基于51单片机的温湿度及万年历设计 课程设计 源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。采用DS1302只需要写出驱动程序，调用程序读出寄存器内数据经过简单的变换就可以输出万年历的数据。
经过综合比较最终选择方案二，即采用DS1302时钟芯片。
2.4 温湿度传感器的选择方案和论证
方案一：
采用热敏电阻作为温度传感器。热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件。热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化。使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行A/D转换。此设计方案需用A/D转换电路，增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。 方案二：
采用DS18B20温度传感器。在应用与高精度、高可靠性的场合时DALLAS（达拉斯）公司生产的DS18B20温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得DS18B20更受欢迎。示信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从单片机到DS18B20仅需一条线连接即可。它可在1秒钟(典型值)内把温度变换成数字 方案三：
采用DHT11数字温湿度传感器。产品概述DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的
4
基于51单片机的温湿度及万年历设计 课程设计 形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。
经过综合比较最终选择方案三，即采用DHT11温湿度传感器。
3硬件设计
3.1 系统功能模块划分
根据系统功能要求，可大致画出系统所需硬件结构框图如图3-1所示：
图 3.1 系统原理方框图
DS1302时钟模块 按键时间调整模块 DHT11 温湿度采集模块 LCD12964液晶显示 STC89C52RC 主控模块采用性价比较高的STC189c52单片机芯片，可通过程序的运行控制温湿度测量模块DHT11进行温湿的数据采集，而所测得的温湿度和时钟芯片测得的实时日历将通过显示模块的液晶显示器以数字形式显示；单片机调用程序，读取DS1302内寄存器，可以得到万年历的时间数据，经过程序处理就可以输出
5
基于51单片机的温湿度及万年历设计 课程设计 在LCD上；键盘电路可对实时日历进行调整。
3.2 各单元模块功能分析及模块电路设计
3.2.1 时钟模块
DS1302的工作原理和单片机的接口:
DS1302为美国DALLAS公司的一种实时时钟芯片，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用32.768Hz晶振。它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。DS1302 用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。这种记录对长时间的连续测控系统结果的分析以及对异常数据出现的原因的查找有重要意义。在本设计中，它的实际电路图如图3-2所示：
图3-2 DS1302与单片机的连接
DS1302需要外接32.768K的晶振，1号引脚接主电源VCC（5V）电源，8
号引脚接备用电池（3V），当主电源掉电后，备用电源为DS1302提供电源，维持DS1302内数据不丢失，这正是时钟芯片所必须的特性。
6
基于51单片机的温湿度及万年历设计 课程设计 3.2.2 温湿度模块
传统的温度传感器系统大都采用放大、调理、A/D转换，转换后的数字信号送入计算机处理，处理电路复杂、可靠性相对较差，占用计算机的资源比较多，本设计测温模块采用数字温湿度传感器DHT11，可将温湿度信号直接转换成数字信号送给微处理器，电路简单，成本低，其电路原理图如图3-3所示：
图3-3 DHT11温湿度模块
DHT11的供电电压为 3－5.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定
状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。
DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:
一次完整的数据传输为40bit,高位先出。 数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据
+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据
+8bit校验和
数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。
用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采
7
基于51单片机的温湿度及万年历设计 课程设计 集,用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。 3.2.3 显示模块
本设计显示模块主要采用LCD12864液晶显示器，其电路原理图如下：
图3-5 LCD12864模块
LCD12864液晶显示器通过数据端口也即端口7～14与主控芯片STC12C5A60S2的I/O端口P2相连接实现数据与指令的传输，再通过控制端口RS、RW、EN也即端口4～6与主控芯片P3.6，P3.7，P4.0端口相接实现对数据和指令传输的控制 。显示模块采用12864液晶显示器可实现对温度和时间的直接显示，清晰明了。
带中文字库的LCD12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种
接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字和128个16*8 点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字,也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。
1．模块管脚是连接外部电路的纽带 ，在此模块中管脚主要由控制管脚和数据管脚等构成，现将其组成情况及相关功能介绍如下：
表3-1 12864液晶模块接口说明
8