【正文】 試軟件的界面 ............................................................................ 37 II 綜合調(diào)試 ..................................................................................................................... 43 聯(lián)機(jī)調(diào)試 .......................................................................................................... 43 脫機(jī)調(diào)試 .......................................................................................................... 44 結(jié)束語(yǔ) ...................................................................................................................................... 46 附錄 硬 件實(shí)物圖 .................................................................................................................... 47 致 謝 ........................................................................................................................................ 48 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 49 1 第 1 章 緒 論 課題開(kāi)發(fā)背景 人類最早使用的定時(shí)工具是沙漏或水漏，但在鐘表誕生發(fā)展成熟之后，人們開(kāi)始嘗試使用這種全新的計(jì)時(shí)工具來(lái)改進(jìn)定時(shí)器，達(dá)到準(zhǔn) 確控制時(shí)間的目的。 1876 年，英國(guó)外科醫(yī)生索加取得一項(xiàng)定時(shí)裝置的專利，用來(lái)控制煤氣街燈的開(kāi)關(guān)。它利用機(jī)械鐘帶動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制煤氣閥門(mén) [1]。起初每周上一次發(fā)條， 1918 年使用電鐘計(jì)時(shí)后，就不用上發(fā)條了。 定時(shí)器確實(shí)是一項(xiàng)了不起的發(fā)明，使相當(dāng)多需要人控制時(shí)間的工作變得簡(jiǎn)單了許多。人們甚至將定時(shí)器用在了軍事方面，制成了定時(shí)炸彈，定時(shí)雷管?，F(xiàn)在的不少家用電器都安裝了定時(shí)器來(lái)控制開(kāi)關(guān)或工作時(shí)間 [2]。 目前單片機(jī)滲透到 日常 生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置 ，飛機(jī)上的各種儀表控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。鑒于單片機(jī)有如此廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，基于單片機(jī)的定時(shí)控制器就可以運(yùn)用到 日常 生活的各個(gè)方面，如上下班鈴聲的控制、機(jī)器的開(kāi)停機(jī)時(shí)間控制等等。 為了能夠鞏固以前所學(xué)習(xí)的單片機(jī)原理的有關(guān)知識(shí)，并將其應(yīng)用到實(shí)踐中，培養(yǎng)動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力， 因此選擇了基于單片機(jī)的定時(shí)控制器的設(shè)計(jì)課題。 設(shè)計(jì)要求 （ 1）了解 LCD 圖形顯示器的工作原理及硬件結(jié)構(gòu)； （ 2）熟悉時(shí)鐘芯片的工作原理及接口技術(shù)； （ 3）熟悉 8031 單片機(jī)的工作原理及接口技術(shù)； （ 4）自行設(shè)計(jì)（軟、硬件）、制作和調(diào)試； （ 5）實(shí)現(xiàn)漢字、字母的 LCD 顯示； （ 6）畫(huà)出硬件設(shè)計(jì)圖和軟件流程圖； （ 7）根據(jù)軟硬件設(shè)計(jì)完成硬件制作和軟件調(diào)試； 2 （ 8）實(shí)現(xiàn)每天 4 時(shí)段的定時(shí)控制，通過(guò)軟件可以任意設(shè)置每個(gè)時(shí)間段的起始與結(jié)束時(shí)間。 3 第 2 章 單片機(jī)及液晶顯示模塊 單片機(jī)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主控模塊，液晶是系統(tǒng)顯示的載體 。 本章將介紹單片機(jī)STC89C58RD+的原理及液晶 12232 模塊。 單片機(jī) STC89C58RD+結(jié)構(gòu) STC89C58RD+是宏晶公司生產(chǎn)的低電壓、加密性強(qiáng)、高性能 CMOS8 位單片機(jī)。主要性能特點(diǎn)有 [3]： 1）增強(qiáng)型 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 ,12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 8051 CPU； 2）工作電壓： – V； 3）工作頻率范圍： 0－ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0－ 80MHz,實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz； 4）用戶可用程序空間 32K； 5）片上集成 1280 字節(jié) RAM； 6）通用 I/O 口（ 32）個(gè)，復(fù)位后： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口 ）， P0 口是開(kāi)漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻； 7） EEPROM 功能 ， 看門(mén)狗功能； 8）外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷； 9）共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器 0 可當(dāng)成 2 個(gè) 8 位定時(shí)器使用； 空閑方式停止 CPU的工作，但允許 RAM、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電方式保 存 RAM 中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 引腳定義及功能 STC89C58RD+封裝形式和引腳排列如圖 21 所示。 4 圖 21 STC89C58RD+引腳圖 圖 21 中，各引腳功能如下： ●VCC：電源 ●GND：地 ●P0口： P0 口是一組 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口，是地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě) “1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù) 總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時(shí)， P0 口接受指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)要求外接上拉電阻。 ●P1口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，它的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě) “1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。此外， 和 分別作為定時(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（ ），具體如表 21 所示。 Flash編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。 5 表 21 P1 口第二功能 引腳號(hào) 功能特性 T2(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入 ),時(shí)鐘輸出 T2EX(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 捕獲 /重裝載觸發(fā)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） ●P2口： P2 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě) “1”，通過(guò) 內(nèi)部的上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX ＠ DPTR， A）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX ＠ R1， A）時(shí)， P2 口線上的內(nèi)容（特殊功能寄存器SFR 區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P2亦接受高位地址和其他控制信號(hào)。 ●P3口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。它的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì) P3 口寫(xiě) 入 “1”時(shí)，他們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線，更重要的是它的第二功能，如表 22 所示。 表 22 P3 口的第二功能 端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INT0(外中斷 0) INT1(外中斷 1) T0(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 ) ●RST :復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)， RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 6 看門(mén)狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無(wú)效。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ●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)，即使 不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器， ALE 仍以時(shí)鐘震蕩頻率的1/6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出始終或用于定時(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（ PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元中的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令A(yù)LE 才會(huì)被激活。單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無(wú)效。 ●PSEN：程序存儲(chǔ)允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)STC89C58RD+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)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)不出現(xiàn)。 ●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 狀態(tài)。如 EA 為高電平， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上編程允許電源 VPP。 ●XTAL1：震蕩器反向放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 ●XTAL2：震蕩器反向放大器的輸出端。 復(fù)位電路 復(fù)位電路如圖 22 所示 [4]。 K200R11KR222uFCVCC 圖 22 復(fù)位電路 7 單片機(jī)的外部復(fù)位電路有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種，本設(shè)計(jì)采用的是按鍵手動(dòng)復(fù)位。按復(fù)位鍵后，復(fù)位端通過(guò)電阻與 VCC 電源接通。復(fù)位電路關(guān)系到一個(gè)系統(tǒng)能否可靠地工作，由阻容元件以及門(mén)電路組成的復(fù)位電路在多數(shù)情況下均能良好工作，但是阻容復(fù)位電路的復(fù)位觸發(fā)門(mén)限較難在設(shè)計(jì)時(shí)確定，這與電阻、電容的精度，電源的精度有關(guān)，而且受溫度的影響較大。所以，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的復(fù)位電路不起作用時(shí)，可以適當(dāng)調(diào)整一下電阻、電容的大 小，使復(fù)位高電平能夠持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期。 液晶 12232 模塊 顯示部分采用點(diǎn)陣式液晶 LCD122322，可以顯示漢字和阿拉伯?dāng)?shù)字。 （ 1）該液晶的基本特性如下 [5]： 具有低功耗、供應(yīng)電壓范圍寬等特點(diǎn)； 具有 16mon 和 61segment 輸出，并可外接驅(qū)動(dòng)來(lái)擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)； 具有 2560 位顯示 RAM，即 8084 位； 具有與 68 系列或 80 系列相適配的 MPU 接口，并有專用的指令集，可以完成文本顯示或功能顯示的功能設(shè)置。 （ 2）工作參數(shù) 邏輯工作電壓： LCD 的驅(qū)動(dòng)電壓： 工作溫度： 055℃ （常溫） /20 70℃ (寬溫 ) 保存溫度： 1070℃ 引腳定義及功能說(shuō)明 VDD：邏輯電源正 VSS：邏輯電源地 V0： LCD 驅(qū)動(dòng)電源 A0： 數(shù)據(jù)指令選擇。高電平：表示出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的是數(shù)據(jù)；低電平：表示出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的是指令或讀書(shū)的狀態(tài)。 CS1/CS2：讀寫(xiě)使能，對(duì)于 68 系列的 MPU，高電平有效；對(duì)于 80 系列的 MPU，低電平有效。 CL： 外振時(shí)鐘 8 RD： 讀允許，低電平有效 WR： 寫(xiě)允許，高電平有效 D0D7： 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 RES： 復(fù)位端 ， 68 系列的 MPU，上升沿復(fù)位； 80 系列的 MPU，下降沿復(fù)位 LED+/LED ： 背光正極電源，背光負(fù)極電源 12232 引腳如圖 23 所示。 V S S1VDD2V L C D3CL7RD8