【正文】 ）說明書 2 沙從一個容器滴漏到另一個容器的數(shù)量來計量時間的。 亨萊茵制成了第一塊懷表，但它只有時針而沒有分針和秒針，懷表和鐘的結(jié)構(gòu)其實是完全一樣的，所不同的是它利用螺旋彈簧制成的發(fā)條驅(qū)動，從而擺脫了傳統(tǒng)的鐘擺，它靠小巧的“體形”，輕松進入人們的口袋。 18~19 世紀，鐘表制造業(yè)已逐步實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)， 并達到相當高的水平。 在我 國，東漢元初四年張衡發(fā)明了世界第一架“水運渾象”，此后唐高僧一行等人又在此基礎(chǔ)上借鑒改進發(fā)明了“水運渾天儀”、“水運儀象臺”。 19 世紀末期，我國造鐘工藝達到了一個嶄新的水平， 1875 年由上海“美利華”作坊制造的南京鐘以造型古樸典雅、民族風(fēng)格鮮明和報時清脆、走時準確而聞名于海內(nèi)外。 隨著電子行業(yè)技術(shù)的發(fā)展和電子元器件工藝的精進，電子技術(shù)開始應(yīng)用于各行各業(yè)，應(yīng)用電子元器件設(shè)計的智能電子時鐘也開始流行起來，人們利用電子元器件和微控制器，根據(jù)使用要求可以設(shè)計出各種功能齊全、使用方便的多功能時鐘，使其應(yīng)用范圍更廣 ，實用價值更高。目前，一個學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機的高潮正在工廠、學(xué)校及企事業(yè)單位大規(guī)模地興起。 第三章：系統(tǒng)的硬件設(shè)計，主要介紹了硬件的電路圖，各模塊電路的設(shè)計，硬件元器件的結(jié)構(gòu)，特點，引腳功能等。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 4 2 方案設(shè)計 方案比較與選擇 系統(tǒng)方案選擇 方案一：采用數(shù)字電路來搭建，利用 555 時基電路構(gòu)成振蕩器產(chǎn)生 100Hz頻率的振蕩電路，再通過分頻器得到 1Hz頻率，即產(chǎn)生 1 秒計時時間，顯示部分通過鎖存器和驅(qū)動芯片將計時時間送入數(shù)碼管顯示。 圖 21 方案一設(shè)計框圖 方案二：采用 AT89S51 單片機作為系統(tǒng)控制單元，通過時鐘芯片來實現(xiàn)計時功能，單片機負責(zé)將時間送入顯示電路顯示。 圖 22 方案二設(shè)計框圖 綜上所述，本設(shè)計選用第二種設(shè)計方案。 方案二：采用 DS1307 時鐘芯片實現(xiàn)時鐘。同時， DS1307 芯片內(nèi)部還集成有一定容量、具有掉電保護特性的靜態(tài) RAM，可用于保存一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)。常見的七段字符顯示器有半導(dǎo)體數(shù)碼管和液晶顯示器兩種。液晶顯示器最大的優(yōu)點是功耗極小，每平方厘米的功耗在 1uW 以下。 綜上所述，本設(shè)計中選用液晶顯示器作為顯示單元器件。系統(tǒng)設(shè)計框圖如下： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 圖 23 系統(tǒng)設(shè)計框圖 時鐘電路 按鍵 設(shè)定打鈴時間 單片機控制 顯示電路 打鈴電路 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 7 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 硬件電路圖 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計框圖，本設(shè)計硬件電路主要由時鐘電 路、按鍵設(shè)定電路、單片機電路、顯示電路和打鈴電路組成，電路原理圖見附錄一所示。 時鐘電路 DS1307 簡介 DS1307 是 I2C 總線接口的日歷時鐘芯片，片內(nèi)有 8 個特殊寄存器和 56 字節(jié)的非易失性 RAM，是一種低功耗、 BCD 碼的 8 引腳實時時鐘芯片。時鐘芯片的 SCL 引腳和 SDA 引腳分別由單片機的 和 引腳控制，單片機只需按照 DS1307 的工作時序來控制 DS1307 即可實現(xiàn)時間的寫入和讀取，其中 DS1307 的時鐘端與數(shù)據(jù)端需外接上拉電阻，本設(shè)計選用 5 針排阻來充當上拉電阻。按功能分，鍵盤有獨立按鍵和矩陣按鍵之分，獨立按鍵每一路按鍵就占用單片機的一個控制引 腳，單片機直接獲取其信息；矩陣按鍵將按鍵排成由行和列組成的行列式，通過確認按鍵的行號和列號來確定每一路按鍵，利用少的單片機引腳控制更多的按鍵。因此，在設(shè)計中必 須考慮到按鍵抖動的影響。由于單片機在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為使更多的業(yè)內(nèi)人士、學(xué)生和愛好者學(xué)習(xí)掌握這門技術(shù)，產(chǎn)生了單片機開發(fā)板。 