文 献 综 述

1.引言

随着科技的发展和社会的进步，人们对数字闹钟的要求也越来越高，传统的时钟不能满足人们的需求。多功能数字闹钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化，有电子闹钟、数字闹钟等等。单片机在多功能数字闹钟中的应用已是越来越普遍，人们对数字闹钟的功能及工作顺序都非常熟悉。但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。由单片机作为数字闹钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来，与此同时，还可以设定时间，当到达设定的时间时，闹钟还能产生音乐，而且具有检测室温功能，在LCD上可以显示当前的温度，通过键盘可以进行定时、校时功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术[1]。

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，它给人们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单片机控制技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。随着单片机技术的日益发展，它具有体积小，性价比高，功耗低等优点，在各个领域中都得到普遍应用。其中应用性能叫高，技术最成熟的是MCS-51系列单片机，它已经成为目前主流的单片机应用系统，MCS-51系列中的89C51单片机是一种高性能的微控制器，由于内置有4KB的FlashROM，大大简化了单片机系统的结构，节省费用、提高了可靠性，也使得对其的研究变得更有意义[2]。

2.国内外研究现状及发展趋势

单片机微型计算机简称单片机，又称为控制器。它是一块半导体上集成了CPU、ROM、RAM、I/O接口、定时器/计算器、中断系统等功能部件，构成了一台完整的数字计算机。单片机在生产生活中的许多方面得到广泛的应用，例如，生活中五彩变幻的霓虹灯，温度检测、时钟、LCD显示等待[3]。

在日常生活中，一款集齐了显示时间、测温、显示温度功能的LCD时钟可以给人们带来很大的方便，它可以是在LCD显示器上显示当前的时间；具有检测室温功能，在LCD上可以显示当前的温度。如果能设计一款功能齐全而且很实用的电子产品，可以有多种多样的设计方法，可以试试单片机控制，也可以是DSP控制等等，其中单片机控制的设计方法比较简单。各种各样的设计手段和方法也在不停地完善中，经过查阅文献，现今在研究的情形有以下几种：

1、清华大学微电子研究所的LCD驱动控制时钟电路[4]

2青海大学和广西工学院的基于DSP的液晶显示时钟[5]

3昆明理工大学的实时时钟芯片与LCD屏的万年历[6]

4中国矿业大学的基于PWM调光的多功能LED[7]

3.51单片机的简介

51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中[8]。很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场[9]。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种[10]。

其功能:

8位CPU4kbytes程序存储器(ROM)

128bytes的数据存储器(RAM)

　　32条I/O口线111条指令，大部分为单字节指令

　　21个专用寄存器

2个可编程定时/计数器

5个中断源，2个优先级

　　一个全双工串行通信口[11]

　　外部数据存储器寻址空间为64kB

　　外部程序存储器寻址空间为64kB

　　逻辑操作位寻址功能双列直插40PinDIP封装

　　单一 5V电源供电

　　CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；[12]

　　RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；

　　ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；

　　I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；

　　T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；

　　五个中断源的中断控制系统；

　　一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；[13]

　　片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率为12M[14]。

4.DS18B20温度传感器特性

1、适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。

2、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

3、DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温

4、DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。

5、温范围－55℃～＋125℃，在-10～ 85℃时精度为0.5℃。

6、可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。

7、在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。

8、测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。

9、负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作[15]。

5. DS1302的简介

　　DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。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318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力[16]。

6.数字时钟设计的意义

数字时钟发明后，它已经成为人们日常生活中必不可少的必需品，同时还可以测量温度。广泛用于家庭、学校、车站、公司等公共场所，给人们的生活、学习、工作带来了极大的方便。数字时钟基本包含了数字电路的主要组成部分还有温度测量部分，因此进行数字时钟设计是必要的，有着非常现实的意义。

参考文献

[1]叶晓斌.LCD显示器件驱动电路中的电压调整和电压控制器件设计[D].北京:

清华大学,2000.

[2]刘和平,王维俊,江渝,等编著.TMS320LF240xDSPC语言开发应用[M].北京:北京

航空航天大学出版社,2003.

[3]求是科技.单片机典型模块设计实例导航[M].北京:人民邮电出版社,2005.

[4]楼然苗，李光飞．单片机课程设计指导［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[5]李全利．单片机原理与接口技术[M]．北京：高等教育出版社，2004．

[6]李刚.51系列单片机系统设计与应用技巧[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.

[7]杨文龙.单片机原理及应用学习指导[M].西安:西安电子科技大学出版社,1997.

[8]王志慧,李树华.单片机控制实时时钟的设计与实现[J].内蒙古

大学学报(自然科学版),1999,30(6):766～768.

[9]KimuraK.LowtemperaturecoefficientCMOSvolt-agereferencecircuits[J].

IEICE TransFundamen-tals,1994;77-A(2):869-872.

[10] 于海生．微型计算机控制技术[M] ．清华大学出版社．1999-6

[11] 孙涵芳．MCS-51系列单片机原理及应用[M] ．北京航空航天大学出版社．1996-4

[12] 黄正谨．综合电子设计与实践[M] ．东南大学出版社．2002-3

[13] 杨欣等．电子设计从零开始[M] ．清华大学出版社．2005-10

[14] 谢嘉奎．电子线路[M] ．高等教育出版社．2003-2

[15] 夏路易，石宗义．电路原理图与电路设计教程Protel 99SE[M] ．北京希望电子出版社．2002

[16] 王毓银．数字电路逻辑设计[M] ．高等教育出版社．2004-2