基于单片机立式冷冻箱时间控制器毕业设计样本.doc

本科毕业设计（论文）

题 目 基于单片机立式冷冻箱时间控制器设计

学 院 电气与自动化工程学院
年 级 专 业
班 级 1 学 号
学生姓名
指引教师 职 称
论文提交日期

基于单片机立式冷冻箱时间控制器设计
摘 要
随着电子构造产业调节，生产工艺飞速发展，人们生活水平不断提高，家用电器逐渐普及，市场对于智能时钟控制系统需求也越来越大。
本论文研究智能时钟控制系统重要是指家用电器时钟显示、时间设立、定期开关机控制系统。本系统是以PIC16F72单片机为核心，4位LED数码管显示时间，使用DS1302时钟芯片完毕实时时钟基本功能，同步运用24C02存储定期数据，实现对立式冷冻箱定期控制。本文对立式冷冻箱时间控制系统进行了进一步分析和研究，讨论了控制系统构造、设计方案，简介了该装置系统设计、工作原理，详细分析了以PIC16F72单片机为控制单元硬件电路设计以及实物设计。对时钟显示及定期控制软件设计，进行实验验证，证明了系统方案可行性。
实验成果表白，立式冷冻箱时间控制器设计可靠，而其显示新颖性往往更能吸引人们眼球，因而该设计有着十分辽阔实用价值和商业前景。

核心词：PIC16F72单片机 时钟控制器 DS1302 24C02

Design of Time Control for Vertical Freezers Based on PIC MCU
Abstract
With the electronic structure of industrial restructuring，the rapid development of the production process，the continuous improvement of people's living standard and the household appliances gradually popular，market is also growing demand for intelligent clock control system.
The intelligent clock control system of this thesis mainly refers to the household appliances of the clock display，timing setting and timer switch. This system is based on PIC16F72 microcontroller core，4 LED digital display time，and used the DS1302 clock chip to complete the basic functions of the real-time clock. Also used the 24C02 to store timing data,to achieve the timing control of vertical freezers. This paper does in-depth analysis and research on time control for vertical freezers，discusses structure and design project of the control system，introduces system design and working principle of the device，and gives detailed analysis of the hardware circuit and physical design based on PIC16F72 MCU used as control unit. The software design is used to experiment with the clock display and timer control，and the result proves feasibility of the schemes.
Experimental results show that design of time control for vertical freezers is reliable. Novelty of the show is easier to attract people's attention，so this design has a very broad practical value and commercial prospects.

Keywords：PIC16F72 MCU；Time control；DS1302；24C02

目 录
1. 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2课题研究意义 1
1.3论文章节安排 2
1.4本章小结 2
2 .系统基本知识概述及开发环境建立 3
2.1 新型绿色电冰箱技术现状及发展方向 3
2.1.1 国内电冰箱现状 3
2.2.2 绿色电冰箱发展趋势 3
2.2 PIC单片机概述 4
2.2.1 PIC单片机简介 4
2.2.2 PIC系列单片机特点 4
2.2.3 PIC16F72单片机引脚及简介 5
2.3 PIC16F72系统开发环境建立 7
2.3.1 MPLAB IDE软件简介 7
2.3.2 烧录器软件简介 8
2.4 编程语言概述 10
2.5 HITECH-PICC 编译器 10
2.6 本章小结 11
3. 时钟控制器硬件设计 12
3.1 系统总体设计框图 12
3.2 控制核心设计 12
3.3 主系统供电电路设计 13
3.3.1 7805概述 13
3.3.2 固定输出双电源电路 14
3.4 时钟系统电路设计 14
3.4.1 惯用时钟日历芯片比较 14
3.4.2 DS1302简介 14
3.4.3 时钟电路设计 15
3.5 定期系统电路设计 16
3.5.1 I2C总线 16
3.5.2 24C02简介 17
3.5.3 24C02硬件电路设计 18
3.6 LED显示电路设计 18
3.6.1 LED动态显示方式 18
3.6.2 LED静态显示方式 19
3.7键盘扫描电路设计 19
3.8 继电器驱动电路设计 20
3.8.1 继电器原理 20
3.8.2 继电器驱动电路 21
3.9 本章小结 21
4. 时钟控制器软件设计 22
4.1系统软件总体设计及流程图 22
4.2 DS1302时钟读写软件设计 22
4.2.1 DS1302控制字和读写时序阐明 22
4.2.2 DS1302片内寄存器 24
4.2.3 DS1302读写流程图 25
4.3 24C02存储数据软件设计 26
4.4 LED显示电路软件设计 29
4.5 键盘扫描软件设计 29
4.6 继电器驱动软件设计 31
4.7 本章小结 31
5. 系统调试 32
5.1 系统设计实物图 32
5.2 硬件调试 33
5.2.1 单片机基本硬件电路调试 33
5.2.2 LED显示电路调试 33
5.2.3 DS1302电路调试 34
5.3 软件调试 34
5.4 本章小结 34
6. 总结 35
参照文献 36
附 录 37
附录一 总体硬件电路图 37
附录二 系统PCB板图 38
附录三 系统程序 39
道谢 46

