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1、本科学生毕业论文论文题目：电子温度日历表软件设计学 院：电子工程学院年 级：专 业：电子信息科学与技术姓 名：学 号：指导教师： 年5月10日l摘要本文主要结合了ATmega16L，DS12887，DS18B20，128*64显示模块的工作原理及工作过程，重点介绍了电子温度日历表的软件设计，以广泛使用的单片机ATmega16L技术为核心，配合时钟芯片DS12887，温度芯片DS18B20通过128*64显示模块实现了时间及温度的显示。软硬件结合，使硬件部分大为简化，提高了系统稳定性，同时具有数字集成电路精度高等优点，能够广泛应用于人们生活，同时有关温度控制，时间控制等装置也是以电子温度日历表为
2、基础的，研究电子温度日历表及其扩大应用，对现实也具有非常重要的意义。关键词ATmega16L单片机；DS12887时钟芯片；DS1820温度传感芯片；128*64电子液晶显示；软件编程； Abstract This paper combines the ATmega16L, DS12887, DS18B20, LCD128*64working principle and working process, focusing on the electron temperature calendar software design. ATmega16L microcontroller widely
3、used technology as the core, With the clock chip DS12887, DS18B20 through LCD128*64 achieved time and temperature display.Combination of hardware and software greatly simplifies hardware and improve system stability, but also has many advantages of digital integrated circuits like high accuracy. It
4、can be widely used in peoples lives, while temperature control, time control device is based on electronic temperature calendar The study of electron temperature calendar and the expandition of the application of reality has very important significance.Key wordsATmega16L microcontroller; DS12887 clo
5、ck chip; DS1820 temperature sensor chip; LCD128 * 64 ；software programmingII目录摘要IAbstractII前言1第一章 总体设计方案21.1设计思路21.2设计方案21.3方案比较论证21.4总体设计方框图3第二章 主要芯片介绍42.1 ATmega16L简介42.2温度传感器芯片52.2.1 DS18B20简介52.2.2温度计算52.2.3 DS18B20工作过程82.3时钟芯片DS12887102.3.1 DS12887功能102.3.2 DS12887管脚及存储器说明102.4 128*64液晶显示112.4.
6、1 DS12887读写时序112.4.2 DS12887基本指令介绍12第三章 硬件电路163.1单片机主模块设计16第四章 系统软件设计174.1程序流程框图174.2时钟调整程序184.3温度采集模块相关程序214.4矩形键盘控制程序254.5液晶相关程序30结论32参考文献33附录一34致谢57电子温度日历表软件设计前言在当代繁忙的工作与生活中，时间与我们每一个人都有非常密切的关系，每个人都受到时间的影响。为了更好的利用我们自己的时间，我们必须对时间有一个度量，因此产生了钟表。钟表的发展是非常迅速的，从刚开始的机械式钟表到现在普遍用到的数字式钟表，即使现在钟表千奇百怪，但是它们都只是完成
7、一种功能计时功能，只是工作原理不同而已，在人们的使用过程中，逐渐发现了钟表的功能太单一，没有更大程度上的满足人们的需求。于是人们在钟表中加入了一些辅助功能入对温度的测量。电子温度日历表是采用数字电路实现对.时，分，秒.数字显示的计时装置以及温度测量装置，广泛用于个人家庭，车站， 码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟以及温度表的精度，远远超过老式钟表和温度计，给人们生产生活带来了极大的方便。本系统采用了以广泛使用的单片机ATmega16L技术为核心，配合时钟芯片DS12887。软硬件结合，使硬件部分大为简化，提高了系
8、统稳定性，并采用LCD显示电路、键盘电路，做到可以调整时间的功能。本设计中我重点研究实现了单片机+时钟芯片+测温芯片这种模式的电子温度日历表，从原理上对单片机、时钟芯片和测温芯片有了深一步的认识，在软件基础上实现时间和温度显示及时间调整的功能。第一章 总体设计方案1.1设计思路用ATmega16L处理产生内部时钟数据或者读取外部时钟数据和采集外部传感器的信息进行处理，并暂时寄存在其内部的储存器中，再通过单片机调用内部RAM的数据并送到LCD或者LED数码管上显示出来。1.2设计方案方案1：单片机一般的工作频率在12MHz左右，而且内部还有定时、计数器，可以产生精确的1S定时，由次可以用定时中断
