【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)設計 \電路圖 \多功能電子時鐘畢業(yè)設計電路圖 .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)據讀寫 時序 DS1302 的寄存器 DS1302 共有 12 個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數(shù)據位為 BCD 碼形式。 電路設計 系統(tǒng)時鐘應用實時時鐘日歷芯片 DS1302，其連接如圖 35 所示 。 作為串行時鐘接口， 作為時鐘數(shù)據的 I/O。 按照鍵盤與 CPU 的連接方式可分為獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤。由于本設計的電子鐘最多需要 7 個按鍵，若采用矩陣式鍵盤時會有按鍵浪費，故采用的是獨立式鍵盤。液晶顯示器通?？煞譃閮纱箢悾阂活愂屈c陣型，另一類是字符型。其具體引腳圖如圖 37 所示。 因為 1602 識別的是 ASCII 碼，可以用 ASCII 碼直接賦值，在單片機編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 “ A” 。用單片機的 、 、 三個口作為 LCD1602 的控制口，用于控制LCD1602。 口控制上課時間打鈴，由蜂鳴器模擬?？刂票砣?37 所示。 在 主控 電路中，主要是從應用的角度對 STC89C52 單片機 的 內部結構、外部引腳 等進行了介紹，并進行了電路設計； 在 時鐘電路中 采用 DS1302 時鐘芯片，不受系統(tǒng)電源影響； 顯示電路主要介紹了 LCD1602 液晶顯示模塊的結構、字符集等以及電路設計 。在設計中利循環(huán)函數(shù)，對各個模塊進行反復掃描。若有按鍵按下，則先判斷其類型，然后進行相應的操作。第 5 腳 RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀 操作，低電平時進行寫操作。 LCD 顯示讀寫數(shù)據的部分程序如下： write_1602(uchar )//****液晶寫入指令函數(shù) **** { rs=0。 en=1。//數(shù)據 /指令選擇置為數(shù)據 rw=0。 //en 置高電平，為制造下降沿做準備 delay(5)。 按鍵程序設計 按鍵模塊的設計主要體現(xiàn)在對時間設置按鍵，打鈴時間按鍵設定，路燈與教學樓燈開關時間按鍵設定， 上下調整按鍵的設 定 ， 按鍵模塊 子 程序流程圖如圖 43 所示。 輸出程序設計 輸出模塊的設計主要包括定時打鈴程序、教學樓燈路燈的定時開關程序。 表 42 作息時間控制表 時間 事件 動作 設定首時間： 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，轉到下個時間 輸出模塊的另一部分是路燈與教學樓燈的定時點亮與開關。該程序主要實現(xiàn)對 DS1302寫保護、充電，對年、月、日、時、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。結合硬件，從主函數(shù)的具體設計到各個模塊的設計。 軟 件調試 軟件調試是在單片機 C51 編輯軟件 Keil 環(huán)境中進行的。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，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。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 26 圖 51 Vision2 操作界面 Protues 仿真 軟件調試的另一種方式，應用仿真軟件搭建電路的軟件平臺，再導入程序進行仿真調試。該軟件的特點是： 實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結合。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 27 具有強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 為元器件調整工具欄，區(qū)域 ⑦ 為運行工具條。 圖 53 軟件仿真上電后 LCD 顯示 單擊時間調節(jié)鍵后 LCD 顯示 如圖 54 所示。單片機系統(tǒng)的硬件調試和軟件調試是不能分開的，許多硬件錯誤是在軟件調試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。當硬件設計從布線到焊接 安裝完成之后，就開始進入硬件調試階段，調試大體分為以下幾步。應特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯誤，并重點檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據總線和控制總線）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，用替換方法排除錯誤。 排除元器件失效 造成這類錯誤的原因有兩個：一個是元器件本身已損壞 ；另一個是由于安裝錯誤，造成器件燒壞。主要包括錯線、開路、短路?？梢娪布恼{試是基礎，如果硬件調試不通過，軟件設計則是無從做起。 圖 55 開燈時間到 LED 點亮 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 29 硬件調試 在單片機開發(fā)過程中，從硬件設計到軟件設計幾乎是開發(fā)者針對本系統(tǒng)特點親自完成的。在 DEBUG 選項中右欄上 部的下拉菜單選中 Protues VSM Monitir51 Driver； 在 Keil 中編寫程序，生成 HEX 文件，將其導入 Protues 的單片機中，點擊開始，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，提高電子產品開發(fā)效率。 提供軟件調試功能。筆者應用的仿真軟件為 Proteus。在軟件調試過程中要仔細耐心，即便是多寫或少些一兩個字符，都無法編譯成功。目標文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經 L51 連接定位生成絕對目標文 件 (.ABS)。在開發(fā)大型 軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。通過編譯、運行，可以檢查程序錯誤。由于本章的內容是以 C 程序的編寫為主，關系軟件的具體調試，而軟件硬件調試將會在下章具體闡述。 當用多字節(jié)模式進行操作時，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模式還是自動模式，在手動模式下，燈的開關能用之前設定的開關來控制點亮與熄滅，在自動模式下， 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 24 只需讀取 DS1302 中的時間，與設定燈開 關相比較，若時間到了就輸出相應的指令，控制燈的開關。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 23 圖 44 輸出部分流程圖 輸出模塊其中之一是實現(xiàn)學生上課時間的打鈴，由于打鈴時間多繁等原因，將時間表設為三段，即上午、下午、晚上。 在判斷其在按下調整鍵，用于調整各個時間時，可設一個變量，記錄按下的次數(shù)，并分別將數(shù)據調整指向要調整的地方，以便于上下按鍵的調整。 //en 由高變低，產生下降沿，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： 設置 16*2 顯示， 5*7 點陣， 8 位數(shù)據接口 0x01： 清屏 0x0F： 開顯示，顯示光標，光標閃爍 0x08： 只開顯示 0x0e： 開顯示，顯示光標，光標不閃爍 0x0c： 開顯示，不顯示光標 0x06： 地址加一，當寫入數(shù)據的時候光標右移 0x02： return home 地址計數(shù)器 AC=0。//送入數(shù)據 delay(5)。 en=0。 //讀寫選擇置為寫 P0=。第 6 腳 E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 圖 41 主程序流程圖 顯示程序設計 顯示子程序模塊流程圖如圖 42 所示。利用時間比較函 數(shù)，對實時時間與設定時間進行比較，若比較相等，則說明作息時間已到，發(fā)出指令控制電鈴或照明電路的開、關操作。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 19 第 4 章 系統(tǒng)軟件設計 軟件 設計 是本系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，本章采用模塊化的編程方式，根據系統(tǒng)軟件功能要求，系統(tǒng) 由 主程序、鍵盤 輸入服務 程序、顯示子程序組成程序 等 幾個部分組成 。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 18 圖 39 輸出部分原理圖 本章小結 本章介紹了系統(tǒng)硬件電路的設計。發(fā)光二極管，蜂鳴器一端都連接電源。具體設計如圖 38 所示。 電路設計 以單片機的 P0 口作為數(shù)據輸出口，傳送 DS1302 內的時、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 /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 。獨立式鍵盤電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根 I/O 口，在按鍵數(shù)量較多時， I/O 口線浪費較大，且電路結 構復雜。 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 DS1302 芯片計時精確，不受系統(tǒng)電源影響；外接鋰電池，提供