1. 绪论
时间是人类生活必不可少重要元素，如果没有时间概念，社会将不会有所发展和进步。从古代水漏、十二天干地支，到日后机械钟表以及当今石英钟，都充分显现出了时间重要，同步也代表着科技进步。致力于时钟控制研究和充分发挥时钟作用，将有着重要意义。
1.1课题研究背景
一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。从古至今，时间是人们生活中不可缺少重要伴侣。如果没有时间概念，社会将停滞不前。从古代奎表、沙漏，到日后机械钟表以及当今电子钟，都充分体现了时间重要性。当代社会人们对时间计量精度规定也越来越高，应用越来越广。因而，运用当今先进科技致力于时钟控制研究将更能更好服务于人们生活。
电子时钟控制重要是运用当代电子技术将时钟电子化、数字化。与老式机械钟相比，具备时钟精准、显示直观、无机械传动装置等长处，因而得到广泛运用。时钟控制广泛用于个人家庭，车站，码头，办公场合，成为人们寻常生活不可少必须品，带来了极大以便。此外，在生活和工业生产中，人们对电子时钟控制功能又提出了诸多规定:报时功能、定期功能、日历、温度显示，这就需要电子时钟控制多功能性。
同步随着微电子技术高速发展，单片机在国民经济个人领域得到了广泛运用。单片机以其体积小、功能全、性价比高等诸多长处，在工业控制、家用电器、通信设备、信息解决、尖端武器等各种测控领域应用中独占鳌头，单片机开发技术已成为电子信息、电气、通信、自动化、机电一体化等专业技术人员必要掌握技术。当前世界上单片机年产量已达十多亿片，普通是当年微解决器产量4～5倍以上。用至少芯片就能实现最强大功能，这是将来电子产品主流方向，它将无可置疑地一步步取代其他同类产品，其数量之大和应用面之广，是其他任何类型计算机所无法比拟。
1.2课题研究意义
单片机技术飞速发展，产品质量越来越好，而成本越来越低，现阶段许多复杂、多用电子器件普遍采用单片机来实现。同步，随着人们生活节奏加快，时钟已成为人们寻常生活中必须品，许多家用电器都带有时钟模块，而人们也不再满足于仅仅具备时钟显示功能时钟对时钟功能规定也越来越全面。单片机以其强大功能成为多功能时钟首选，为电子时钟功能扩展提供了强大支持，实现一物多用，提高电子时钟使用价值。运用单片机智能性，可以便地实现具备智能电子钟设计。单片机均具备时钟振荡系统，运用系统时钟借助微解决器定期器/计数器可实现电子钟功能。然而系统时钟误差较大，电子钟积累误差也也许较大，因此可以通过误差修正软件加以修正，或者在设计中加入高精度时钟日历芯片，以精准时间。此外诸多功能不同单片机是兼容，这就更便于实现产品多功能性。
本设计详细简介了该系统构成和基本工作原理，重点简介了硬件设计思想和软件设计思路，在保证功能齐全，性能良好前提下，最大限度简化电路，减少系统整体成本，提高系统可靠性。
1.3论文章节安排
第一章：重要简介课题研究背景、意义及重要研究内容等。
第二章：重要简介时钟显示及控制办法，PIC16F72单片机基本原理、开发环境、编程语言。
第三章：重要阐述时钟显示及控制系统硬件平台设计，系统硬件整体实现方案，并结合各个元器件和重要模块工作特性进行原理分析。
第四章：重要简介系统软件设计，阐述各功能软件设计流程图及某些核心程序。
第五章：重要阐述时钟显示及控制系统各个模块过程，以及调试过程中浮现各种问题及相应解决办法，并最后完毕所有设计目的。
第六章：重要是对本次设计研究总结，并提出本次设计局限性之处以及此后改进方向。
1.4本章小结
本章是论文绪论某些，一方面简介了时钟显示及控制研究意义以及发展前景，然后对论文章节分布作了简要论述。

