【正文】 示時間 — 用戶設(shè)定時間 — 用戶設(shè)定記事本 — 到達(dá)設(shè)定時間蜂鳴提示。具體流程如下圖 所示。 圖 第 總體方框圖 系統(tǒng)以 AT89C52 單片機為核心，連接各外部電路完成人機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)計部分以單片機控制電路為核心由時鐘電路，復(fù)位電路， LCD 顯示電路，電源電路，聲音報警電路，按鍵電路和 LED 指示電路共同組成鬧鈴萬年歷系統(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（論文） 第 6 頁 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、顯示、音響控制多個功能模塊。各個狀態(tài)保持或轉(zhuǎn)移的條件依賴于鍵盤控制信號。由于鍵盤控制信號繁多，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)的成本就會急劇上升〔相對于方案二〕。因此，本設(shè)計并未采用這種方案。 方案 2 ：采用單片機作為整個控制系統(tǒng)的 核心 我們的設(shè)計采用了 AT89S52 單片機系統(tǒng)。有 8kb 的 FPEROM 和 256 字節(jié) RAM，可滿足系統(tǒng)編程需要，并且價格低廉，有更好的性價比，因此我們采用 AT89S52 單片機。晶振取 12MHZ。 AT89S52 不需要專門編程器燒寫程序，因此我們選擇了 AT89S52 單片機系統(tǒng)。 綜合考慮以上因素，我們采用了方案二。 . 時鐘電路部分方案 方案 1：采用傳統(tǒng)的機械式定時 定時時間通過機械按鈕控制。該方案操作簡單，對設(shè)定時間只要旋鈕轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置即可。但由于機械式定時容易磨損，定時精度低，也不能實現(xiàn)一些復(fù)雜的功能。特別 是一些人性化的界面設(shè)計無法實現(xiàn)。 方案 2：采用小規(guī)模集成元件定時 比如用計數(shù)器 /分頻器，該方法價格便宜，但是接線復(fù)雜，設(shè)計也比較困難，對時序要求比較高。該方案功能單一，也無法實現(xiàn)復(fù)雜功能。擴展麻煩。也不能實現(xiàn)一些人性化的界面設(shè)計。 方案 3：采用 MCU 內(nèi)部定時器 采用單片機的定時器定時。由于當(dāng)前市場上的單片機都內(nèi)含定時器計數(shù)器，所以用單片機定時比較方便。另外，單片機能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜功能，能夠設(shè)計出友好的人機界面接口，價格也比較便宜。但是單片機定時并不是很精準(zhǔn)，而且掉電后會丟失時間。 方案 4：使用專用時 鐘 芯片 使用微控制器控制專用時鐘芯片實現(xiàn)計時控制，這種方案有著計時精度高、控制簡單的優(yōu)點，而且更易于實現(xiàn)日期 / 時間顯示等計時擴展功能。 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比，而且通過硬件可以精確的記錄時間，并且可以通過一節(jié)紐扣電池保證掉電后一段時間內(nèi)不會丟失時間，完全可以滿足控制需要，所以我們選擇該方案完成設(shè)計。 . 按鍵部分方案 方案 1 ：采用陣列式鍵盤。 此類鍵盤是采用行列掃描方式，優(yōu)點是當(dāng)按鍵較多時可以降低占用單片機的 I/O 口數(shù)蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 目，缺點是電路復(fù)雜且會加大 編程難度。 方案 2 ：采用獨立式按鍵電路。 每個鍵單獨占有一根 I/O 接口線，每個 I/O 口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。缺點是當(dāng)按鍵較多時占用單片機的 I/O 數(shù)目較多，優(yōu)點是電路設(shè)計簡單，且編程極其容易。 由于該系統(tǒng)采用了常規(guī)設(shè)計方式，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： 該方案控制最簡單，可以通過設(shè)置完成制作任務(wù)，經(jīng)濟耐用，但是只能顯示非常有限的符 號和數(shù)字，顯示不夠直觀、提供信息量少、不易理解等缺點。對于設(shè)計中復(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門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD，其擁有友好的人機界面及強大的顯示功能。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，不產(chǎn)生電磁輻射污染等優(yōu)點。 方案 3 ：采用 LED 點陣顯示： LED 點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 萬色彩液晶顯示 TFT 材質(zhì) LCD 現(xiàn)已廣泛用于手機 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（論文） 第 8 頁 等。具有色彩艷麗，分辨率高，顯示信息量大等優(yōu)點。缺點是功耗稍高，需要高壓驅(qū)動，將可能會將近期新興的 LED 彩色液晶屏逐步取代。本系統(tǒng)顯示信息量不是很大，無需彩色顯示而增加成本，且其驅(qū)動程序復(fù)雜，因此本系統(tǒng)部采用此方案考慮實用問題，故采用方案 2。 . 電源電路設(shè)計 電源電路在很大程度上決定了一個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此電源電路的設(shè)計在于本系統(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)計中不采用。 方案 2 ：采用橋式整流電路 220v 交流電源經(jīng)過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)計中不采用。 方案 3 ：采用 USB 供電 每臺 PC 都有一個 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 這種方案最為簡單，方便，通過 4 個 5 號電池的串聯(lián)，來提供電源所需的電壓，操作方便安全，電路簡單。 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（論文） 第 9 頁 第 3章 硬件電路設(shè)計 第 系統(tǒng)所需的硬件介紹 . STC89C52 單片機 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存儲器器。 STC89C52 單片機引腳分布如下圖 12345678RST91011121314151617XTL218XTL119GND202122232425262728NA29ALE30EXLD313233343536373839VCC40U1 圖 STC89C52單片機引腳分布圖 （ 1） P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， 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， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。 （ 2） P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻 的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，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 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和定時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。 在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 引腳號第二功能： 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） 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 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR） 時， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。 （ 4） P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，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 編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 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 /計數(shù)器 0) T1(定時 /計數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗的控制信號。 （ 5） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復(fù)位。 （ 6） ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， 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 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 FLASH 存儲器編程期間，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（論文） 第 11 頁 （ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ 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，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 （ 7） PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 （ 8） EA/VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（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)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 FLASH