9、的方式产生精确的1S时间，秒位不断的加1，再设计分、时、星期、日、月、年之间的进制，使产生进位。本方案只需要单片机最小系统加上显示电路，再设计简单的程序算法就可以实现。对于测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理。在显示电路上，采用数码管就可以将年月日星期时分秒和室内温度显示出来方案2：采用单片机控制DS12887实时时钟芯片参考文献 胡汉才单片机原理及其接口技术M北京：清华大学出版社，1996：274-279，能达到走时准确且掉电不丢失数据的。DS12887与单片机之间能简单地采用同步串行的方式
10、进行通信仅需用到三个口线1 RES（ 复位）2 I/O （数据线）3 SCLK（串行时钟）。温度计要灵敏反映室温的变化这样可采用单片机与数字式温度传感器DS18B20通讯，采集温度数字信号进行处理。DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息，因此在单片机与DS18B20之间仅需一条连接（加上地线）。在显示电路上，采用16*2的LCD显示。1.3方案比较论证对于方案1，单片机虽然可以产生精确的秒信号，但是单片机在处理闰年上会比较麻烦，加之一旦单片机断电后，所有的时间都要重新调整。对于测温电路，采用热敏电阻的输出电压-温度特性，要加上A/D转换，温度传感信息才能被单片机所接受，这种设计需要用到A
11、/D转换电路，感温电路比较麻烦。在显示电路上，采用LED数码的话要用到单片机的许多I/O口，甚至I/O不够用，还需要接上其它芯片大量扩展I/O口，这是一个弊处。对于方案2，单片机不用去产生时钟的数据，时钟的数据由DS12887独立产生，并寄存在其内部的寄存器上，单片机可以通过三总线与它通讯，不仅可以对它进行读取实时时钟数据，还可以对它进行编程，设置它的工作模式。单片机只是处理从DS12887读出来的数据并送显示，大大减少了单片机的负担。而且DS12887可以通过后备电池继续工作，内部的时钟还在走，下次启动后不用去调整时钟，方便使用。基于同样的原理，DS18B20也是一个独立的传感器，只要单片机
12、配置它的工作状态后它就可以独立工作，内部已经把模拟信号转换成数字信号，并把数字信号储存在其内部的寄存中。同样，单片机通过单总线与它通讯，可以处理912位的温度数字数据。在显示电路上，采用16*2 LCD液晶显示器，能容纳年月日星期时分秒温度等信息的显示。LCD显示器只需占用11个I/O口就可以工作了，不用其它扩展芯片，总体上使电路简单化。1.4总体设计方框图总体的方框图如图所示 占友,王彦朋孟志永.单片机外围电路设计M北京：电子工业出版社，2003：135-137，222-226，控制器采用单片机ATMEGA16L，时钟芯片DS12887、温度传感器采用DS18B20，用128*64的LCD液
13、晶显示屏实现年、月、日、星期、时、分、秒、温度的显示。ATMEGA16L主控制器DS12887时钟芯片DS18B20温度传感复位按键128*64LCD显示器键盘7MHz晶振振荡图1-1 总体设计方框图第二章 设计原理与分析2.1 ATmega16L简介ATmega16L是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16L的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。 ATmega16 LAVR 内核具有丰富的指令集和32 个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU) 相连
14、接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10 倍的数据吞吐率。ATmega16L主要特性如下： 高性能、低功耗的 8 位AVR 微处理器 1、先进的RISC 结构 131 条指令 大多数指令执行时间为单个时钟周期 32 个8 位通用工作寄存器 全静态工作 工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS 只需两个时钟周期的硬件乘法器 2、非易失性程序和数据存储器 16K字节的系统内可编程Flash 具有独立锁定位的可选Boot 代码区 通过片上Boot 程序实现系统内编程 真正的同时读写操作 512字节的EE
15、PROM 擦写寿命: 100,000 次 1K字节的片内SRAM 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密 3、JTAG 接口( 与IEEE 1149.1 标准兼容)符合JTAG 标准的边界扫描功能 支持扩展的片内调试功能 通过JTAG 接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程 图2-1 ATmega16L引脚2.2温度传感器芯片2.2.1 DS18B20简介DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器 童诗白,华成英模拟电子技术基础M北京：高等教育出社，2001：312-330，387-391，408-411，446-451，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位