2. 系统基本知识概述及开发环境建立
2.1 新型绿色电冰箱技术现状及发展方向
电冰箱已成为国内城乡居民家庭不可缺少必备生活用品。冰箱普及给人们生活带来了加大以便，但同步冰箱制冷工质散逸对臭氧层破坏和温室效应加剧，以及电冰箱广泛普及导致电力消耗过大，资源挥霍等问题不能忽视。因而，人们对电冰箱在人性化、智能化、舒服化方面规定不断提高，这些都规定在冰箱生产中要使用某些新技术和新工艺加以改进。
2.1.1 国内电冰箱现状
1.采用高效节能技术
电冰箱耗电量是广大消费者购买电冰箱是最关怀重要参数之一。国内颁布有关规定：电冰箱电耗要低于国际规定值。因而，节能技术开发已成为电冰箱行业重要日程。
2.采用电子控制技术
将光电技术引入电冰箱设计中，通过设立工作状态选取（如最大制冷、迅速制冷、省电等）、自诊断系统、自动解决与报警（声、光、电）功能，是电冰箱始终处在最佳工作状态，以达到节能目。
3.采用超静音技术
最大限度减少电冰箱运营噪音，始终是各电冰箱厂家追求质量目的之一。
4.具备抗菌功能
近来，市场上推出一种具备抗菌功能电冰箱，这种电冰箱在内箱、门内胆、门内搁架等零件成型时，加入一种具备抗菌功能材料，使上述零件具备抗菌功能。
2.2.2 绿色电冰箱发展趋势
国内冰箱进一步发展基本点一是节能，以真空绝热、变能量和变频技术为主导方向；二是环保，利于回收绿色设计，同步智能化、人性化理念也会体现到产品中去。各宗适合专门场合和用途冰箱将有辽阔前景。在技术研究开发上，应具备一定预见性，能做到“应用一代，储备一代”。
1.向大容量、多门、多温方向发展
随着人们生活节奏加快，人们已逐渐形成一次购买几天甚至一种星期肉类、蔬菜习惯，市场需要大容量、多门、多温电冰箱。
2.向智能化方向发展
新型冰箱中已应用了变频与模糊逻辑控制、箱外显温控温、电脑控温与自动除霜系统、自动解冻、自动制冰、自我诊断、功能切换以及深冷速度智能化技术。
3.向多元化发展
国内地区辽阔，南北气候差别较大，各地区发展不平衡，生活习惯有差别等等，因而电冰箱将向多元化发展。
4.开发新制冷原理电冰箱
各国科学家正竞相寻找从主线上解决CFC制冷剂问题途径，研究开发新制冷原理和比较有前程电冰箱技术，如吸取—扩散式电冰箱、半导体制冷电冰箱、太阳能制冷电冰箱、磁制冷电冰箱等。
2.2 PIC单片机概述
2.2.1 PIC单片机简介
PIC（Periphery Interface Chip）单片机是美国Microchip公司生产PIC系列单片机。PIC系列单片机硬件系统设计简洁，指令系统设计精炼。在所有单片机品种中，PIC具备性能完善、功能强大、学习容易、开发应用以便、人机界面和谐等突出长处。
8位PIC单片机内部构造以强大RISC内核为基本，通过不同产品系列为通顾客提供6个引脚到100个引脚灵活选取空间。
2.2.2 PIC系列单片机特点
（1）采用了指令总线和数据总线分离哈佛构造
PIC系列单片机哈佛总线构造彻底将芯片内部指令总线和数据总线分离，为采用不同字节宽度及有效扩展指令字长度奠定了技术基本。
该构造为实现指令提取和执行“流水作业”提供构造保证，即在执行一条指令同步又协同解决下一条指令取指令操作。两总线分离，也为PIC单片机实现所有指令单字节化和单周期化创造条件，从而大大提高了CPU执行指令速度和工作效率。普通人们，常说PIC单片机一种指令周期就能执行一条指令，如果深究指令微观执行过程，则应清晰地结识到一条指令分为取指令过程和执行过程两个环节，事实上执行一条指令需要两个指令周期。
（2）RISC技术
PIC系列单片机指令系统采用精减指令RISC技术，以控制逻辑为主设计理念。此外，PIC系列单片机所有采用单字节指令，执行速度较高。
（3）PIC系列单片机指令系统具备寻址方式简朴和代码压缩率高等长处。PIC系列单片机寻址方式有4种，即寄存器间接寻址、及时数寻址、直接寻址和位寻址。PIC系列单片机能有效运用存储器空间，1KB程序存储器空间可存储多达1024条指令，而MCS-51系列仅能存储500多条指令。
（4）驱动能力强
PIC系列单片机每个输出引脚可以驱动20-25mA负载，既能高电平直接驱动LED，光电耦合器，小型继电器，也可以低电平驱动，这样大大简化了控制电路。
（5）同步串行数据传送方式
在PIC系列单片机中，有些型号具备同步串行数据传播功能，如PIC16F72，可以满足IIC(积极/从动)和SPI（主控）总线规定。
2.2.3 PIC16F72单片机引脚及简介
PIC16F722单片机引脚如图2-1所示：

