【正文】 間等功能。當(dāng)鬧鐘時(shí)間到時(shí)，單片機(jī)通過(guò)蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)聲音 報(bào)警。 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）報(bào)告紙 共 21 頁(yè) 第 4 頁(yè) 第 2 章 開(kāi)發(fā)平臺(tái)及模塊介紹 開(kāi)發(fā)工具 該系統(tǒng)的 硬件 電路圖是由 Proteus 完成的，其主要概述如。 Proteus 提 供了豐富的資源 :（ 1） Proteus 可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有 30 多個(gè)元件庫(kù)。（ 2） Proteus 可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端 、 SPI 調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。（ 3）除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外， Proteus 還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 （ 4） Proteus 可提供的調(diào)試手段 Proteus 提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù) 字信號(hào)。 軟件仿真 :支持當(dāng)前的主流單片機(jī)，如 51 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列、 68000 系列等 。 提供軟件調(diào)試功能 ， 提供豐富的外圍接口器件及其仿真 RAM， ROM，鍵盤(pán)， 馬達(dá) ， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。這樣很接近實(shí)際。在訓(xùn)練學(xué)生時(shí)，可以選擇不同的方案，這樣更利于培養(yǎng)學(xué)生。利用虛擬儀器在仿真過(guò)程中可以測(cè)量外圍電路的特性，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際硬件的調(diào)試能力。 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功 能。 電路功能仿真 :在 Proteus 繪制 好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件： *.HEX，可以在 Proteus 的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程 。 Proteus 不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。 它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度 上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）報(bào)告紙 共 21 頁(yè) 第 5 頁(yè) 路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。 該系統(tǒng)還采用了 Keil uVision3 進(jìn)行編程，其 概述如下。 KEIL(ARM子公司 )嵌入式開(kāi)發(fā)工具專(zhuān)業(yè)制造商 。 KEIL軟件公司的產(chǎn)品包括 C編譯器、宏匯編器、實(shí)時(shí)內(nèi)核、調(diào)試器、模擬器、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境以及 805 251， M7/ARM9/CortexM3和 XC16x/C16x/ST10 系列微控制器仿真開(kāi)發(fā)裝置。 Keil ULINK 的軟件環(huán)境為 Keil uVision 3。 Keil 系列軟件具有良好的調(diào)試界面，優(yōu)秀的編譯效果，豐富的使用資料。使其深受?chē)?guó)內(nèi)嵌入式開(kāi)發(fā)工程師的喜愛(ài)。 嵌入式的微處理器模擬器可以模擬被支持的微處理器設(shè)備 ， 包括指令集、片上外設(shè)、外部激發(fā) 信號(hào)。應(yīng)用程序的變化可以用 μVision3 邏輯分析器顯示 ,可以看到微處理器 pin 碼的變化狀態(tài)和外設(shè)隨著程序變化的狀況。 處理器芯片 采用 AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心。時(shí)鐘功能可以使用液晶顯示時(shí)間、日歷及鬧鈴，有著智能化的人機(jī)界面。由于使用了單片機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)可編程，系統(tǒng)的靈活性大大增加了。另外，本方案可以方便的實(shí)現(xiàn)其他功能的擴(kuò)展。 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。 AT89C2051是一種帶 2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100次。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 LCD 顯示模塊 單片 機(jī)的主要輸出方式 除了 發(fā)光二極管、數(shù)碼管之外，還有一種重要的輸出模式：液晶顯示。液晶顯示正被廣泛應(yīng)用于便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域。 LCD（ Liquid Crystal Display） 液態(tài)晶體顯示器一般不會(huì)單獨(dú)使用，而是將 LCD 面板、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路集成在一個(gè)模塊（ Moulde）上一起使用，簡(jiǎn)稱(chēng) LCM。在單片機(jī)系統(tǒng)中使用液晶顯示模塊具有以下的優(yōu)點(diǎn)。 ? 顯示質(zhì)量高：不同于陰極射線管顯示器 （ CRT） 的不斷刷新亮點(diǎn)，液晶顯示器每畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）報(bào)告紙 共 21 頁(yè) 第 6 頁(yè) 個(gè)點(diǎn)收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，因此畫(huà)面質(zhì)量高，不閃爍。 ? 數(shù)字式接口：液晶顯示器均 為數(shù)字式的，方便和單片機(jī)系統(tǒng)連接。 ? 體積小、重量輕：液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子的方向，使折射率發(fā)送變化，從而達(dá)到顯示的目的。比傳統(tǒng)顯示器要輕便。 ? 功耗?。阂壕э@示器的功耗主要在內(nèi)部電極和驅(qū)動(dòng) IC 上，因而耗電量很小。 本系統(tǒng)采用的是 1602 型的 LCD 顯示模塊 。 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來(lái)的 2 條線是背光電源線 ， VCC(15 腳 )和地線 GND(16腳 )，其控制原理與 14 腳的 LCD 完全一樣 。液晶顯示器如圖 1 所示，引腳功能見(jiàn)表1。 圖 1 液晶顯示器外形 表 1 引腳功能 引腳 符號(hào) 功能說(shuō)明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度 最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 4 RS RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器。 5 R/W R/W 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位（最低位） 8 DB1 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位 9 DB2 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位 10 DB3 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3 位 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）報(bào)告紙 共 21 頁(yè) 第 7 頁(yè) 11 DB4 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位 12 DB5 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位 13 DB6 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位 14 DB7 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7 位（最高位）（也是 busy flag） 15 BLA 背光電源正極 16 BLK 背光電源負(fù)極 時(shí)鐘芯片 PCF8563 實(shí)時(shí)時(shí)鐘選擇 PHILIPS 公司的 PCF8563 芯片實(shí)現(xiàn)，它是一款工業(yè)級(jí)低功耗的 CMOS 實(shí)時(shí)時(shí)鐘／日歷芯片。它提供一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)中斷輸 出和掉電檢測(cè)器，所有的地址和數(shù)據(jù)通過(guò) I2C 總線接口串行傳遞。最大總線速度為 400Kbit/s，每次讀寫(xiě)數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的字地址寄存器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生增量。 PCF8563 是一款性?xún)r(jià)比極高的時(shí)鐘芯片，它已被廣泛用于電表、水表、氣表、電話傳真、機(jī)便攜式儀器等產(chǎn)品上 。 PCF8563 具有以下基本特征： (1) 低工作電流：典型值為 A（ VDD=， Tamb=25℃ 時(shí)）； (2) 400KHz 的 I2C 總線接口（ VDD=～ 時(shí)）； (3) 可編程時(shí)鐘輸出頻率為： ， 1024Hz， 32Hz，