1、编号： 课程设计(论文)说明书题 目：基于 DS12C887 实时日历时钟设计院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 魏文彬 学 号： 1200220227 指导教师： 王健 职 称： 副教授 2014 年 12 月 24 日摘 要本文设计的电子万年历属于小型实用的家用电子产品。利用单片机进行控制，实时时钟芯片 DS12C887 时钟芯片进行记时及掉电存储，外加红外遥控、Nokia5110 液晶显示、DHT11 温湿度传感器和蜂鸣器，可实现时间的调整、显示以及温湿度显示。电子万年历既可广泛应用于家庭,也可应用于银行、邮电、宾馆、医院、学校、企业、商店等相关行业的大厅，
2、以及单位会议室、门卫等场所。因而，此设计具有相当重要的现实意义和实用价值。关键词：单片机；DS12C887；Nokia5110 液晶；DHT11 温湿度传感器AbstractThis design of electronic calendar is a small and practical home electronics products. The use of single-chip control, real-time clock chip DS12C887 clock and power-down timer chip storage, plus an infrared remote
3、 control, Nokia5110 LCD, DHT11 temperature and humidity sensors and buzzer, enabling adjustment of time, temperature and humidity display and display. Widely used in household electronic calendar can also be used in banking, telecommunications, hotels, hospitals, schools, businesses, shops and other
4、 related industries hall, meeting rooms and units, guard and other places. Therefore, this design has a very important practical significance and practical value.Key words: Microcontroller; DS12C887;Nokia5110 LCD; DHT11目 录引 言 .11 系统总体设计.21.1 系统设计的主要内容和具体要求.21.2 方案论证.32 系统硬件电路设计 .42.1 单片机控制电路.42.2 DS
5、12C887 时钟电路 .72.3 Nokia5110 液晶显示屏 .92.4 LM7805CV 供电电路 .102.5 红外遥控器电路.112.6 闹铃电路.122.7 温湿度传感器 DHT11 电路.123 系统软件程序设计 .133.1 主程序运行说明及流程图.143.2 DS12C887 使用说明及流程图 .153.3 Nokia5110 液晶操作说明及流程图 .153.4 红外遥控器控制说明.163.5 DHT11 温湿度传感器说明 .164 系统调试 .165 结论 .17谢 辞 .18参考文献 .19附录 A：实时日历电子钟设计电路原理图 .20附录 B：实时日历电子钟实物图 .
6、21附录 C：主程序清单 .24桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 36 页引言数字时钟具有性能稳定、精确度高、成本低、易于产品化，以及方便、实用等特点。适用于家庭、公司、机关等众多场所。为人们的日常生活、出行安排提供了方便，成为人们日常生活中不可缺少的一部分。近些年，随着科技的发展和社会的进步，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的需求。多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化，有电子时钟、数字闹钟等等。单片机在多功能高精度时钟中的应用已是非常普遍的，人们对高精度钟的功能及工作顺序都非常熟悉，但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。由单片机作
7、为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。通过红外遥控器可以进行定时、校时功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管显示技术。本文提出了一种基于STC89C52RC单片机的时钟设计方案，本方案以STC89C52RC单片机作为主控核心，与时钟芯片DS12C887、红外遥控器、Nokis5110液晶显示、DHT11温湿度传感器等模块组成硬件系统。在硬件系统中设有遥控和LCD显示器，根据使用者的需要可以随时对时间进行校准与设定等操作，综上所述此电子时钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪
8、表的发展趋势，具有广阔的市场前景。桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 2 页 共 36 页1 系统总体设计图 1-1 系统总体设计1.1 系统设计的主要内容和具体要求1.1.1 主要内容：本次设计的题目是基于 DS12C887 的高精度时钟的设计，同时也使用了温湿度传感器 DHT11，可以正常的显示年、月、日、时、分、秒以及温湿度。本系统利用单片机实现具有计时、校时、显示温湿度等功能的数字时钟，是以单片机 STC89C52 为核心元件，同时采用 Nokia5110 液晶显示屏动态显示 “时” 、 “分” 、 “秒”以及“温湿度”的现代计时装置。与传统机械表相比，它具有走时精确、显示直
9、观、能显示周围环境的温湿度等特点。另外具有校时功能，利用单片机实现的数字时钟具有编程灵活，便于功能的扩充等优点。本次设计可分为两部分：硬件部分、软件部分。硬件部分包括：STC89C52单片机、DS12C887 时钟芯片、 Nokia5110液晶显示器、红外遥控器、蜂鸣器、温湿度传感器DHT11。主要由 STC89C52单片机、实时时钟芯片电路、液晶显示输出电路、红外遥控器控制电路、DHT11温湿度传感器电路、蜂鸣器电路等几大部分组成。具体说来，系统智能控制部分由单片机及其相关的外围电路组成，外围电路包括复位电路、晶振电路、键盘设计、闹铃电路及电源电路。利用单片机将复位电路、动态显示电路、电源电
10、路等正确的连接在一起，并通过单片机的编程来实现本次设计任务中的要求。软件部分主要包括了主程序模块、DS12C887 模块、Nokia5110 液晶模块、红外遥控器控制模块、DHT11 温湿度模块、蜂鸣器模块。1.1.2 具体技术要求:（1）在 Nokia5110 液晶上显示年、月、日、星期、时、分、秒以及温湿度，并且按秒实时更新显示。桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 36 页（2）具有闹铃设定及到时报警功能，报警响起时按任意键可取消报警。（3）能够通过红外遥控器随时调节各个参数。（4）每次有键按下时，蜂鸣器都以短“滴”声报警。（5）利用 DS12C887 自身掉电可继续
11、走时的特性，设计实现断电时间不停、再次上电时间仍然准确显示在液晶上的功能。1.2 方案论证时钟电路有各种各样的，在不同的要求和条件下有着各自的优势，本设计的题目是高精度时钟的设计，根据设计要求时钟显示正常的年、月、日、星期、时、分、秒。要想实现上述功能，所以设计要从电路设计的性价比、显示时间的精确以及稳定性为前提。本设计是要将硬件系统和软件系统有机的结合在一起，方可实现我们设计任务中的各项要求。1.2.1 方案 1基于 STC89C52 单片机的电子万年历设计不使用时钟芯片，而直接用STC89C52单片机来实现电子万年历设计。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K