图2-1 PIC16F72引脚分派图
PIC16F72该单片机有28个引脚，去掉电源、复位、振荡器等，共有22个可复用IO口，其中第13脚是CCP1输出口，可输出最大辨别率达10BIT可调PWM信号，另有AN0-AN4共5路AD模数转换输入口，可提供检测外部电路电压，一种外部中断输入脚，可解决突发事件。
各引脚应用如下：
（1）MCLR复位/烧写高压输入两用口。
（2）模仿/数字量输入口：放大后电流信号输入口，单片机将此信号进行A-D转换后通过运算来控制PWM输出，使电流不致过大而烧毁功率管。正常运转时电压应在0-1.5V左右。
（3）模仿/数字量输入口：电源电压经分压后输入口，单片机将此信号进行A-D转换后判断电池电压与否过低，如果低则切断输出以保护电池，避免电池因过放电而损坏。正常时电压应在3V以上。
（4）模仿/数字量输入口：线性霍尔构成手柄调速电压输入口，单片机依照此电压高低来控制输出给电机总功率，从而达到调节速度目。
（5）模仿/数字量输入口：刹车信号电压输入口。可以使用AD转换器判断，或依照电平高低判断，平时该脚为高电平，当有刹车信号输入时，该脚变成低电平，单片机收到该信号后切断给电机供电，以减少不必要损耗。
（6）数字量输入口：1+1助力脉冲信号输入口，当骑行者踏动踏板使车前行时，该口会收到齿轮传感器发出脉冲信号，该信号被单片机接受到后会给电机输出一定功率以协助骑行者更轻松地往前走。
（7）模仿/数字量输入口：由于电机位置传感器排列办法不同，该口电平高低决定适合于哪种电机。
（8）单片机电源地。
（9）单片机外接振荡器输入脚。
（10）单片机外接振荡器反馈输出脚。
（11）数字输入口：功能开关1。
（12）数字输入口：功能开关2。
（13）数字输出口：PWM调制信号输出脚，速度或电流由其输出脉冲占空比宽度控制。
（14）数字输入口：功能开关3。
（15）、（16）、（17）数字输入口：电机转子位置传感器信号输入口，单片机依照其信号变化决定让电机相应绕组通电，从而使电机始终向需要方向转动。
（18）数字输出口：该口控制一种LED批示灯，大某些厂商都将该批示灯用作故障状况显示，当控制器有重大故障时该批示灯闪烁不同次数表达不同故障类型以以便生产、维修。
（19）单片机电源地。
（20）单片机电源正。上限是5.5V。
（21）数字输入口：外部中断输入，当电流由于意外因素突然增大而不在控制范畴时，该口有低电平脉冲输入。单片机收到此信号时产生中断，关闭电机输出，从而保护重要器件不致损坏或故障不再扩大。
（22）数字输出口：同步续流控制端，当电流比较大时，该口输出低电平，控制其后逻辑电路，使同步续流功能启动。
（23）～（28）数字输出口：是功率管逻辑开关，单片机依照电机转子位置传感器信号，由这里输出三相交流信号控制功率MOSFET开关导通和关闭，使电机正常运转。
2.3 PIC16F72系统开发环境建立
2.3.1 MPLAB IDE软件简介
Microchip公司为PIC系列单片机配备了功能强大、基于Windows、易学易用软件集成开发环境MPLAB IDE。其操作界面如图2-2所示，开发环境可以使人们在自己微机系统上，对PIC系列单片机进行程序创立、录入、编辑以及汇编，还能以便而灵活地实现程序模仿运营和动态调试，可以对实际应用系统进行在线仿真和功能模块开发。
应用MPLAB IDE进行软件仿真开发重要环节为：1.编写源程序并保存；2.创立项目；3.编译项目；4.调试应用程序。

