0.引言

随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

本设计是数据采集及处理，显示系统与单片机有效结合，本设计是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识的综合应用，以及查阅资料，培养一种自学的能力。并且引导一种创新的思维，把学到的知识应用到日常生活当中。在设计的过程中，不断的学习，思考和同学间的相互讨论，运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难，掌握单片机系统一般的开发流程，学会对常见问题的处理方法，积累设计系统的经验，充分发挥教学与实践的结合。全能提高个人系统开发的综合能力，开拓了思维，为今后能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础。

0.1智能仪表课程设计概要

0.1.1智能仪表课程设计的方法和步骤

在设计一个智能仪表系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元电路的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的系统电路图，再按照电路图在实际的PCB板上做出实物并进行调试。

一、明确系统的设计任务要求

对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能、指标、内容及要求，以便明确系统应完成的任务。

二、方案选择

把系统要完成的任务分解为若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。

方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。在此过程中要敢于探索，勇于创新，争取方案的设计合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。

三、单元电路的设计、参数计算和器件选择

根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务，进行各单元电路设计、参数计算和器件选择。

1、单元电路的设计

单元电路是整机的一部分，只有把单元电路设计好才能提高整机设计水平。每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟订出单元电路的性能指标，与前后级之间的联系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿成熟的先进的电路，也可以创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要求设计合理，各单元电路间也要互相配合，注意各部分的输入、输出信号和控制信号的关系。

2、参数计算

为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算，例如放大电路中各电阻值、放大倍数；振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。计算参数时，同一个电路可能有几组数据，注意选择一组能完成电路设计功能、在实践中真正可行的参数。

3、器件选择

集成电路的选择根据电路功能、性能指标选择集成电路。注意集成电路的功耗、电源电压、工作速度是否满足设计要求。通过查阅有关设计手册，进行元器件的选择。

4、电路图的绘制

电路图通常是在系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是电路组装、调试和维修的依据。绘制电路图时，注意以下几点：

（1） 元器件布局合理、排列均匀、图面清晰、便于阅读。

（2） 注意信号流向。一般从输入端或信号源开始，由左至右或上至下按信号的流向依次画出各单元电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。

（3） 图形符号标准，适当标注。

（4） 连线应为直线，尽量少交叉和折弯。

四、实物的制作

在制作实物的过程中，特别要注意PCB板的布线，将各模块有次序地焊到电路板上。

0.2设计任务与要求

0.2.1设计目的

1、掌握数字电子钟的设计方法；

2、掌握常用数字集成电路的功能和使用；

3、掌握小型单片机系统的开发。

0.2.1设计要求

基本功能要求

1、可动态左右、上下显示“中国计量学院欢迎您”；

2、在5秒按钮无操作则以24h（小时）计时方式显示时、分、秒；

3、使用按键开关可实现时分调整；

4、具有闹钟功能，声光提示。

扩展功能

1、显示日期与星期；

2、可232通讯显示计算机传送字符；

1. 方案设计及方案论证

1.1系统整体设计思路

按照系统的设计功能要求，本时钟系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用STC89C52单片机的自动控制能力配合时钟芯片DS1302来控制时钟调整显示，并可实现闹钟及串口通信功能，单片机对其进行一系列的处理，最后通过液晶LCD12864显示出来。

1.2系统方案论证

1.2.1 时钟系统方案选择

方案1：

通过单片机内部的定时器/计数器，用软件实现，直接用单片机的定时器编程以实现时钟；

方案2：

用专门的时钟芯片实现时钟的计时，再把时间数据送入单片机，由单片机控制显示。

因为单片机的定时中断资源宝贵，所以我们采用DS1302时钟芯片来进行计时功能，将定时中断用作其他用处。

1.2.2单片机的选择

实现对于单片机的选择，如果用8031 系列，由于它没有内部RAM，系统又需要大量内存存储数据，因而不可用；51 系列单片机的ROM 为4K，对于我们设计的系统可能有点小；52 系列单片机与51 系列的结构一样，而ROM 扩大为8K，对我们设计系统提供充足的空间进行功能的扩展。再有51 系列单片机与52系列的单片机价格差不多。因此，我们选择52系列的单片机。

1.2.3显示系统的方案比较

方案1：用数码管或点阵LED 显示。

方案2：用液晶1602 显示。

方案3：用液晶12864 显示。

时钟和温度的显示可以用数码管或LED，而且价格便宜。但是数码管的只能显示简单的设计的系统，与我们设计要求也不相符。因为有很多东西需要显示，还是用显示功能更好的液晶显示器比较好，它能显示更多的数据，用1602 液晶显示数据有限，1602不能够显示指针时钟，只能够显示一些基本的西文字符，显示数据的可读性不好，用可以显示汉字的12864液晶显示器还可以增加显示信息的可读性，用12864的绘图功能即可绘制出指针时钟的框架，让人看起来会很方便。虽然它们在价格上差距很大，但是1602不能够实现我们的要求，所以我们选择LCD12864显示屏。

1.2.4串口通信方案选择

方案1：RS485，传输距离远，抗干扰能力强，但只普遍用于工业现场，在普遍民用中很少使用。

方案2：RS232，传输范围有限，比较容易受干扰，但普遍民用计算机都设有该接口，所以相对普及且易操作。

经过比较选择方案2以能满足该实验要求。

2.硬件设计

2.1硬件总体结构简介

带串口、时钟计时器，万年历的显示屏设计设计硬件结构图如下所示：

图1-1系统总体硬件连接图

此系统包括单片机主控模块、时钟芯片模块、12864显示模块、按钮设置模块、串口通信模块、蜂鸣器模块共6大部分。

2.2 单片机选择

2.2.1 单片机概述

单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计算机。它把中央处理器、存储器、输入/输出接口电路以及定时器叶数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等特点，因此，适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表和测控系统的前端装置。正是由于这一原因，国际上逐渐采用微控制器(MCU)代替单片微型计算机(SCM)这一名称。“微控制器”更能反映单片机的本质，但是由于单片机这个名称已经为国内大多数人所接受，所以仍沿用“单片机”这一名称。

1、单片机的主要特点有:

(1) 具有优异的性能价格比。

(2) 集成度高、体积小、可靠性高。

(3) 控制功能强。

(4) 低电压，低功耗。

2、单片机的主要应用领域:

(1) 工业控制

(2) 仪器仪表

(3) 电信技术

(4) 办公自动化和计算机外部设备

(5) 汽车和节能

(6) 制导和导航

(7) 商用产品

(8) 家用电器

因此，在本课题设计的温湿度测控系统中，采用单片机来实现。在单片机选用方面，由于STC89系列单片机与MCS-51系列单片机兼容，所以，本系统中选用STC89C52单片机。

2.2.2 STC89C52单片机的引脚说明

图1-2 STC89C52单片机引脚图

芯片引脚如图1-2所示：

VCC : 电源。

GND: 地。

P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

P1口： 是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。

P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。

P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。

RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。

ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