【正文】 ）說明書 2 沙從一個(gè)容器滴漏到另一個(gè)容器的數(shù)量來計(jì)量時(shí)間的。 亨萊茵制成了第一塊懷表，但它只有時(shí)針而沒有分針和秒針，懷表和鐘的結(jié)構(gòu)其實(shí)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(dòng)，從而擺脫了傳統(tǒng)的鐘擺，它靠小巧的“體形”，輕松進(jìn)入人們的口袋。 18~19 世紀(jì)，鐘表制造業(yè)已逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)， 并達(dá)到相當(dāng)高的水平。 在我 國(guó)，東漢元初四年張衡發(fā)明了世界第一架“水運(yùn)渾象”，此后唐高僧一行等人又在此基礎(chǔ)上借鑒改進(jìn)發(fā)明了“水運(yùn)渾天儀”、“水運(yùn)儀象臺(tái)”。 19 世紀(jì)末期，我國(guó)造鐘工藝達(dá)到了一個(gè)嶄新的水平， 1875 年由上?！懊览A”作坊制造的南京鐘以造型古樸典雅、民族風(fēng)格鮮明和報(bào)時(shí)清脆、走時(shí)準(zhǔn)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(jìn)，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(jì)的智能電子時(shí)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(jì)出各種功能齊全、使用方便的多功能時(shí)鐘，使其應(yīng)用范圍更廣 ，實(shí)用價(jià)值更高。目前，一個(gè)學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機(jī)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(jì)，主要介紹了硬件的電路圖，各模塊電路的設(shè)計(jì)，硬件元器件的結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)，引腳功能等。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 2 方案設(shè)計(jì) 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(shí)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(jì)時(shí)時(shí)間，顯示部分通過鎖存器和驅(qū)動(dòng)芯片將計(jì)時(shí)時(shí)間送入數(shù)碼管顯示。 圖 21 方案一設(shè)計(jì)框圖 方案二：采用 AT89S51 單片機(jī)作為系統(tǒng)控制單元，通過時(shí)鐘芯片來實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，單片機(jī)負(fù)責(zé)將時(shí)間送入顯示電路顯示。 圖 22 方案二設(shè)計(jì)框圖 綜上所述，本設(shè)計(jì)選用第二種設(shè)計(jì)方案。 方案二：采用 DS1307 時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘。同時(shí)， DS1307 芯片內(nèi)部還集成有一定容量、具有掉電保護(hù)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(diǎn)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(jì)中選用液晶顯示器作為顯示單元器件。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如下： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 6 圖 23 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 時(shí)鐘電路 按鍵 設(shè)定打鈴時(shí)間 單片機(jī)控制 顯示電路 打鈴電路 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 7 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件電路圖 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖，本設(shè)計(jì)硬件電路主要由時(shí)鐘電 路、按鍵設(shè)定電路、單片機(jī)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(shí)鐘電路 DS1307 簡(jiǎn)介 DS1307 是 I2C 總線接口的日歷時(shí)鐘芯片，片內(nèi)有 8 個(gè)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(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。時(shí)鐘芯片的 SCL 引腳和 SDA 引腳分別由單片機(jī)的 和 引腳控制，單片機(jī)只需按照 DS1307 的工作時(shí)序來控制 DS1307 即可實(shí)現(xiàn)時(shí)間的寫入和讀取，其中 DS1307 的時(shí)鐘端與數(shù)據(jù)端需外接上拉電阻，本設(shè)計(jì)選用 5 針排阻來充當(dāng)上拉電阻。按功能分，鍵盤有獨(dú)立按鍵和矩陣按鍵之分，獨(dú)立按鍵每一路按鍵就占用單片機(jī)的一個(gè)控制引 腳，單片機(jī)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(rèn)按鍵的行號(hào)和列號(hào)來確定每一路按鍵，利用少的單片機(jī)引腳控制更多的按鍵。因此，在設(shè)計(jì)中必 須考慮到按鍵抖動(dòng)的影響。由于單片機(jī)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(jī)開發(fā)板。 90 年代后期隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品的大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了很大的提高， 32 位機(jī)迅速代替了 16 位機(jī)進(jìn)入 主流市場(chǎng)，傳統(tǒng)的 8 位機(jī)的處理速度也提高了數(shù)百倍，而且價(jià)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(chǔ)器制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管 腳相兼容。 中斷技術(shù)是計(jì)算機(jī)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?yàn)橛辛恕爸袛唷辈攀沟糜?jì)算機(jī)的工作更加靈活、效率更高。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 溢出中斷： TF0 做標(biāo)志，由 輸出； 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 溢出中斷： TF1 做標(biāo)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(shí)，鎖存器必須置 1），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。