【正文】 端口 32~39 P0 輸出數(shù)據(jù)，控制 1602液晶屏的顯示 LCD顯示模塊設(shè)計 1602 液晶功耗較小可直接與單片機(jī)接口相接，電源直接與電源電路相接 為 +5V，對比度可調(diào)。 本設(shè)計 使用單片機(jī)的 P0 口和 P2口與 1602 進(jìn)行通信。另外 1602有 2行顯示，每行顯示的字符數(shù)為 16個 ， 可以用于顯示字母、數(shù)字、符號等，并具有簡單且功能較強(qiáng)的指令集，可以實現(xiàn)字符顯示、移動、閃爍等功能。 1602 液晶與單片機(jī)接口電路 如 圖 31 所示 ： 時間計算模塊設(shè)計 DS1302 通過三根 I/O 線實現(xiàn)與單片機(jī)的通信， 依靠 3 腳外接的晶振與其內(nèi)部的電圖 31 1602液晶與單片機(jī)接口 7 容配合來產(chǎn)生時鐘脈沖的。當(dāng)外接晶振電路振蕩時， DS1302計時正確；當(dāng)外接晶振電路停振時， DS1302 計時停止。因此 晶振是造成 DS1302 工作不穩(wěn)定的主要因素。因其 功耗很小， 當(dāng) 1 腳的主電源 超過 8腳接的備用電源加 時，由主電源對芯片供電；否則，有備用電源對芯片供電，所以 即使電源掉電后通過 3V的電池仍能維持 芯片 精確走時。 DS1302 與單片機(jī)接口電路 如圖 32所示 ： 圖 32 DS1302與單片機(jī)接口 實時環(huán)境溫度檢測模塊 DS18B20 通過單總線實現(xiàn)與單片機(jī)的通信， 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換，控制都由這根線完成。在使用中 DS18B20 沒有用到 任何外圍元件 ， 可工作在 － 15℃ ～ +100℃ 內(nèi) 。 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 如圖 33所示 ： 圖 33 DS18B20 與單片機(jī)接口 報警模塊 在本設(shè)計中蜂鳴器直接接在單片機(jī) 上。 報 警模塊采用單片機(jī)輸出 的 頻率從而使蜂鳴器發(fā)出聲音 。 方波圖如 圖 34所示： 圖 34 方波圖 8 設(shè)置模塊 設(shè)置模塊采用四個按鍵 K1K4 與 單片機(jī) 、 、 、 ，其中 K1為 設(shè)置模塊的選擇位， K2是增加 鍵， K3是減少鍵， K4為退出按鍵。 獨立按鍵 與單片機(jī)接口 電路如 圖 35所示 ： 圖 35 獨立按鍵與單片機(jī)接口 電源接口部分 采用 USB 接口從電腦接到電源接口中，撥動開關(guān)可控制電路的接通 和關(guān)閉 ， 并 用 一個發(fā)光二極管 作電源 指示。 電源接口如圖 36 所示： 圖 36 電源接口 四、 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件設(shè)計是本設(shè)計的關(guān)鍵，軟件程序編寫的好壞直接影響著系統(tǒng)運(yùn)行情況的良好。 本系統(tǒng)采用具有編寫靈活、移植方便、便于模塊化設(shè)計 的 C 語言 編寫 ，并通過 Proteus 軟件進(jìn)行仿真，完成各種實質(zhì)性功能的設(shè)計。 主函數(shù) 主函數(shù)是程序功能總結(jié)顯示的函數(shù)，其主要顯示的是時間主要部分和當(dāng)前實時時間，當(dāng)按下 按鍵 2 時 1602 顯示當(dāng)前溫度狀態(tài)，并延時 5s，后返回當(dāng)前時間顯示狀態(tài)； 當(dāng)鬧鐘功能打開，實時時間又和鬧鐘時間相等就會 發(fā)出嘀嘀的響聲并且 在液晶屏上 有相應(yīng)的 提 9 示，此時按 按鍵 4 退出； 當(dāng)進(jìn)入設(shè) 置 狀態(tài) 完成后 退出就 回到 當(dāng)前 時間 顯示 狀態(tài)。 