图2-2 MPLAB IDE操作界面
2.3.2 烧录器软件简介
1.PStar V6编程器简介
PStar V6编程器（如图2-3），是生产公司依托近年来制造Microchip PIC单片机专用编程器经验，经长时间酝酿和实验开发出来新一代高性能PIC单片机开发工具，从94年国内第一台全系列PIC编程器 PStar V3.1，到日后行销近年深受顾客夸奖PStar V4.0和 PStar V4.5，比高始终把为顾客提供高性能和高可靠性产品作为她们目的。通过长时间精心设计和开发，PStar V6终于面世了，比其上一代产品PStar V4.5，V6无论是从性能上，还是从使用以便性上，以及外观上，均有了质奔腾！

图2-3 PStar V6烧录器
2.PStar V6编程器特点
（1）支持器件多，涉及PIC12CXX、PIC16C4XX、PIC16C5XX、PIC16C6XX、PIC16C7XX、PIC16C9XX、PIC18CXXX、MCP25XXX以及FLASH系列16FXXX、18FXXX超过100种，是当前市场上支持器件种类最全最多PIC单片机编程器，其中，16C4XX、18FXXX、MCP25XXX系列是其他编程器当前还不支持。
（2）支持全系列串行EEPROM。
（3）通过内置ICSP接口，可以直接支持ICSP（在线路板编程）而无需任何附加装置，顾客可以等电路板焊好后，最后再写入程序，对于FLASH单片机，更是可以完毕在线升级功能。
（4）读写速度比PStar V4.5提高5倍以上，仍保持了高可靠性，写大容量芯片时候可以节约大量时间。
（5）易换式适配器设计，锁紧座和各种表贴适配器可以随意更换。
（6）全中文操作，使用更加得心应手。
3. PStar V6编程器操作界面
PStar V6烧写软件界面操作简朴和谐，如图2-4所示。

图2-4 烧写软件界面
PIC工程师特别是初学PIC朋友们，最麻烦也许是编程器配备位设立，写好一种程序，软件调试所有都正常，可是烧进片子怎么样也运营不正常！几天找不到问题，最后发现是配备位选错了，或编程器配备位选取难于理解。PStar V6编程器就解决了上面问题浮现了，其配备位具备和谐选取界面和中文标记，配备位选项如下图2-5所示：

