【正文】 示時(shí)間 — 用戶設(shè)定時(shí)間 — 用戶設(shè)定記事本 — 到達(dá)設(shè)定時(shí)間蜂鳴提示。具體流程如下圖 所示。 圖 第 總體方框圖 系統(tǒng)以 AT89C52 單片機(jī)為核心，連接各外部電路完成人機(jī)交互等各功能的控制。系統(tǒng)的總體框圖如下圖 所示。 圖 總體方框圖 電路設(shè)計(jì)部分以單片機(jī)控制電路為核心由時(shí)鐘電路，復(fù)位電路， LCD 顯示電路，電源電路，聲音報(bào)警電路，按鍵電路和 LED 指示電路共同組成鬧鈴萬(wàn)年歷系統(tǒng)電路。 第 方案論證比較 . 主控制器 控制部分是本系統(tǒng)的核心，它接收用戶的輸入完成相應(yīng)的控制邏輯功能，并將當(dāng)前的工作狀態(tài)等信息送顯示部分顯示。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 方案 1 ：采用數(shù)字邏輯芯片 系統(tǒng)有功能設(shè)置、數(shù)據(jù)裝入、定時(shí)、顯示、音響控制多個(gè)功能模塊。各個(gè)狀態(tài)保持或轉(zhuǎn)移的條件依賴(lài)于鍵盤(pán)控制信號(hào)。由于鍵盤(pán)控制信號(hào)繁多，系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)以及相互轉(zhuǎn)移更是復(fù)雜，用純粹的數(shù)字電路或小規(guī)模的可編程邏輯電路實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)有一定的困難，需要用中大規(guī)模的可編程邏輯電路。這樣，系統(tǒng)的成本就會(huì)急劇上升〔相對(duì)于方案二〕。因此，本設(shè)計(jì)并未采用這種方案。 方案 2 ：采用單片機(jī)作為整個(gè)控制系統(tǒng)的 核心 我們的設(shè)計(jì)采用了 AT89S52 單片機(jī)系統(tǒng)。有 8kb 的 FPEROM 和 256 字節(jié) RAM，可滿足系統(tǒng)編程需要，并且價(jià)格低廉，有更好的性價(jià)比，因此我們采用 AT89S52 單片機(jī)。晶振取 12MHZ。 AT89S52 不需要專(zhuān)門(mén)編程器燒寫(xiě)程序，因此我們選擇了 AT89S52 單片機(jī)系統(tǒng)。 綜合考慮以上因素，我們采用了方案二。 . 時(shí)鐘電路部分方案 方案 1：采用傳統(tǒng)的機(jī)械式定時(shí) 定時(shí)時(shí)間通過(guò)機(jī)械按鈕控制。該方案操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)定時(shí)間只要旋鈕轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置即可。但由于機(jī)械式定時(shí)容易磨損，定時(shí)精度低，也不能實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的功能。特別 是一些人性化的界面設(shè)計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 方案 2：采用小規(guī)模集成元件定時(shí) 比如用計(jì)數(shù)器 /分頻器，該方法價(jià)格便宜，但是接線復(fù)雜，設(shè)計(jì)也比較困難，對(duì)時(shí)序要求比較高。該方案功能單一，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能。擴(kuò)展麻煩。也不能實(shí)現(xiàn)一些人性化的界面設(shè)計(jì)。 方案 3：采用 MCU 內(nèi)部定時(shí)器 采用單片機(jī)的定時(shí)器定時(shí)。由于當(dāng)前市場(chǎng)上的單片機(jī)都內(nèi)含定時(shí)器計(jì)數(shù)器，所以用單片機(jī)定時(shí)比較方便。另外，單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜功能，能夠設(shè)計(jì)出友好的人機(jī)界面接口，價(jià)格也比較便宜。但是單片機(jī)定時(shí)并不是很精準(zhǔn)，而且掉電后會(huì)丟失時(shí)間。 方案 4：使用專(zhuān)用時(shí) 鐘 芯片 使用微控制器控制專(zhuān)用時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)控制，這種方案有著計(jì)時(shí)精度高、控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，而且更易于實(shí)現(xiàn)日期 / 時(shí)間顯示等計(jì)時(shí)擴(kuò)展功能。 在這里我選用的是方案 4，由于方案 4 具有較好的靈活性、較少的電路元器件和較高的性價(jià)比，而且通過(guò)硬件可以精確的記錄時(shí)間，并且可以通過(guò)一節(jié)紐扣電池保證掉電后一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)丟失時(shí)間，完全可以滿足控制需要，所以我們選擇該方案完成設(shè)計(jì)。 . 按鍵部分方案 方案 1 ：采用陣列式鍵盤(pán)。 此類(lèi)鍵盤(pán)是采用行列掃描方式，優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)按鍵較多時(shí)可以降低占用單片機(jī)的 I/O 口數(shù)蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 目，缺點(diǎn)是電路復(fù)雜且會(huì)加大 編程難度。 方案 2 ：采用獨(dú)立式按鍵電路。 每個(gè)鍵單獨(dú)占有一根 I/O 接口線，每個(gè) I/O 口的工作狀態(tài)互不影響，此類(lèi)鍵盤(pán)采用端口直接掃描方式。缺點(diǎn)是當(dāng)按鍵較多時(shí)占用單片機(jī)的 I/O 數(shù)目較多，優(yōu)點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，且編程極其容易。 由于該系統(tǒng)采用了常規(guī)設(shè)計(jì)方式，使用較多的外圍芯片所以 IO 口充足，而且用鍵較少，系統(tǒng)資源足夠用，故采用了方案二。原理圖如圖 所示。 圖 . 顯示部分方案 方案 1 ：采用數(shù)碼管顯示： 該方案控制最簡(jiǎn)單，可以通過(guò)設(shè)置完成制作任務(wù)，經(jīng)濟(jì)耐用，但是只能顯示非常有限的符 號(hào)和數(shù)字，顯示不夠直觀、提供信息量少、不易理解等缺點(diǎn)。