主函數(shù)程序框圖如 圖 41所示 ： 圖 41 主函數(shù)程序框圖 設(shè)置模塊 設(shè)置模塊分時間設(shè)置、 鬧鐘設(shè)置 、 最高溫度報警設(shè)置。要先按 下 按鍵 1 才能進(jìn)入設(shè)置模塊，然后 按 下 按鍵 1 進(jìn)入設(shè)置時間模塊； 按鍵 2進(jìn)入最高溫度報警模塊； 按鍵 3進(jìn)入 設(shè)置鬧鐘模塊，最后按 下 按鍵 4退出當(dāng)前狀態(tài)。 設(shè)置 步驟 流程圖 如 圖 42所示 : 顯示歡迎界 面 按 K2？ 顯示時間主要部分 清屏顯示實時時間 設(shè) 置 模 塊 清屏顯示當(dāng)前溫度 清屏顯示時間主要部分 清屏顯示‘ TIME UP’ 清屏顯示時間主要部分 實時 =鬧鐘？ 鬧鐘開？ 報 警 按 K4？ 是 是 是 是 否 否 否 A A 否 初始化 開 始 10 圖 42 設(shè)置步驟流程圖 1602 液晶屏 1602 液晶屏是此設(shè)計的 主要 輸出 部分 ，有 2行顯示，每行 16 個字符，根 據(jù)寫入的位置而顯示，當(dāng)顯示歡迎界面時是流動的，整個屏幕向右移動。 1602LCD 流程圖 如圖 43所示 ： 圖 43 1602LCD流程圖 1602 初始 化 刷新顯示第一行數(shù)據(jù) 刷新顯示第二行數(shù)據(jù) 結(jié) 束 開 始 按 K1？ 進(jìn)入設(shè)置模塊 進(jìn)入時間調(diào)整 按 K2？ 按 K3？ 進(jìn)入高溫報警設(shè)置 按 K4？ 進(jìn)入鬧鐘時間設(shè)置 是 是 是 是 否 否 否 否 A A 按 K1？ 是 否 退 出 開 始 11 軟件原理 圖 軟件原理圖 如附錄圖二所示：這個設(shè)計中， STC89C52RC 主要功能是儲存程序、根據(jù)程序的內(nèi)容對各個端口進(jìn)行判斷并作出相應(yīng)的處理； DS1302 主要功能是控制年，月，日，時，分，秒的顯示效果 。LCD1602 主要功能是將所要顯示的顯示出來； DS18B20 主要功能是控制溫度的顯示效果。 通電后，進(jìn)入歡迎界面，前后延時 ,，后顯示當(dāng)前實時時間，若按下按鍵 1就進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時在按下按鍵 1為設(shè)置時間狀態(tài)，按下 按鍵 2 為設(shè)置最大溫度報警狀態(tài)，按按鍵 3 為設(shè)置鬧鐘狀態(tài)，按下按鍵 4 為退出調(diào)節(jié)狀態(tài)；若按下按鍵 2則是顯示當(dāng)前溫度，5s后自動跳回顯示當(dāng)前實時時間。 五、 系統(tǒng)調(diào)試過程 系統(tǒng)調(diào)試共分為兩大部分：一個是軟件 調(diào)試 ，另一個是硬件 調(diào)試 。其中軟件仿真通過Protues 實現(xiàn) 。硬件部分現(xiàn)在 Protel99SE上設(shè)計出 硬件電路圖，畫出 PCB 圖 ， 然后再制造出實物。 調(diào)試方法采用先分別調(diào)試各單元模塊，調(diào)通后再進(jìn)行整 體 調(diào)試的方法，以提高調(diào)試效率。 先根據(jù)仿真檢測當(dāng)中的元件是否符合電路的設(shè)計， 在 KeilC51 寫入程序并且修改 至編譯正確， 在 將寫好的程序入入到 Protues 軟件 單片機(jī)芯片上 ，進(jìn)行仿真 。 