图2-5 配备位选项
2.4 编程语言概述
汇编语言是一种用文字助记符来表达机器指令符号语言，是最接近机器码一种语言。其重要长处是占用资源少、程序执行效率高。但是不同CPU，其汇编语言也许有所差别，因此不易移植。但汇编语言，一条指令就相应一种机器码，每一步执行什么动作都很清晰，并且程序大小和堆栈调用状况都容易控制，调试起来也比较以便。
在众多程序设计语言中，C语言简洁紧凑，语言表达能力强，其构造化流程控制有助于编制构造良好程序。C语言程序经编译后生成目的程序代码效率高，几乎可以与汇编语言媲美。C语言既具备高档语言使用以便、接近自然语言和数学语言特性，同步也具备对计算机硬件系统良好操纵和控制能力。并且C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了各种高档语言特点，并具备汇编语言功能。C语言有功能丰富库函数、运算速度快、编译效率高、有良好可移植性，并且可以直接实现对系统硬件控制。C语言是一种构造化程序设计语言，支持当前程序设计中广泛采用由顶向下构造化程序设计技术。此外，C语言程序具备完善模块程序构造，从而为软件开发中采用模块化程序设计办法提供了有力保障。用C语言来编写目的系统软件，会大大缩短开发周期，且明显地增长软件可读性，便于改进和扩充，从而研制出规模更大、性能更完备系统。
对于时钟控制系统中单片机，均使用C语言来编写程序，从而简化了程序。程序模块化也使得整个程序变得容易理解，并且构造十分清晰。并且用C语言编写程序有较好可移植性，功能化代码可以很以便地从一种工程移植到另一种工程。C语言编写程序比用汇编语言也更符合思考习惯，可以更专心地考虑算法而不是考虑某些细节问题，这样就减少了开发和调试时间。综上所述，本设计选用C语言作为单片机设计语言。
2.5 HITECH-PICC 编译器
用C语言来开发单片机系统软件最大好处是编写代码效率高、软件调试直观、维护升级以便、代码重复运用率高、便于跨平台代码移植等等，因而C 语言编程在单片机系统设计中已得到越来越广泛运用。针对PIC单片机软件开发，同样可以用C 语言实 现。但在单片机上用C语言写程序和在PC机上写程序绝对不能简朴等同。当前PC 机资源十分丰富，运算能力强大，因而程序员在写PC机应用程序时几乎不用关怀编译后可执行代码在运营过程中需要占用多少系统资源，也基本不用紧张运营效率有多高。写单片机C 程序最核心一点是单片机内资源非常有限，控制实时性规定又很高，因而，如果没有对单片机体系构造和硬件资源作详尽理解，是无法写出高质量实用C语言程序。Microchip 公司自己没有针对中低档系列PIC单片机C语言编译器，但诸多专业第三方公司有众多支持PIC单片机C语言编译器提供，常用有HITECH、CCS、IAR、ByteCraft 等公司。其中笔者最惯用是HITECH 公司PICC编译器，它稳定可靠，编译生成代码效率高，在用PIC单片机进行系统设计和开发工程师群体中得到广泛承认。
PICC 编译器可以直接挂接在MPLAB-IDE 集成开发平台下，实现一体化编译连接和原代码调试。使用MPLAB-IDE内调试工具ICE、ICD2和软件模仿器都可以实现原代码级程序调试，非常以便。
一方面必要在你计算机中安装PICC编译器，无论是完全版还是学习版都可和MPLAB-IDE 挂接。在建立项目时可以选取语言工具为“HI-TECH PICC” （如图2-6所示），项目建立完毕后可以加入C或汇编源程序，也可以加入已有库文献或已经编译目的文献。最常用是只加入C源程序。用C语言编程好处是可以实现模块化编程。程序编写者应尽量把互相独立控制任务用各种独立C源程序文献实现，如果程序量较大，普通不要把所有代码写在一种文献内。

图2-6 HI-TECH PICC编译器
2.6 本章小结
本章一方面简介了时钟显示及控制系统有关知识，之后着重对单片机有关知识进行概述，涉及单片机定义、特点、分类、系统构造，接着对开发环境软件特点和用法进行了简介，最后简介了本设计使用编程语言及编译器用法。

3. 时钟控制器硬件设计
3.1 系统总体设计框图
依照功能规定，本时钟控制器设计重要思路是：时钟显示是一种循环过程，系统以单片机PIC16F72为主控器，不断读取实时时钟芯片DS1302提供时间发送LED显示时间采用24小时模式；PIC16F72在单片机不断读取DS1302提供当前时间同步，也要读取存储芯片24C02设定定期时间数据，当达到所设定定期时间时，控制压缩机继电器开始工作一小时，达到制冷效果；当需要调节当前时间或定期时间时，按下相应键进入设立系统设立。总体设计框图如图3-1所示。

图3-1系统总体设计框图
3.2 控制核心设计
该控制系统主控制器采用PIC系列单片机PIC16F72。一种典型单片机最小系统普通由时钟电路、复位电路等某些构成，PIC16F72单片机最小系统电路如图3-2所示。

