【正文】 ..................................................... 24 LCD 顯示子程序 .................................................................................................... 25 本章小結(jié) ................................................................................................................. 25 第 5 章 調(diào)試與功能說(shuō)明 ................................................................................................. 26 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)控制系畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 VI 硬件調(diào)試 ................................................................................................................. 26 系統(tǒng)性能測(cè)試與功能說(shuō)明 ..................................................................................... 27 系統(tǒng)時(shí)鐘誤差分析 .......................................................................................... 27 軟件調(diào)試問(wèn)題及解決 ...................................................................................... 29 系統(tǒng) PCB 圖 ........................................................................................................... 30 本章小節(jié) ................................................................................................................. 30 結(jié)論 ..................................................................................................................................... 31 致謝 ..................................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 33 附錄 1… ……………………………………………………………………… ...………… 34 附錄 2………………………………………………………………… ...…………………35南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)控制系畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 第 1 章 緒 論 課題背景 單片機(jī)自 1976 年由 Intel 公司推出 MCS48 開(kāi)始，迄今已有二十多年了。這些廠家生產(chǎn)的芯片是 MCS51 系列的兼容產(chǎn)品，準(zhǔn)確地說(shuō)是與 MCS51 指令系統(tǒng)兼容的單片機(jī)。小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。另外數(shù)字鐘還具備秒表和鬧鐘的功能，且鬧鐘鈴聲可自選，使一款電子鐘具備了多媒體的色彩。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)控制系畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 第 2 章 整體設(shè)計(jì)方案 由于本系統(tǒng)要求具有語(yǔ)音播報(bào)功能，所以需 采用十六位 可處理語(yǔ)音信號(hào)的 單片機(jī) ?？臻e模式下， CPU暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)控制系畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 (2) AT89S51 與 AT89C51 的比較 AT89S51 相對(duì)與 AT89C51 新增加 了 很多功能，性能有了較大提升，價(jià)格基本不變，甚至比 89C51 更低！ AT89S51 具有 ISP 在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫(xiě)單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把 芯片從工作 環(huán)境上拔除，可以在線燒寫(xiě)。比如 805 89C51等產(chǎn)品。首先從程序存儲(chǔ)器中讀出指令，送指令寄存器保存，然后送至指令譯碼器進(jìn)行譯碼，譯碼結(jié)果送定時(shí)控制邏輯電路，由定時(shí)控制邏輯產(chǎn)生各種定時(shí)信號(hào)和控制信號(hào)，再送到單片機(jī)的各個(gè)部件去進(jìn)行相應(yīng)的操作。由于它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有一些差異，故各口的性質(zhì)和功能有一些差異。 