仿真結(jié)果如下所示 ： 圖 a : 顯示實時時間 圖 b: 顯示當(dāng)前溫度 圖 c : 當(dāng)達(dá)到設(shè)置的最高溫度 圖 d: 當(dāng)達(dá)到設(shè)置的鬧鐘時間 圖 e : ,當(dāng)進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài) 圖 f: 當(dāng)調(diào)節(jié)時間 圖 g : 當(dāng)調(diào)節(jié)最高溫度 圖 h: 當(dāng)調(diào)節(jié)鬧鐘 12 根據(jù)仿真后的電路圖進(jìn)行做板，先用萬用表 檢測 各元器件 是否正確，再焊接電路，完成后檢查無誤就將程序用單片機(jī)板下載到芯片上，后把芯片拔下插入實物板上，即可工作。上電后，撥動電源開關(guān)就進(jìn)入歡迎界面 ， 后進(jìn)入當(dāng)前實時時間狀態(tài)，按下按鍵 1 進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時按下按鍵 1為設(shè)置時間狀態(tài) ， 按下按鍵 2為設(shè)置最大溫度報警狀態(tài) ， 按按鍵 3為設(shè)置鬧鐘狀態(tài) ， 按下按鍵 4為退出調(diào)節(jié)狀態(tài) ； 在調(diào)節(jié)狀態(tài)時按鍵 2為對應(yīng)增加鍵，按鍵 3為對應(yīng)減鍵， K4 為退出按鍵； 按下按鍵 2 后 用手捏住 DS18B20 芯片 ，在液晶屏上顯示的溫度有明顯的變化，所以判斷芯片是良好的。 六、 結(jié)論 這次課程設(shè)計達(dá)到了預(yù)期的 90%，有顯示實時時間和實時溫度，但是溫度的顯示不完全正確，在負(fù)數(shù)時有三個溫度值顯示錯誤，時間的設(shè)置邏輯比較啰嗦，沒有做到簡單化。例外還加了歡迎界面、鬧 鐘功能、最高溫度報警功能。 下面從軟件和硬件兩個方面具體說明。 硬件的制作要涉及到 protel 軟件的運(yùn)用，在畫原理圖的時候如果連錯了就直接導(dǎo)致硬件的出錯，所以畫圖的時候要特別注意。到導(dǎo)入 PCB 時也是要特別注意的，布板不當(dāng)也是直接影響實物的制作。對于 電子時鐘的 制作，我們基于小系板來實現(xiàn)，外接 顯示部分的1602LCD 液晶屏、溫度傳感部分 DS18B提供實時時間部分 DS130蜂鳴器、電源接口部分等 。總之，一步步制作下來我們完成的還是比較可觀的。 軟件的編寫上我們出現(xiàn)了較大的困難， 電子時鐘的 程序有些復(fù)雜，一開 始對于我們來說毫無頭緒。后來下了很大的功夫且在老師及同學(xué)的指導(dǎo)下慢慢的進(jìn)入了狀態(tài)。雖然過程出現(xiàn)很多困難，但結(jié)果還是實現(xiàn)了 電子時鐘 的功能 ，不過在顯示 溫度負(fù)數(shù)時有三個數(shù)值顯示錯誤，分別是 16℃ ， 32℃ ， 48℃ ；另外設(shè)置模塊的 邏輯 沒有做到簡單化，在設(shè)置模塊時只能退出本級的設(shè)置，而不能直接退出到當(dāng)前實時時間顯 示狀態(tài)。 七、 遇到的問題及解決方法和總結(jié) 畫的 PCB 板焊盤不夠大，又沒有相應(yīng)大小的磚針，而且在融板過程中出現(xiàn)了差錯，最 13 后導(dǎo)致 PCB 板不完美 . 解決方案： 最終 決定自己用萬能板焊接。 面 由于對 C 語言程序的認(rèn)知不深入，在修改程序時，出現(xiàn)了 以下幾點問題 。 （ 1） 歡迎界面的時間太長。 解決方案 。修改歡迎界面的延時時間。 （ 2） 溫度顯示錯亂，并且在顯示時高位自動補(bǔ)零。 解決方案： 通過修改溫度函數(shù)使其高位的零自動隱藏，但是 溫度在 16， 32， 48 度時仍然會出現(xiàn)錯誤，比實際的溫度高 16度，其余溫度值時 顯示 正確 。 （ 3）秒鐘 調(diào)節(jié)時會自動轉(zhuǎn)零。 解決方案： 把自動轉(zhuǎn)零部分的程序改為秒鐘調(diào)節(jié)功能。 （ 4）進(jìn)入調(diào)節(jié)時間狀態(tài)時字符閃爍以至于看不清楚調(diào)節(jié)的大小。 