【正文】 9 Jun 20 08 S he e t o f F i l e : C : \ D o c um e nt s a n d S e tt i ng s \ A d m i ni st r a t or \桌面 \常亮畢業(yè)設(shè)計(jì) \電路圖 \多功能電子時(shí)鐘畢業(yè)設(shè)計(jì)電路圖 .ddbD r a w n B y :V C C 11X12X23G N D4V C C 2 8S C L K 7I / O 6R S T 5D S 13 02 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 12 DS1302 的控制字如表 33 所示。 圖 34 DS1302 數(shù)據(jù)讀寫 時(shí)序 DS1302 的寄存器 DS1302 共有 12 個(gè)寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。 電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)時(shí)鐘應(yīng)用實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片 DS1302，其連接如圖 35 所示 。 作為串行時(shí)鐘接口， 作為時(shí)鐘數(shù)據(jù)的 I/O。 按照鍵盤與 CPU 的連接方式可分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。由于本設(shè)計(jì)的電子鐘最多需要 7 個(gè)按鍵，若采用矩陣式鍵盤時(shí)會(huì)有按鍵浪費(fèi)，故采用的是獨(dú)立式鍵盤。液晶顯示器通常可分為兩大類：一類是點(diǎn)陣型，另一類是字符型。其具體引腳圖如圖 37 所示。 因?yàn)?1602 識別的是 ASCII 碼，可以用 ASCII 碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 “ A” 。用單片機(jī)的 、 、 三個(gè)口作為 LCD1602 的控制口，用于控制LCD1602。 口控制上課時(shí)間打鈴，由蜂鳴器模擬。控制表如 37 所示。 在 主控 電路中，主要是從應(yīng)用的角度對 STC89C52 單片機(jī) 的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳 等進(jìn)行了介紹，并進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)； 在 時(shí)鐘電路中 采用 DS1302 時(shí)鐘芯片，不受系統(tǒng)電源影響； 顯示電路主要介紹了 LCD1602 液晶顯示模塊的結(jié)構(gòu)、字符集等以及電路設(shè)計(jì) 。在設(shè)計(jì)中利循環(huán)函數(shù)，對各個(gè)模塊進(jìn)行反復(fù)掃描。若有按鍵按下，則先判斷其類型，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作。第 5 腳 RW 為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀 操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 LCD 顯示讀寫數(shù)據(jù)的部分程序如下： write_1602(uchar )//****液晶寫入指令函數(shù) **** { rs=0。 en=1。//數(shù)據(jù) /指令選擇置為數(shù)據(jù) rw=0。 //en 置高電平，為制造下降沿做準(zhǔn)備 delay(5)。 按鍵程序設(shè)計(jì) 按鍵模塊的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在對時(shí)間設(shè)置按鍵，打鈴時(shí)間按鍵設(shè)定，路燈與教學(xué)樓燈開關(guān)時(shí)間按鍵設(shè)定， 上下調(diào)整按鍵的設(shè) 定 ， 按鍵模塊 子 程序流程圖如圖 43 所示。 輸出程序設(shè)計(jì) 輸出模塊的設(shè)計(jì)主要包括定時(shí)打鈴程序、教學(xué)樓燈路燈的定時(shí)開關(guān)程序。 表 42 作息時(shí)間控制表 時(shí)間 事件 動(dòng)作 設(shè)定首時(shí)間： T1 第一節(jié)課上課鈴 蜂鳴器響，上課 40 分鐘 T1=T1+40 分鐘 第一節(jié)課下課鈴 蜂鳴器響，下課 10 分鐘 T1=T1+10 分鐘 第二節(jié)課上課鈴 蜂鳴器響，上課 40 分鐘 T1=T1+40 分鐘 第二節(jié)課下課鈴 蜂鳴器響，休息 30 分鐘 T1=T1+30 分鐘 第三節(jié)課上課鈴 蜂鳴器響，上課 40 分鐘 T1=T1+40 分鐘 第三節(jié)課下課鈴 蜂鳴器響，下課 10 分鐘 T1=T1+10 分鐘 第四節(jié)課上課鈴 蜂鳴器響，上課 40 分鐘 T1=T1+40 分鐘 第四節(jié)課下課鈴 蜂鳴器響，轉(zhuǎn)到下個(gè)時(shí)間 輸出模塊的另一部分是路燈與教學(xué)樓燈的定時(shí)點(diǎn)亮與開關(guān)。