图3-2 PIC单片机最小系统
（1）时钟电路
单片机内部具备一种高增益反相放大器，用于构成振荡器。普通在引脚OSC1和OSC2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，构造如图3-2中Y1、C6、C8。晶振电路中典型值取4MHz。在正常工作状况下可以采用更高频率晶振，晶振振荡频率直接影响单片机解决速度，频率越大，解决速度越快。
（2）复位电路
单片机最小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统复位操作。上电复位规定接通电源后，自动实现复位操作。手动复位规定在电源接通条件下，在单片机运营期间，用按钮开关操作使单片机复位，其构造如图3-2中所示。上电自动复位通过电容C7充电来实现，当RST脚高电平持续两个机器周期以上就将复位，因此恰当组合RC取值就可以保证可靠复位。普通电容采用10～30uF，电容值越大，需要复位时间越短，电阻采用10k。固然也有其她取法，原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机器周期高电平。
3.3 主系统供电电路设计
在任何单片机系统中，都离不开电源。电源设计好坏关系到系统安全运营与否、抗干扰能力强弱等。本设计主系统需要提供两类电源，涉及DC12V和DC5V。12V为继电器提供电压，5V为单片机提供电源。
在单片机系统电源中，惯用三端稳压IC作为稳压芯片，它具备价格低，抗干扰能力强等长处，在电子产品中应用广泛。
3.3.1 7805概述
惯用三端稳压集成电路有正电压输出78××系列和负电压输出79××系列。三端IC是指这种芯片只有3根引脚，分别是输入端、接地端和输出端。用78/79系列芯片构成稳压电源所需外围元件很少，芯片内部尚有过流、过热、及调节管保护电路，使用起来可靠、以便。该系列集成稳压IC型号中78或79背面数字代表该三端集成稳压电路输出电压，如7805表达输出电压为+5V，7909表达输出电压为-9V。
普通三端集成稳压电路最小输入/输出电压差约为2V，如果输入电压不大于输出电压加上此值则不能输出稳定电压，普通应是电压差保持在3～5V，即经变压器，二极管整流桥电容器滤波后偶电压应比稳压值高3～5V。本设计经变压器降压后电压为12V，符合应用条件。
在实际应用中，应依照所用功率大小，在三端集成稳压芯片上安装足够大散热片。如果使用功率小，可以不装散热器。
3.3.2 固定输出双电源电路
图3-3是一种典型用变压器降压，以7805为芯片+12V,+5V电源。图中电容C1、C2为电解电容，依照负载大小来拟定，从理论上将电容越大，输出电压越稳定。C1、C2耐压值至少在25V以上，而C3、C4耐压值在9V以上即可。注意该电路要有接地。

图3-3 主系统供电电路图
3.4 时钟系统电路设计
3.4.1 惯用时钟日历芯片比较
在电子时钟设计中，惯用实时时钟芯片有DS12887、DS1216、DS1643、DS1302。每种芯片重要时钟功能基本相似，只是在引脚数量、备用电池安装方式、计时精度和扩展功能等方面略有不同。DS12887与DS1216芯片均有内嵌式锂电池作为备用电池；X1203引脚少，没有嵌入式锂电池，跟DS1302芯片功能相似，只是相比较之下，X1203与PIC16F72搭配使用时占用I/O口较多。DS1643为带有全功能实时时钟8K×8非易失性SRAM，集成了非易失性SRAM、实时时钟、晶振、电源掉电控制电路和锂电池电源，BCD码表达年、月、日、星期、时、分、秒，带闰年补偿。同样，DS1643拥有28只管脚，硬件连接起来占用微解决器I/O口较多，不以便系统功能拓展和维护。故而从性价比和货源上考虑，本设计采用实时时钟日历芯片DS1302。
3.4.2 DS1302简介
DS1302是美国DALLAS公司推出一种高性能、低功耗实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送各种字节时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一种月小与31天时可以自动调节，且具备闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设立备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电能力。DS1302外部引脚分派如图3-4所示。DS1302用于数据记录，特别是对某些具备特殊意义数据点记录上，能实现数据与浮现该数据时间同步记录，因而广泛应用于测量系统中。