在AT89S51 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳中，電源引腳 2 根，晶振引腳 2 根，控制引腳 4 根，可編程輸入輸出引腳 32 根。 表 31 復(fù)位寄存器狀態(tài)表 寄存器 狀態(tài) 寄 存器 狀態(tài) PC 000H TC0N 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0—P3 FFH SCON 00H IP XXX00000H SBUF 不確定 IE OXX00000H PCON 0XXX0000H TMOD 00H (4) 控制引腳 EA 接法 EA/VPP(31 腳 )為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制引腳，當(dāng) EA 為低電位時(shí)單片機(jī)從外部程序存儲(chǔ)器取指令；當(dāng) EA 接高電平時(shí)單片機(jī)從內(nèi) 部程序存儲(chǔ)器取指令。 圖 32 單片機(jī)時(shí)鐘 AT89S51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。 DS1302 與單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送依靠 RST，I/O， SCLK 三根端線即可完成。 各 引腳 的功能見(jiàn)表 33。如果 MCU的 I/O 口資源緊張的話，該模塊也可以只使用 4 位數(shù)據(jù)線 D4－ D7 接口傳送數(shù)據(jù)。 ISD2500 和 1400 語(yǔ)音電路一樣，具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 電源電路 電源電路包括變壓器、橋式整流器、電容和穩(wěn)壓器。為了避免 CPU多次處理按鍵的一次閉合，應(yīng)采用措施消除抖動(dòng)。復(fù)位引腳 RST 通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。 MCU 的組成和特點(diǎn)、專(zhuān)門(mén)的時(shí)鐘芯片和單片機(jī)時(shí)鐘、顯示模塊的構(gòu)建與運(yùn)用、語(yǔ)音芯片的選擇、 2 路電源的設(shè)計(jì)制作。按下數(shù)字“ +” 鍵和數(shù)字“ ”鍵可在當(dāng)前校對(duì)的數(shù)字上相應(yīng)加上 1 或者減去 1。要求每滿 1 秒，則“秒”單元中的內(nèi)容加 1；“秒”單元滿 60，則“分”單元中的內(nèi)容加 1；“分”單元滿 60，則“時(shí)”單元中的內(nèi)容加 1；“時(shí)”單元滿 24，則將時(shí)、分、秒的內(nèi)容全部清零。 //ds1302_write_time()。 while(1) {if((sethour==timereg[4])amp。修改的部分以修改的為準(zhǔn)，沒(méi)有修改的通過(guò)中斷保護(hù)起來(lái)。主功能鍵 SET 是采用循環(huán)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。中斷地址如表 41 所示。 /**************************************************************/ /* 函數(shù)名： BCD_to_INT()； /* 參 數(shù)： 無(wú) /* 功 能：用于將時(shí)間 BCD 碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制碼 /******************************************************************/ void BCD_to_INT() { uchar i。從圖中可以看出， DS1302 的外部電路十分簡(jiǎn)單，惟一外接的元件是 32768Hz 的晶振。 利用輔助電容實(shí)現(xiàn)負(fù)載匹配 的方法來(lái)解決 當(dāng)所選的晶振負(fù)載電容不是 6pF 時(shí)，可以采用增加輔助電容的方法提高或降低 DS1302 振蕩器的電容性負(fù)載，使之與晶體所南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)控制系畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 需的電容值匹配。 以上方法經(jīng)多次使用，證明確實(shí)有效。系統(tǒng)每次調(diào)用定時(shí)中斷程序的過(guò)程中，硬件并沒(méi)有自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)定時(shí)周期，而是在調(diào)用中斷程序以后由軟件置數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。末兩行是根據(jù)前面參數(shù)規(guī)律稍做改動(dòng)得到的 , 與公式（ 52）有一定出入 , 但與個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間已經(jīng)相當(dāng)接近。 系統(tǒng) PCB 圖 圖 53 系統(tǒng) PCB圖 系統(tǒng)通過(guò)調(diào)試成功后制作而成的 PCB，如圖 53 所示。 AT89S51 單片機(jī)最小系統(tǒng)的架構(gòu)與實(shí)驗(yàn)。并附有相關(guān)程序的主要部分。 在設(shè)計(jì)電路的連接圖中出錯(cuò)的主要原因都是接線和芯片的接觸不良以及接線的錯(cuò)誤所引起的 。感謝母校對(duì)我大學(xué)三年來(lái)的照顧，也很感謝老師們的精心教導(dǎo)。為我們踏上社會(huì)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。 例如仿真的連接示意圖中 ， 往往沒(méi)有接高電平的16 腳或 14 腳以及接低電平的 7 腳或 8 腳 ， 因此在實(shí)際的電路連接中往往容易遺漏 。