對(duì)于設(shè)計(jì)中復(fù)雜的顯示功能顯然不能勝任。 方案 2 ：采用液晶顯示： 采用 LCD16O2 液晶顯示屏， 字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，其擁有友好的人機(jī)界面及強(qiáng)大的顯示功能。特別適用于智能控制的可編程人性化顯示。與中文液晶顯示相比，英文液晶顯示其編程更簡(jiǎn)單，因此選擇英文的LCD。而且液晶顯示有功耗低，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，不產(chǎn)生電磁輻射污染等優(yōu)點(diǎn)。 方案 3 ：采用 LED 點(diǎn)陣顯示： LED 點(diǎn)陣顯示雖然能顯示字符和數(shù)字，但顯 示效果不好，且不易編程。 方案 4 ：使用 TFT 材質(zhì) 16K 色或 26 萬(wàn)色彩液晶顯示 TFT 材質(zhì) LCD 現(xiàn)已廣泛用于手機(jī) MP4 等數(shù)碼產(chǎn)品，以及電腦液晶顯示器、液晶電視蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 等。具有色彩艷麗，分辨率高，顯示信息量大等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是功耗稍高，需要高壓驅(qū)動(dòng)，將可能會(huì)將近期新興的 LED 彩色液晶屏逐步取代。本系統(tǒng)顯示信息量不是很大，無(wú)需彩色顯示而增加成本，且其驅(qū)動(dòng)程序復(fù)雜，因此本系統(tǒng)部采用此方案考慮實(shí)用問(wèn)題，故采用方案 2。 . 電源電路設(shè)計(jì) 電源電路在很大程度上決定了一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此電源電路的設(shè)計(jì)在于本系統(tǒng)中也占據(jù)了重要的地位。 方案 1 ：采用半波整流電路 220v 交流電源經(jīng)過(guò)整流濾波后可用得到所需電源電壓，但是電壓不穩(wěn)定，即穩(wěn)定性差。半波整流產(chǎn)生的電源電壓不恒定且具有間隙性，顧在設(shè)計(jì)中不采用。 方案 2 ：采用橋式整流電路 220v 交流電源經(jīng)過(guò)整流濾波后可以得到所需電源電壓 +5v，整流效果好，電壓穩(wěn)定性好， 220v 交流電經(jīng) 12v 變壓器后，經(jīng)橋式整流濾波后得到約 的電源電壓，然后經(jīng)7805 三端穩(wěn)壓器及濾波電容得到電路中所需的 +5v 電源。但由于電路復(fù)雜，顧在設(shè)計(jì)中不采用。 方案 3 ：采用 USB 供電 每臺(tái) PC 都有一個(gè) USB（通用串行總線）端口，它可以為外設(shè)提供 500mA 的 5V+5%供電。帶電源的 USB 集線器也能提供這種供電能力。用 USB 端口可以為外部電路供電，在沒(méi)有其他直流電源的情況下，這種方式很有用。 方案 4 ：采用電池供電 這種方案最為簡(jiǎn)單，方便，通過(guò) 4 個(gè) 5 號(hào)電池的串聯(lián)，來(lái)提供電源所需的電壓，操作方便安全，電路簡(jiǎn)單。 綜合以上情況，為了減小體積和節(jié)約成本，我們選擇了方案 4。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 第 3章 硬件電路設(shè)計(jì) 第 系統(tǒng)所需的硬件介紹 . STC89C52 單片機(jī) STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器器。 STC89C52 單片機(jī)引腳分布如下圖 12345678RST91011121314151617XTL218XTL119GND202122232425262728NA29ALE30EXLD313233343536373839VCC40U1 圖 STC89C52單片機(jī)引腳分布圖 （ 1） P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì) P0 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash 編程時(shí)， P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。 （ 2） P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻 的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P1 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 引腳號(hào)第二功能： 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） （ 3） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P2 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR） 時(shí)， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 （ 4） P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P3 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口 亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用 。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。 端口引腳 第二功能： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 （ 5） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 （ 6） ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。對(duì) FLASH 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) （ PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。 （ 7） PSEN：程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 PSEN 信號(hào)。 （ 8） EA/VPP：外部訪問(wèn)允許，欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 FLASH