图3-4 DS1302外部引脚分派
各引脚功能为：
Vcc1：主电源；Vcc2：备份电源。当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2< Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。
SCLK：串行时钟输入，控制数据输入与输出；
I/O：三线接口时双向数据线；
CE：输入信号，在读、写数据期间，必要为高。该引脚有两个功能：第一，CE开始控制字访问移位寄存器控制逻辑；另一方面，CE提供结束单字节或多字节数据传播办法。
3.4.3 时钟电路设计
系统时钟应用了实时时钟日历芯片DS1302，其连接如图3-5。该硬件电路设计简朴，抗干扰能力强。
如图3-5，PIC16F72单片机RA0直接接DS1302RST端，上电后，PIC16F72RA0脚自动输出高电平。RA1作为串行时钟接口，RB7作为时钟数据I/O。DS1302采用双电源供电，平时由+5V电源供电，当+5V掉电之后，由图中BT1（+3V备用电池）供电。特别需要注意X1和X2两端连接晶振Y2，该晶振频率为32.768KHz。

图3-5 系统时钟电路
3.5 定期系统电路设计
3.5.1 I2C总线
在当代电子系统中，有为数众多IC需要进行互相之间以及与外界通信。为了提供硬件 效率和简化电路设计，PHILIPS开发了一种用于内部IC控制简朴双向两线串行总线I2C。I2C总线支持任何一种IC制造工艺，并且PHILIPS和其她厂商提供了种类非常丰富I2C兼容芯片。作为一种专利控制总线，I2C已经成为世界性工业原则。
1. I2C总线特点及工作原理
I2C总线（Inter Integrated Circuit Bus）：是Philips公司推出串行总线原则（为二线制）。总线上扩展外围器件及外设接口通过总线寻址，是具备总线仲裁和高低速设备同步等功能高性能多主机总线。
I2C总线特点：构成系统构造简朴，占用空间小，芯片管脚数量少，无需片选信号，价格低。容许若干兼容器件共享总线，应用比较广泛。总线长度可达7.6m，传送速度可达400kbps，原则速率为100kbps。支持各种组件。支持多主控器件（某时刻只能有一种主控器件）。I2C总线上所有设备SDA，SCL引脚必要外接上拉电阻。所有挂接在I2C总线上器件和接口电路都应具备I2C总线接口，且所有SDA/SCL同名端相连。总线上所有器件要依托SDA发送地址信号寻址，不需要片选线。
2. I2C总线工作原理
典型I2C总线系统构造，如图3-6所示。I2C总线上可挂接各种器件，其中每个器件都支持I2C总线通信合同。I2C合同规定了SCL和SDA信号有占用或释放两种状态。如果一种期间占用总线，就通过SCL输低电平将其拉低；如果期间释放总线，则将自己SCL和SDA信号线变成输入高阻状态，使总线上浮现高电平。为了此状态下总线上电平拟定，必要在总线上外接上拉电阻。当其她主机检测到总线为高电平时，则总线处在空闲状态，方可占用总线进行数据传播。因而，设计I2C总线时，SCL和SDA上拉电阻必要存在。

图3-6 典型I2C总线系统构造
3.5.2 24C02简介
1．24C02特性
l 与400KHz I2C总线兼容。
l 1.8到6.0伏工作电压范畴。
l 低功耗CMOS技术。
l 1,000,000编程/擦除周期。
l 可保存数据1。
l 8 脚DIP SOIC或TSSOP封装。
l 温度范畴：商业级工业级和汽车级。
2. 24C02引脚分派及功能
24C02是一种2K位串行CMOS EEPROM，内部具有256个8位字节，CATALYST公司先进CMOS技术实质上减少了器件功耗，24C02有一种16字节页写缓冲器，该器件通过I2C总线接口进行操作，有一种专门写保护功能。24C02外部引脚封装如图3-7所示。

图3-7 24C02引脚分派图
24C02各个引脚功能如表3-1所示。
表3-1 24C02各引脚功能
引脚序号
引脚名称
功能
1
A0
从机地址配备信号1
2
A1
从机地址配备信号2
3
A2
从机地址配备信号3
4
GND
接地
5
SDA
I2C数据线
6
SCL
I2C时钟线
7
WP
写保护引