90 年代后期隨著消費電子產(chǎn)品的大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了很大的提高， 32 位機迅速代替了 16 位機進入 主流市場，傳統(tǒng)的 8 位機的處理速度也提高了數(shù)百倍，而且價格也降低了很多，得到了廣泛的應(yīng)用。該器件采用 ATMEL 高密度非易失性存儲器制造技術(shù)，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管 腳相兼容。 中斷技術(shù)是計算機中的重要技術(shù)之一，它既和硬件相關(guān)，也和軟件相關(guān)，正因為有了“中斷”才使得計算機的工作更加靈活、效率更高。 定時器 /計數(shù)器 T0 溢出中斷： TF0 做標志，由 輸出； 定時器 /計數(shù)器 T1 溢出中斷： TF1 做標志，由 輸出； 片內(nèi)串行口產(chǎn)生的中斷： RX、 TX。 P1 口（ ～ ）的每一位都可以分別定義為輸入線和輸出線（做輸入時，鎖存器必須置 1），可驅(qū)動 4 個 TTL 負載。一般作為擴展地址總線的高 8 為使用。 ALE/PROG：地址鎖存允許信號輸出。其頻率為晶振頻率的 1/6，可用作外部定時或其他觸發(fā)信號。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN/無效。在與 Flash 并行編程 /校驗期間，該引腳施加 12V 的編程電壓 VPP。電路如圖 35 所示。本設(shè)計選用內(nèi)部振蕩方式，在 XTAL1 和 XTAL2引腳之間連接一個 12MHz的晶振，再分別外接 30p 的對地電容。手動復(fù)位是在 RST 引腳設(shè)置按鍵，當按鍵按下時， RST 引腳會有高電平，即可實現(xiàn)復(fù)位功能；上電復(fù)位是在RST 引腳連接一個電解電容接至電源，再接一個電阻接地，系統(tǒng)上電時，電容充電，只要電源的上升時間不超過 1ms，就可以實現(xiàn)復(fù)位功能。 本設(shè)計中顯示電路如圖 36 所示。打鈴時間到時，單片機 引腳置高，三極管 9013 導(dǎo)通，繼而蜂鳴器和 LED 燈導(dǎo)通，實現(xiàn)蜂鳴和燈亮打鈴功能。 開 始初 始 化讀 取 D S 1 3 0 7 的 時 間時 間 送 液 晶 顯 示設(shè) 定 定 時 時 間判 斷 是 否 到 達打 鈴 時 間蜂 鳴 器 響L E D 燈 亮結(jié) 束NY河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 讀取 DS1307 時間程序設(shè)計 DS1307 中的時間寄存器地址編碼為 00H07H，而具有掉電保護的 RAM 寄存器的地址編碼為 08H3FH。由于在初次上電時，所有寄 存器的狀態(tài)是不確定的，所以在初始化時必須將寄存器0 中的第 7 位設(shè)為 0。時鐘模塊設(shè)計流程：單片機按如下順序?qū)?shù)據(jù)寫入到 DS1307 寄存器或內(nèi)部 RAM 中： START 信號 寫 SLA+W(0xd0)字節(jié)， DS1307 應(yīng)答（ ACK）； 寫 1 字節(jié) 內(nèi)存地址（在以下第四步寫入的第一字節(jié)將存入到 DS1307 內(nèi)該地址處， DS1307 應(yīng)答）； 寫數(shù)據(jù)（可寫多個字節(jié)，每一字節(jié)寫入后 DS1307 內(nèi)部地址計數(shù)器加一， DS1307 應(yīng)答）； STOP 信號 單片機讀取 DS1307 子程序流程圖如圖 42 所示： 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 秒 分 小時 星期 日期 月 年 控制字 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 圖 42 單片機讀取 DS1307 子程序流程圖 顯示程序設(shè)計 LCD1602 的基本操作時序： 讀狀態(tài)：輸入： RS=L， RW=H， E=H；輸出： D0D7=狀態(tài)字。 LCD1602 初始化過程：延時 15ms；寫指令 38H（不檢測忙信號）；延時 5ms；寫指令 38H（不檢測忙信號）；延時 5ms；寫指令 38H（不檢測忙信號）；以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號；寫指令 38H，顯示模式設(shè)置；寫指令 08H，顯示關(guān)閉；寫指令 01H，顯示清屏；寫指令 06H，顯示光標移動設(shè)置；寫指令 0CH，顯示開及光標設(shè)置。 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 0A 0B 0C 0D 0E 0F 10 ?? 