一般作為擴(kuò)展地址總線的高 8 為使用。 ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)輸出。其頻率為晶振頻率的 1/6，可用作外部定時(shí)或其他觸發(fā)信號(hào)。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN/無效。在與 Flash 并行編程 /校驗(yàn)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(jì)選用內(nèi)部振蕩方式，在 XTAL1 和 XTAL2引腳之間連接一個(gè) 12MHz的晶振，再分別外接 30p 的對(duì)地電容。手動(dòng)復(fù)位是在 RST 引腳設(shè)置按鍵，當(dāng)按鍵按下時(shí)， RST 引腳會(huì)有高電平，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能；上電復(fù)位是在RST 引腳連接一個(gè)電解電容接至電源，再接一個(gè)電阻接地，系統(tǒng)上電時(shí)，電容充電，只要電源的上升時(shí)間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。 本設(shè)計(jì)中顯示電路如圖 36 所示。打鈴時(shí)間到時(shí)，單片機(jī) 引腳置高，三極管 9013 導(dǎo)通，繼而蜂鳴器和 LED 燈導(dǎo)通，實(shí)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(shí) 間時(shí) 間 送 液 晶 顯 示設(shè) 定 定 時(shí) 時(shí) 間判 斷 是 否 到 達(dá)打 鈴 時(shí) 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(jì)（論文）說明書 18 讀取 DS1307 時(shí)間程序設(shè)計(jì) DS1307 中的時(shí)間寄存器地址編碼為 00H07H，而具有掉電保護(hù)的 RAM 寄存器的地址編碼為 08H3FH。由于在初次上電時(shí)，所有寄 存器的狀態(tài)是不確定的，所以在初始化時(shí)必須將寄存器0 中的第 7 位設(shè)為 0。時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)流程：?jiǎn)纹瑱C(jī)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(hào) 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(gè)字節(jié)，每一字節(jié)寫入后 DS1307 內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器加一， DS1307 應(yīng)答）； STOP 信號(hào) 單片機(jī)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(shí) 星期 日期 月 年 控制字 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 19 圖 42 單片機(jī)讀取 DS1307 子程序流程圖 顯示程序設(shè)計(jì) LCD1602 的基本操作時(shí)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(shí) 15ms；寫指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；延時(shí) 5ms；寫指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；延時(shí) 5ms；寫指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)；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(biāo)移動(dòng)設(shè)置；寫指令 0CH，顯示開及光標(biāo)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(jì)（論文）說明書 21 圖 43 LCD1602 寫操作時(shí)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(jì)（論文）說明書 22 按鍵設(shè)定程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)讀取按鍵的方式有 2種：查詢方式和中斷方式。 本設(shè)計(jì)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(gè)數(shù) 元器件名稱 個(gè)數(shù) AT89S51 單片機(jī) 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(zhǔn)備盡量多的導(dǎo)線。 給系統(tǒng)上電，液晶顯示器顯示時(shí)間，利用按鍵，可設(shè)置 定時(shí)時(shí)間和打鈴時(shí)間間隔。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 26 6 總結(jié)與展望 經(jīng)過這段時(shí)間的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。 本設(shè)計(jì)的自動(dòng)打鈴系統(tǒng)還存在不 足和缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在這些方面：雖然系統(tǒng)能夠很好的實(shí)現(xiàn)打鈴的要求，但是能夠設(shè)定的打鈴時(shí)間只有六個(gè)，這是因?yàn)橄虢档途幊虝r(shí)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(kuò)展性不強(qiáng)，后續(xù)的發(fā)展比較困難，制約了系統(tǒng)的升級(jí)，在商品競(jìng)爭(zhēng)中沒什么優(yōu)勢(shì)，需要進(jìn)一步的研究和開發(fā)。同時(shí)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(shí)，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(gè)同學(xué)，因?yàn)樗麄?，我的大學(xué)才不蒼白，因?yàn)樗麄?，我的大學(xué)才精彩，也是因?yàn)樗麄?，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(jì)（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(hào) *****************************************************************************/ 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 34 void iicstart(void) { sclk=0。 sda=0。 sda=0。 sda=1。 count_1++