該程序主要實(shí)現(xiàn)對 DS1302寫保護(hù)、充電，對年、月、日、時(shí)、分、秒等寄存器的讀寫操作。如果 DS1302 一直沒有掉電，則不存在此問題。結(jié)合硬件，從主函數(shù)的具體設(shè)計(jì)到各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。 軟 件調(diào)試 軟件調(diào)試是在單片機(jī) C51 編輯軟件 Keil 環(huán)境中進(jìn)行的。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。圖 51為 Vision2 較為全面的操作界面。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 26 圖 51 Vision2 操作界面 Protues 仿真 軟件調(diào)試的另一種方式，應(yīng)用仿真軟件搭建電路的軟件平臺，再導(dǎo)入程序進(jìn)行仿真調(diào)試。該軟件的特點(diǎn)是： 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 27 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。 圖 52 Proteus ISIS 的工作界面 如圖 52 所示，區(qū)域 ① 為菜單及工具欄，區(qū)域 ② 為預(yù)覽區(qū)，區(qū)域 ③ 為元器件瀏覽區(qū)，區(qū)域 ④ 為編輯窗口，區(qū)域 ⑤ 為對象拾取區(qū)，區(qū)域 ⑥ 為元器件調(diào)整工具欄，區(qū)域 ⑦ 為運(yùn)行工具條。 圖 53 軟件仿真上電后 LCD 顯示 單擊時(shí)間調(diào)節(jié)鍵后 LCD 顯示 如圖 54 所示。單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。當(dāng)硬件設(shè)計(jì)從布線到焊接 安裝完成之后，就開始進(jìn)入硬件調(diào)試階段，調(diào)試大體分為以下幾步。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互之間短路或與其它信號線路短路。在保證安裝無誤后，用替換方法排除錯(cuò)誤。 排除元器件失效 造成這類錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：一個(gè)是元器件本身已損壞 ；另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤，造成器件燒壞。主要包括錯(cuò)線、開路、短路。可見硬件的調(diào)試是基礎(chǔ)，如果硬件調(diào)試不通過，軟件設(shè)計(jì)則是無從做起。 圖 55 開燈時(shí)間到 LED 點(diǎn)亮 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 29 硬件調(diào)試 在單片機(jī)開發(fā)過程中，從硬件設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)幾乎是開發(fā)者針對本系統(tǒng)特點(diǎn)親自完成的。在 DEBUG 選項(xiàng)中右欄上 部的下拉菜單選中 Protues VSM Monitir51 Driver； 在 Keil 中編寫程序，生成 HEX 文件，將其導(dǎo)入 Protues 的單片機(jī)中，點(diǎn)擊開始，開始仿真。該系統(tǒng)能夠使從事電路系統(tǒng)開發(fā)的專業(yè)技術(shù)人員加快電路系統(tǒng)的開發(fā)速度，縮短開發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)成本，提高電子產(chǎn)品開發(fā)效率。 提供軟件調(diào)試功能。筆者應(yīng)用的仿真軟件為 Proteus。在軟件調(diào)試過程中要仔細(xì)耐心，即便是多寫或少些一兩個(gè)字符，都無法編譯成功。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對目標(biāo)文 件 (.ABS)。在開發(fā)大型 軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。通過編譯、運(yùn)行，可以檢查程序錯(cuò)誤。由于本章的內(nèi)容是以 C 程序的編寫為主，關(guān)系軟件的具體調(diào)試，而軟件硬件調(diào)試將會(huì)在下章具體闡述。 當(dāng)用多字節(jié)模式進(jìn)行操作時(shí)，必須寫夠 8 字節(jié)。其流程圖如圖 45 所示。