12、 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程 Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。若采用单片机计时，利用它的一个16位定时器/计数器每 50ms产生一个中断信号，中断20次后产生一个秒信号，然后根据时间进制关系依次向分、时、日、星期、月、年进位。这样就实现了直接用单片机来实现电子万年历设计。用单片机来实现电子万年历设计，无须外接其他芯片，充分利用了单片机的资源。但是精度不够高，误差较大，掉电后丢失所有数据，软件编程较复杂。1.2.2 方案 2基于 DS12C887 的电子万年历设计在以单片机为核心构成的装
13、置中，经常需要一个实时的时钟和日历，以便对一些实时发生事件记录时给予时标，实时时钟芯片便可起到这一作用。过去多用并行接口的时钟芯片，如MC146818,DS12887等。它们已能完全满足单片机系统对实时时钟的要求，但是这些芯片与单片机接口复杂、占用地址, 数据总线接线多、芯片体积大占用空间多、近年来串行接口的各种芯片在单片机系统中应用愈来愈多，串行接口的实时时钟芯片也出现了不少，DS12C887是一个综合性能较好且价格便宜的并行接口实时时钟芯片。利用单片机进行控制，采用DS12C887作为实时时钟芯片，并与单片机进行同步通信，外加显示电路、红外遥控电路、闹铃电路、温湿度传感器电路，即构成一个基
14、本桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 4 页 共 36 页的电子万年历系统。若还要添加其他功能，在这基础上外扩电路即可。由于在系统设计时，需要考虑以下几点因素：功耗低、精确度高、软件编程较简单，芯片的体积小、芯片成本低等，而DS12C887芯片有上面所述的诸多优点，所以本设计采用方案2。2 系统硬件电路设计按照系统设计功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、供电模块、键盘接口模块、显示模块和闹铃模块共6个模块组成，电路系统构成框图如图2-1所示。（89C52）主控模块DS12C887时钟电路 红外遥控电路Nokia5110 液晶显示供电电路闹铃电路DHT11图2-1 实时日
15、历时钟电路系统构成框图2.1 单片机控制电路单片机控制系统包括STC89C52单片机以及它的外围电路（晶振电路和复位电路）。2.1.1STC89C52 的引脚及功能：单片机STC89C52的管脚说明如图2-2所示：桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 5 页 共 36 页P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND20 P2.0(A8) 2
16、1P2.1(A9) 22P2.2(A10) 23P2.3(A11) 24P2.4(A12) 25P2.5(A13) 26P2.6(A14) 27P2.7(A15) 28PSEN 29ALE/PROG 30EA/VPP 31P0.7(AD7) 32P0.6(AD6) 33P0.5(AD5) 34P0.4(AD4) 35P0.3(AD3) 36P0.2(AD2) 37P0.1(AD1) 38P0.0(AD0) 39VCC 40图2-2 STC89C52的管脚(1) 主要电源引脚VCC 电源端GND 接地端(2) 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是
17、构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。(3) 控制或与其它电源复用引脚 RST、ALE/PROG、/PSEN 和/EA/VPPRST 复位输入端。 当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG 当访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE 端仍以不变的频率（此频率为振荡器频率的 1/6）周期性地出
18、现正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是：每当访问外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。在对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（/PROG） 。/PSEN 程序存储允许（/PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。当AT89S52/LV52 由外部程序存储器取指令（或常数）时，每个机器周期两次桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 6 页 共 36 页/PSEN 有效（既输出 2 个脉冲） 。但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。/EA/VPP 外部访问允许端。要使 CPU 只访问外部程
19、序存储器（地址为0000HFFFFH） ，则/EA 端必须保持低电平（接到 GND 端） 。当/EA 端保持高电平（接 VSS 端）时，CPU 则执行内部程序存储器中的程序。(4) 输入/输出引脚 P0.0 P0.7、P1.0P1.7、P2.0 P2.7 和 P3.0P3.7P0 端口（P0.0 P0.7） P0 是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 输入，对端口写 1 时，又可作高阻抗输入端用。P1 端口（P1.0 P1.7） P1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。P1 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方
20、式）4 个 TTL 输入。对端口写 1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。作输入口时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。P2 端口 （P2.0P2.7） P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。P2 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写 1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P2 作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。P3 端口（P3.0P3.7） P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流，这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 STC89C52 的一些特殊功能，这些特殊功能见表 2-1： 端口引脚 兼 用 功 能P3.0 RXD （串行输入口）P3.1 TXD （串行输出口）P3.2 /INT0 （外部中断 0）P3.3 /INT1 （外部中断 1）P3.4 T0 （ 定时器 0 的外部输入）P3.5 T1 （定时器 1 的外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）表 2-1 P3 端口的特殊功能
