用通用版焊接电路时，与MCU晶振连接电容分别采用了STC89C52DATESHEET里的47uf单电容标准用法和22uf双电容的一般用法进行了实验，都可起振，但22uf双电容起振效果不好，下载程序冷启动时需要等上3秒左右的时间才能给MCU上电。否则，可能出现下载不成功的现象。1.2系统结构图系统框图如图一所示，各个模块如系统框图所示。2系统硬件设计2.1电源模块原理图2.2系统原理图2.2.1主要元件介绍（1）STC89C52RC单片机具有低价，高速（0-80M）、高可靠性的优点，是具有真正的看门狗的MCU，缺省时为关闭，启动后无法关闭，可放心省去外部看门狗电路。内部FLASH可擦写100000次以上，由于出厂时就已经加密且无法解密，因此具有很好的保密性[4]。（2）DS12887内部自带晶振和电源，可省去外部晶振电路，并可在没有外部电源的情况下工作十年。通过MOT引脚外接电源或地可分别选择MOTOROLA和INTEL两种时序模式。具有24小时和12小时两种计时模式，其中12小时模式具有AM和PM提示[1]。SQW引脚为可编程方波输出端，通过设置寄存器A的低四位和寄存器B的SQWE位可输出不同频率的方波。本设计中采用了INTEL时序和24小时制，没有用到方波输出。另外，初次使用DS12887时必须先进行初始化，即写入指令启动计时，设定时间。DS12887上电后延时200ms时间才可进行初始化操作。（3）DS18B20具有超小体积和超低硬件开销，精度高，抗干扰能力强等优点。具有全数字温度转换及输出，单总线数据通信，最高12位分辨率，检测温度范围大的特征，是开发温度相关产品的很好的选择[2]。2.2系统原理图的PCB图本设计原理图及PCB图都是在PROTELDXP2004环境下绘制的，在绘制封装时需注意完成绘制时要在Edit菜单里选择SetReference对封装参考点进行设置[5]。3系统软件设计14结论本文给出了电子时钟设计的流程和原理介绍，并通过通用板进行了电路焊接，通过下载程序进行了多次硬件电路调试。实践证明了本系统的正确性并具有一定的实用性。另外考虑以后元件二次使用及成本问题，液晶显示模块和电源模块以及下载模块在用通用版焊接时都独立了出来，DS18B20也焊接了底座，方便移用他处。本系统的硬件调效果试图如下所示：参考文献[1]=1076577[2]=819975][3]郭天祥．十天学会单片机［DB/CD］．北京：天祥电子，2006.1。[4]=1054862[5]郝文化，黄炜。《ProtelDXP电路原理图与PCB设计》，北京：机械工业出版社，2004.3.2121DesignofMultifunctionalelectronicclockbasedonds12887andds18b20ZhaoChunjian,ZhangYapeng,YuZexiSchoolofInformationandElectricalEngineeringofChinaUniversityofMiningandTechnology,JiangsuXuzhou(221008)AbstractThispaperdescribesadesignofmultifunctionalelectronicclockbasedonDS12887andDS18B20,thedesignuseSTC89C52RCasthecorechip.throughtheLCDof1602Atodisplaythereal-timeandthereal-temperature.Bytheselectkeytoregulatethesecond,minute,hour,week,date,month,year.Bytheup-regulatekeyandthedown-regulatekeytoregulateuportoregulatedown,theregulationalsoinconsiderationofleapyear.12AMisthealarmtimeinthesoftwareandputdownanykeywillclosethealarmclock.Inaddition,thedesignof+5vDCpowerusedLM7805.ThedesignalsomakeadownloaderwithusingofMAX232.BythesoftwareSTC_ISP_V47todownloadtheprogramandtestitinthehardwaresuccessfully.Keywords:DS18B20;DS12887;Electronicclock;LCDscreen=201001-855&type=11212121212129876543