它只需要先判斷是手動(dòng)模式還是自動(dòng)模式，在手動(dòng)模式下，燈的開關(guān)能用之前設(shè)定的開關(guān)來控制點(diǎn)亮與熄滅，在自動(dòng)模式下， 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 24 只需讀取 DS1302 中的時(shí)間，與設(shè)定燈開 關(guān)相比較，若時(shí)間到了就輸出相應(yīng)的指令，控制燈的開關(guān)。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 23 圖 44 輸出部分流程圖 輸出模塊其中之一是實(shí)現(xiàn)學(xué)生上課時(shí)間的打鈴，由于打鈴時(shí)間多繁等原因，將時(shí)間表設(shè)為三段，即上午、下午、晚上。 在判斷其在按下調(diào)整鍵，用于調(diào)整各個(gè)時(shí)間時(shí)，可設(shè)一個(gè)變量，記錄按下的次數(shù)，并分別將數(shù)據(jù)調(diào)整指向要調(diào)整的地方，以便于上下按鍵的調(diào)整。 //en 由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令 } LCD1602 的初始化 LCD1602 的初始化代碼主要有以下幾條： 0x38： 設(shè)置 16*2 顯示， 5*7 點(diǎn)陣， 8 位數(shù)據(jù)接口 0x01： 清屏 0x0F： 開顯示，顯示光標(biāo)，光標(biāo)閃爍 0x08： 只開顯示 0x0e： 開顯示，顯示光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍 0x0c： 開顯示，不顯示光標(biāo) 0x06： 地址加一，當(dāng)寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候光標(biāo)右移 0x02： return home 地址計(jì)數(shù)器 AC=0。//送入數(shù)據(jù) delay(5)。 en=0。 //讀寫選擇置為寫 P0=。第 6 腳 E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 圖 41 主程序流程圖 顯示程序設(shè)計(jì) 顯示子程序模塊流程圖如圖 42 所示。利用時(shí)間比較函 數(shù)，對實(shí)時(shí)時(shí)間與設(shè)定時(shí)間進(jìn)行比較，若比較相等，則說明作息時(shí)間已到，發(fā)出指令控制電鈴或照明電路的開、關(guān)操作。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 19 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件 設(shè)計(jì) 是本系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，本章采用模塊化的編程方式，根據(jù)系統(tǒng)軟件功能要求，系統(tǒng) 由 主程序、鍵盤 輸入服務(wù) 程序、顯示子程序組成程序 等 幾個(gè)部分組成 。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 18 圖 39 輸出部分原理圖 本章小結(jié) 本章介紹了系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)。發(fā)光二極管，蜂鳴器一端都連接電源。具體設(shè)計(jì)如圖 38 所示。 電路設(shè)計(jì) 以單片機(jī)的 P0 口作為數(shù)據(jù)輸出口，傳送 DS1302 內(nèi)的時(shí)、分、秒和年月日單元。 表 35 LCD1602 的引腳定義 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀 /寫選擇端（ H/L） 13 D6 Data I/O 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 16 6 E 使能信號 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負(fù)極 1602LCD 控制命令表 1602LCD 寄存器選擇控制表如表 36 所示。目前市面上的字符型液晶絕大多數(shù)是 LCD1602。鍵盤電路如圖 36 所示 。獨(dú)立式鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 I/O 口，在按鍵數(shù)量較多時(shí)， I/O 口線浪費(fèi)較大，且電路結(jié) 構(gòu)復(fù)雜。 特別需要注意 X1 和 X2 兩端連接的晶振 Y1，該晶振頻率為 。同時(shí) DS1302 芯片計(jì)時(shí)精確，不受系統(tǒng)電源影響；外接鋰電池，提供