辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
线标准化、高可靠性及高安全性等高科技的方向迅速发展，开发虚拟传感器和网络传感器、研制更先进的单片测温系统已是刻不容缓[10]。在日常生活和自动控制系统中，我们时常会遇到对时间和温度实时监控的需求。这就给具有多种功能的时钟提供了市场，也有了市场开发的前景。本文给出了一种基于单片机实现带温度检测的电子时钟的设计方法和实现过程。
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刘岩：基于单片机的多功能时钟设计
2 总体设计方案
2.1 多功能时钟的工作原理
本设计采用AT89C51单片机作为本系统的控制模块，辅以必要的外围电路，如图2-1所示。其中单片机是核心部件，完成数据处理和控制功能，它将时钟模块，温度检测模块的数据读取并进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历和闹铃的显示。时钟部分采用时钟芯片DS1302，提供年月日、时分秒信息；温度部分采用温度传感器DS18B20，向系统提供温度信息；以LCD1602液晶显示器为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，并且显示多样化。在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。
2.2 多功能时钟的总体结构
键盘输入模块 晶振、复位电路 显示模块 单 时钟模块 片 温度控制模块 机 图2-1总体结构框图
电源模块 蜂鸣器模块 Figure 2-1 overall structure diagram
1）电源模块
电源模块用来给整个系统提供能量，使整个系统能够顺利执行。 2）复位、晶振电路
为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必须采用复位方式，复位后可使CPU及系统各部件处于确定的初始状态并从初始状态开始正常工作。当单片机系统在运行出错
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或操作错误使系统处于锁死状态时，也可按复位键重新启动。
3）时钟模块
提供单片机工作所需的频率，计算定时器初值即需此晶振频率，产生时钟脉冲信号，
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并提供给显示模块，显示出时分秒及温度。本时钟芯片采用DS1302。 4）温度测量模块
通过DS18B20温度传感器将周围环境的温度测出，并将此模拟数据传输到显示模块。 5）蜂鸣器模块
当接收到警报信号时，蜂鸣器有电流流过，开始工作，发出声响。 6）显示模块
采用DS1302液晶显示器，将接收到的时间模拟信号及温度模拟信号转变为数字信号显示出来。
7）键盘输入模块
可以通过按键来实现时间或温度的显示，还可进行闹钟的设定。根据本时钟的功能设置以下功能键：K1选定键，当调整时间或定时时，使时间部分闪烁，可以辅助调整时间；K2加一键和K3减一键：当调整时间或定时时进行加一或减一调整；K4确认键，用于定时或校对时间后，进行确认，取消闪烁。
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刘岩：基于单片机的多功能时钟设计
3 系统硬件设计
3.1 硬件介绍
3.1.1 单片机AT89C51
AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机AT89C51提供了高性价比的解决方案。
AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
单片机主控电路的主要元件是AT89C51，其外型如图3-1。
图3-1 单片机AT89C51结构图
Figure 3-1 single-chip AT89C51 structure diagram
单片机AT89C51管脚说明： VCC：供电电压。GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为
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数据或地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制
信号。
P3口：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（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： 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（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1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）
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止
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