27 4A 4B 4C 4D 4E 4F 50 ?? 67 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 21 圖 43 LCD1602 寫操作時序 向 LCD1602 寫數(shù)據(jù)程序子程序流程圖如圖 44所示： 圖 44 向 LCD1602 寫數(shù)據(jù)程序子程序流程圖 初 始 化 L C D讀 取 要 顯 示 的 數(shù) 據(jù)將 相 應(yīng) 數(shù) 據(jù) 寫 入 L C D是 否 寫 入 完 成 ？L C D 相 應(yīng) 位 正 常 顯 示返 回NY開 始河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 22 按鍵設(shè)定程序設(shè)計 單片機讀取按鍵的方式有 2種：查詢方式和中斷方式。 本設(shè)計選用查詢方式處理按鍵設(shè)定程序。 表 51 元件清單 元器件名稱 個數(shù) 元器件名稱 個數(shù) AT89S51 單片機 1 DS1307 1 LCD1602 1 晶振 1 1N4148 二極管 1 電阻 2 9013 三極管 1 蜂鳴器 1 發(fā)光二極管 1 12MHz晶振 1 22P 電容 2 10U 電解電容 1 10K 電阻 2 10K 電位器 1 47Ω電阻 1 按鍵 4 5 針排 阻 1 萬用板 1 調(diào)試過程 制作調(diào)試過程中所用儀器有：數(shù)字萬用表、電烙鐵，焊錫絲、焊錫膏、剝線鉗、尖嘴鉗、圓口鉗、鑷子，吸錫器等，另外準備盡量多的導(dǎo)線。 給系統(tǒng)上電，液晶顯示器顯示時間，利用按鍵，可設(shè)置 定時時間和打鈴時間間隔。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 26 6 總結(jié)與展望 經(jīng)過這段時間的努力，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。 本設(shè)計的自動打鈴系統(tǒng)還存在不 足和缺點，主要表現(xiàn)在這些方面：雖然系統(tǒng)能夠很好的實現(xiàn)打鈴的要求，但是能夠設(shè)定的打鈴時間只有六個，這是因為想降低編程時的難度，在不影響其功能的前提下，降低了要求；還有就是其擴展性不強，后續(xù)的發(fā)展比較困難，制約了系統(tǒng)的升級，在商品競爭中沒什么優(yōu)勢，需要進一步的研究和開發(fā)。同時我還要感謝大學(xué)四年所有教導(dǎo)過我的老師，是他們的諄諄教誨給了我大學(xué)四年的專業(yè)知識，在學(xué)習(xí)的道路上，他們就是我的領(lǐng)路人，真的非常感謝，還要感謝陪伴了我四年的每一個同學(xué)，因為他們，我的大學(xué)才不蒼白，因為他們，我的大學(xué)才精彩，也是因為他們，我的大學(xué)才有意義。 sbit sda=P1^2。 uchar DISP_dw[16]。 uchar D1307[3]。 uchar key_board_t。 /********************************************/ void delay(uint tt) { 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 31 uchar i。i10。 LCD_RW=1。 result=(bit)(LCD_PORTamp。 } void LCD_Write(uchar dat,uchar type) { uchar i。} if(i99)LCD_NO=1。 _nop_()。 } void LCD_INITIALIZE() { LCD_Write(0x06,LCD_COMMAND)。 LCD_Write(add|0x80,LCD_COMMAND)。 } } void INIT_DISP_up(void) { DISP_up[0]=TBA[D1307[2]4]。:39。 DISP_up[5]=39。0x0f]。 39。 39。 39。 39。 DISP_dw[2]=TBA[save_data[0]]。 DISP_dw[5]=TBA[save_data[2]]。 DISP_dw[8]=39。 DISP_dw[10]=TBA[save_data[4]]。 DISP_dw[13]=TBA[save_data[6]]。 } /*************************************************************************** ** 起始信號 *****************************************************************************/ 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 34 void iicstart(void) { sclk=0。 sda=0。 sda=0。 sda=1。 count_1++