【正文】 . 37 附錄 2 LCD1602 字符顯示表 ............................................................................................ 38 附錄 3 系統(tǒng)實(shí)物圖 ............................................................................................................ 39 基于單片機(jī)的校園作息時(shí)間控制系統(tǒng) 摘要 ： 校園作息時(shí)間控制系統(tǒng)主要用于學(xué)校，對(duì)一些以 24 小時(shí)為周期的開關(guān)量進(jìn)行自動(dòng)控制。 25 Keil C51 19 顯示程序設(shè)計(jì) 15 LCD1602 液晶顯示模塊 13 鍵盤接口電路設(shè)計(jì) 2 第 2 章 方案設(shè)計(jì)與論證 ..................................................................................................... 4 系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想 19 按鍵程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)有輸入鍵盤，用以修改實(shí)時(shí)時(shí)鐘。2 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容與結(jié)構(gòu) 隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展和微電子技術(shù)的進(jìn)步，以 單片微型計(jì)算機(jī) 為代表的處理器 的功能不斷增強(qiáng)，為先進(jìn)的控制算法提供載體，許多高性能的新型機(jī)種應(yīng)運(yùn)而生。按下啟動(dòng)按鈕，控制器開始計(jì)時(shí)工作； (2) 時(shí)間能顯示當(dāng)前的日期及時(shí)間； (3) 可按所設(shè)置的時(shí)間要求打鈴，實(shí)現(xiàn)教學(xué)樓照明、學(xué)生宿舍燈及校園路燈的定時(shí)開關(guān)； (4) 設(shè)置相應(yīng)的手動(dòng)按鈕，使控制器使用更加方便； (5) 周末和假期停止打鈴。 方案二 ： 采用 AVR 單片機(jī)，這是先進(jìn) 的低端單片機(jī)，使用簡(jiǎn)單，有自帶 10 位AD，受外部干擾很小。 所以本設(shè)計(jì)選用 LCD1602 用來(lái)顯示時(shí)間等。 LCD1602 可以顯示 2 行每行 16 個(gè)字符，對(duì)比度可調(diào)、黃綠色背光。它的每一位都可以分別定義為輸入線或輸出線（作為輸入時(shí)，口鎖存器必須置 1），可啟動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位至高位 7，數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序如圖 34 所示 。矩陣式鍵盤適合按鍵較多時(shí)使用。由于 STC89C52 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，所以用 P0 口作為數(shù)據(jù) 輸出時(shí)，需加上拉 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 17 電阻。 主程序設(shè)計(jì) 本軟件設(shè)計(jì)以時(shí)鐘顯示、鍵盤掃描為主程序。//送入數(shù)據(jù) delay(5)。 同時(shí)，在設(shè)計(jì)按鍵函數(shù)時(shí)，要注意消除抖動(dòng)干擾，所以需加上消抖動(dòng)程序。 本章小結(jié) 本章主要介紹了本設(shè)計(jì)軟件程序的具體設(shè)計(jì)。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 Proteus ISIS 的工作界面如圖 52 所示。排除的方法是首先將加工的印制板或者手工焊制的電路板認(rèn)真對(duì)照原理圖，看兩者是否一致。 硬件調(diào)試主要是在搭建好硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上， 利用開發(fā)系統(tǒng)、基本的測(cè)試儀器，通過(guò)執(zhí)行開發(fā)系統(tǒng)有關(guān)的命令或者運(yùn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)試程序來(lái)檢查用戶硬件中存在的故障，對(duì)系統(tǒng) 進(jìn)行功能調(diào)試 。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各 個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision3等軟件。 Keil C51 可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。 圖 45 實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷子程序流程圖 DS1302 每次上電時(shí)自動(dòng)處于暫停狀態(tài)，必須把秒寄存器的位 7 置位 0，時(shí) 鐘才開始計(jì)時(shí)。（此時(shí)地址為 0x80） 光標(biāo)歸原點(diǎn)，但是DDRAM 中斷內(nèi)容不變 0x18： 光標(biāo)和顯示一起向左移動(dòng) 將以上代碼以寫指令的方式寫入就可以都 LCD1602 進(jìn)行初始化設(shè)定： write_1602(0x0c)代表開顯示，不顯示光標(biāo)； write_1602(0x06)代表整屏不移動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移； write_1602(0x01)代表清顯示。 