解決方案：把 1602 的字符閃爍指令改為光標(biāo)指 令。 （ 5）在報警時無聲音。 解決方案：修改報警模塊，利用控制 腳電源的通斷，使蜂鳴器發(fā)出嘀嘀的響聲。 課程設(shè)計的完成，為我 們 的大二下學(xué)期學(xué)習(xí)生活畫下了最后一筆。 在做課程設(shè)計的日子里得到了大量課內(nèi)外的知識鞏固 ， 使得我們的動手能力和專業(yè)技能都有了很大的提高。 讓我們 認(rèn)識到 腳踏實地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)是學(xué)習(xí)的態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我 們 在這次設(shè)計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。在這次設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了 ，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我 們 的同學(xué)。 八、 參考文獻(xiàn) 【 1】 .常敏 .王涵 《 單片機(jī)應(yīng)用程序開發(fā)與實踐 》 P219 【 2】 .江志紅 . 《 51 單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案例精選 》 【 3】 .趙明明、索世文、王守中《 51 單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)手冊 — 指令、模塊、實例》 【 4】 .王守中 .《 51 單片機(jī)開發(fā)入門與典型實例 》 P149 【 5】 .天津銳志單片機(jī)開發(fā)網(wǎng) 14 【 6】 .楊黎 《 基于 C 語音的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與 Proteus 仿真 》 P21 九、 附 錄 儀器與設(shè)備 清單 工 具、設(shè)備和耗材 數(shù)量 電腦 1 臺 KeiluKision4 1 套 軟件 1 套 單片機(jī)實訓(xùn)板 1 塊 杜邦導(dǎo)線 16 條 Protel99SE 1 套 萬用表 1 套 元器件清單 元件名稱 型號 數(shù)量（個） 編號 價格 (元 /個 ) 單片機(jī) STC89C52RC 1 A1 4 液晶 LMD16L 1 Y1 18 芯片 DS1302 1 Y2 3 溫度芯片 DS18B20 1 Y3 13 晶振 12MHZ， 2 JZ1， JZ2 1 瓷片電容 22pF 2 C1,C2 電解電容 22u10uf 1 C3 排阻 10k 1 RP1 按鈕 6*6*5 5 K1~K5 電阻 10k,1k 2 R1,r2 可調(diào)電阻 1k 1 POT1 電池 2 DC 電源插座 1 DY 2 撥動開關(guān) ** 1 KG 發(fā)光二極管 LED 1 LED 蜂鳴器 TMB12A05 1 LB 排針 1* 2(排 ) CON 0 原理圖 （見圖 一 ） PCB圖 （ 見圖 三 ） 實物圖 （見圖四） 操作說明書 a、 正常顯示時按下 K1 進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)， 此時按下 K1為設(shè)置時間狀態(tài) ； 按下 K2 為設(shè)置最大溫度報警狀態(tài) ； 按 K3為設(shè)置鬧鐘狀態(tài) ； 按下 K4 為退出調(diào)節(jié)狀態(tài)；在調(diào)節(jié)狀態(tài)時 K2為對應(yīng)增加鍵， K3 為對應(yīng)減鍵， K4為退出按鍵。 15 b、正常顯示時 按下 K2 顯示