機測量和控制技術(shù)在經(jīng)濟迅速發(fā)展的今天，已被廣泛應(yīng)用于人類生活中，如工業(yè)控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、等各個方面。而主控制器是每個控制系統(tǒng)不可或缺的部分，正因為單片機有體積小，重量輕，抗干擾能力強，環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易等優(yōu)點，所以它是很多設(shè)計人員的首選控制器。而在人們的日常生活或工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常要對溫度進行檢測及控制。在許多場合器材設(shè)備對溫度的要求非常高，而傳統(tǒng)的溫度計反應(yīng)速度慢、讀數(shù)麻煩、測量精度不高、誤差大，所以需要設(shè)計一種高精度的溫度計。為了在很大程度上提高對溫度的控制水平，因此以單片機為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)很有用研發(fā)和應(yīng)用意義。本文研究了一個可以實時存儲和顯示當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)，并且可以切換顯示當(dāng)前的時間而且可對其時間進行修改的溫度顯示系統(tǒng)。文章以STC89C52單片機，DS18B20溫度傳感器以及DS1302時鐘芯為硬件基礎(chǔ)，主要介紹了相關(guān)的硬件電路和相關(guān)應(yīng)用程序。硬件電路主要包括STC89C52單片機最小系統(tǒng)，測溫電路、實時時鐘電路、數(shù)碼管顯示電路以及通訊模塊電路等。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，計算溫度子程序、數(shù)碼管顯示程序以及按鍵控制程序等。

一、溫度顯示系統(tǒng)總設(shè)計原理

系統(tǒng)設(shè)計總框架如圖1.

1.控制模塊：通過應(yīng)用單片機，對系統(tǒng)進行初始化，主要完成對數(shù)碼管顯示、按鍵的處理等功能，起到總體控制和協(xié)調(diào)各模塊工作的作用。

2.盤輸入模塊：主要完成與時間相關(guān)的設(shè)置和溫度、時間、日期的切換。

3.碼管顯示模塊：主要對單片機送來的時間、日期、溫度信息進行顯示。

4 。度采集模塊：采用D S 1 8 B 2 0溫度傳感器，向單片機提供實時溫度信息。

5.子鐘模塊：采用時鐘芯片DS1302，該芯片可以進行時、分、秒的計數(shù)，DS1302通過串行方式與單片機進行數(shù)據(jù)傳送，向單片機提供包括秒、分、時、日、月、年等在內(nèi)的實時時間信息。

二、各模塊實現(xiàn)

1.主控制模塊

在文章設(shè)計的溫度顯示系統(tǒng)設(shè)計中，控制核心是STC89C52單片機，該單片機51系列增強型8位單片機，它有32個I/O口，片內(nèi)含4KFLASH工藝的程序存儲器，便于用電的方式瞬間擦除和改寫，而且價格便宜，其外部晶振為12MHz，一個指令周期為1μS.使用該單片機完全可以完成設(shè)計任務(wù)，其最小系統(tǒng)主要包括：

位電路、震蕩電路以及存儲器選擇模（EA腳的高低電平選擇），電路如圖2.

2.鍵盤輸入模塊

鍵盤輸入模塊（見圖3）上“0”、“4”、“8”、“C”可以配置成獨立按鍵，通過跳帽J11切換，在獨立按鍵中，應(yīng)該把跳帽接到左端。

功能介紹：本文中，P3.0-P3.3四個獨立按鍵分別時間調(diào)整按鍵、功能加減、日歷切換按鍵、溫度切換按鍵。當(dāng)P3.0（set）按下系統(tǒng)進入時調(diào)整狀態(tài)：分單元閃爍，再按下P3.1（up）時，對顯示的數(shù)碼管的時段進行加一功能，達(dá)到對時調(diào)整，再次按下P3.0（set）時進入分鐘調(diào)整狀態(tài)，分單元閃爍，通過按鍵P3.1（up）加一調(diào)整分的顯示，秒不進行調(diào)整，時間調(diào)整結(jié)束后，再次按下P3.0（set）進入正常時鐘顯示；當(dāng)按下P3.2（switchriqi）時，切換到日歷的顯示；當(dāng)按下P3.3（setwendu）時，切換到溫度的顯示。

3.數(shù)碼管顯示模塊

顯示原理：因為所有位數(shù)碼管的段選線被并聯(lián)在一起，位選線控制哪一位數(shù)碼管有效的有效，所以就需要為每一位數(shù)碼管配一個鎖存器，進而簡化了硬件電路。點亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺殘留作用，使人感覺到各位數(shù)碼管似乎同時在顯示。由于動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的限流電阻。數(shù)碼顯示模塊電路見圖4.

4.溫度采集部分

文章采用一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20.

傳感器輸出信號進4.7K的上拉電阻直接接到單片機的P1.0引腳上。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲器等做在一個很小的集成電路芯片上。在本設(shè)計中采用外部供電方式實現(xiàn)DS18B20傳感器與單片機的連接，其接口電路下如圖5所示。

工作原理：溫度以16bit帶符號位擴展的二進制補碼形式讀出，下表給出了溫度值和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系。程序中需將16進制溫度值轉(zhuǎn)化為十進制，再轉(zhuǎn)化為數(shù)碼管顯示需要的段碼表數(shù)據(jù)格式。

5.電子鐘模塊

采用時鐘芯片DS1302，該芯片可以進行時、分、秒的計數(shù)，DS1302通過串行方式與單片機進行數(shù)據(jù)傳送，向單片機提供包括秒、分、時、日、月、年等在內(nèi)的實時時間信息。

DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中。讀寫時序說明：

DS1302是SPI總線驅(qū)動方式。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。要想與DS1302通信，首先要先了解DS1302的控制字。DS1302的控制字如圖6.

控制字的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。

位6：如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1（A4~A0）：指示操作單元的地址；位0（最低有效位）：如為0，表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作。

重要位：

秒寄存器時鐘停止位CH=0，振蕩器工作允許；CH=1，振蕩器停止。

控制寄存器寫保護位WP=0，允許寫入；WP=1，禁止寫入外部引腳分配（如圖7所示）。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計

軟件設(shè)計總流程圖（如圖8所示）。

四、結(jié)果顯示

（1）時間顯示如圖9.

（2）按下“0”鍵時分設(shè)置，時分閃爍等待設(shè)置。

（3）按下“4”鍵時或分加一，按“0”確認(rèn)。

（4）按下“A”鍵顯示溫度，如圖10.

（5）按下“8”鍵顯示日期，如圖11.