本章介紹了本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)，所有的功能在流程圖里清晰的表現(xiàn)了出來(lái)。 在第二章介紹了系統(tǒng)的整體構(gòu)思方案，有幾個(gè)模塊組成，以及每個(gè)模塊的連接方法 。提醒自己要努力。由表51 的實(shí)驗(yàn)方法，可得參數(shù)優(yōu)化后的計(jì)時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表 52。也就是說(shuō)，每次中斷計(jì)時(shí)的時(shí)間誤差是一個(gè)常數(shù)。若測(cè)得頻率大于 32768Hz，說(shuō)明負(fù)載電容偏小；若測(cè)得頻率小于 32768Hz，說(shuō)明負(fù)載電容偏大。然而，許多人在選用晶振時(shí)僅僅注意了晶振的額定頻率值，而忽視了晶振的負(fù)載電容大小，甚至連許多經(jīng) 銷(xiāo)商也不能提供所售晶振的負(fù)載電容。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)控制系畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 第 5 章 調(diào)試與功能說(shuō)明 硬件調(diào)試 在實(shí)際使用中，我們發(fā)現(xiàn) DS1302 的工作情況不夠穩(wěn)定，主要表現(xiàn)在實(shí)時(shí)時(shí)間的傳送有時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤差，有時(shí)甚至整個(gè)芯片停止工作。 } /************************************************************/ *Function: 定時(shí)器 1 中斷服 務(wù)子程序 *parameter: *Return: *Modify: LCD 顯示子程序 LCD 顯示子程序 可對(duì) DS1302 的時(shí)間進(jìn)行設(shè)置和讀取 DS1302 內(nèi)部的時(shí)間 、 連續(xù)的讀寫(xiě)操作、 RAM 的應(yīng)用 、 充電部分的應(yīng)用 、 寫(xiě)保護(hù)、抗干擾等可以實(shí)現(xiàn)上述功能 。 LCD_write_char(0,timereg[4]%10+0x30)。 } 在時(shí)間修改功能中要用到 1 個(gè)數(shù)字加減的問(wèn)題，把它做成 1 個(gè)子程序，流程如圖43 所示。timereg[6]==0) fspk=1。 LCD_write_string(0,0,Welle to xnkd)。主程序流程框圖如圖 41 所示。秒計(jì)時(shí)是采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)的累積，計(jì)滿 20 次，即得到秒計(jì)時(shí)。 本設(shè)計(jì)有由四個(gè)輕觸按鍵組成的小鍵盤(pán)，這些按鍵可以任意改變當(dāng)前的狀態(tài)。 本章小結(jié) 本章介紹了多功能數(shù)字鐘系統(tǒng)的硬件模塊組成。再按鍵，使按鍵抬起，輸入維高電平時(shí)，表示當(dāng)前執(zhí)行的是日常作息時(shí)間表。閉合和釋放過(guò)程都要經(jīng)過(guò)一定的過(guò)程才能達(dá)到穩(wěn)定，這一過(guò)程是處于高、低電平之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱(chēng)為抖動(dòng)?？梢詽M足本設(shè)計(jì)的要求，但是ISD2500 芯片的價(jià)格比較昂貴，在現(xiàn)有的條件下還不能實(shí)現(xiàn)。 ISD2500 芯片，可以錄放時(shí)間 60 秒。寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，需要下降沿觸發(fā)模塊。 該模塊也可以只用 D4D7 作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)控制系畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 圖 33 DS1302 引腳排列圖 DS1302 的引腳排列如圖 33 所示，各引腳的功能 見(jiàn)表 32。本文用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式。如圖 21 所示電容 C 和電阻 R 構(gòu)成了單片機(jī)上電自動(dòng)復(fù)位電路。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)控制系畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 第 3 章 數(shù)字鐘的硬件設(shè) 計(jì) 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)要正常運(yùn)行，必須具備一定的硬件條件，其中最主要的就是三個(gè)基本條件：（ 1）電源正常；（ 2）時(shí)鐘正常； （ 3）復(fù)位正常。實(shí)際上 P0P3已被歸入特殊功能寄存器之列。 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) AT89S51 單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)主要包括了以下主要部件： (1) 控制器 控制器是單片機(jī)的指揮控制部件，控制器的主要任務(wù)是識(shí)別指令，并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機(jī)各功能部件，從而保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)而協(xié)