所以，當(dāng)要向 LCD1602 寫數(shù)據(jù)時(shí)，可將 RS 端置 1， RW 端置 0，當(dāng)向 LCD1602 寫指令時(shí)，可將 RS 端置 0， RW 端置 0，同時(shí)給個(gè)使能信號(hào)，即將 E 端先置 1，然后置 0，使之產(chǎn)生一個(gè)高電平跳變成低電平的信號(hào)，允許讀寫。按照原理框圖劃分為 主控模塊、時(shí)鐘模塊、鍵盤接口電路、顯示模塊、輸出控制模塊 等 五 部分。 表 36 寄存器選擇控制表 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 字符集 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存 儲(chǔ)器 (CGROM)已 經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小 寫、常用的符號(hào)和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母 “ A” 的代碼是01000001B(41H)，顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，就能看到字母 “ A” 。 鍵盤接口電路設(shè)計(jì) 根據(jù)功能需要，本時(shí)鐘需要設(shè)置以下功能鍵：時(shí)間設(shè)置鍵，手動(dòng)自動(dòng)模式設(shè)計(jì)鍵，打鈴設(shè)置鍵，路燈與教學(xué)樓燈點(diǎn)亮設(shè)置鍵，路燈與教學(xué)樓燈手動(dòng)點(diǎn)亮鍵，手動(dòng)打鈴鍵，加 1 操作鍵，減 1 操作鍵。 圖 33 DS1302 芯片引腳圖 其引腳功能參照表 32。 EA/VPP ： 外部訪問(wèn)允許 ， 欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 P0 口 （ ～ ） ： 為雙向 8 位三態(tài) I/O 接口 。 通過(guò)以上三種設(shè)計(jì)方案的比較 ， 可以看 出， 設(shè)計(jì)方案三接口簡(jiǎn)單 、 計(jì)時(shí)可靠 、綜合性能良好。 通過(guò)以上三種方案的對(duì)比，明顯看出 LCD 液晶顯示對(duì)于本設(shè)計(jì)具有很大的優(yōu)勢(shì)，故選用 LCD 字符型液晶作為顯示模塊，雖然其只能顯示兩行，但其體積小，簡(jiǎn)單易控制、成本低，且兩行字符型顯示已完全能滿足本設(shè)計(jì)的需求。 圖 21 校園作息時(shí)間控制系統(tǒng)組成 方案設(shè)計(jì)與論證 單片機(jī)芯片 作為控制系統(tǒng)的核心，單片機(jī)的選擇也是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。 課題的題出 從上述背景可以看出，目前市面上流行的學(xué)生作息時(shí)間控制系統(tǒng)不是價(jià)格昂貴性價(jià)比不高，就是計(jì)時(shí)不精確，誤差大。這就對(duì)如何控制學(xué)生的作息時(shí)間提出新的問(wèn)題。 19 按鍵程序設(shè)計(jì) 2 第 2 章 方案設(shè)計(jì)與論證 ..................................................................................................... 4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想 17 本章小結(jié) 15 電路設(shè)計(jì) 7 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 8 主控模塊設(shè)計(jì) 5 時(shí)鐘芯片 6 電路設(shè)計(jì)方案 26 系統(tǒng)軟件仿真 并設(shè)有停電保護(hù)，避免了停電等偶然因素所帶來(lái)的不便。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，成為自動(dòng)化領(lǐng)域和其他測(cè)控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，成為工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的器件。 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容與結(jié)構(gòu) 本文介紹 基于 單片機(jī) 的 校園 作息時(shí)間控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的基本原理。同時(shí)它還具有其它眾多優(yōu)點(diǎn)。 時(shí)鐘芯片 在電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)中，常用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片有 DS1288 DS121 DS164DS1302。 方便易用，使整個(gè)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單方便。對(duì)于 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 9 52 子系列單片機(jī)， 與 還有第二功能： 可用做定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的 計(jì)數(shù)脈沖輸入端 T2， 可用做定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部控制端 T2EX。 電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)電路如圖 32 所示， 18 引腳和 19 引腳接晶振電路， XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端， XTAL2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端。 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。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。用單片機(jī)的 、 、 三個(gè)口作為 LCD1602 的控制口，用于控制LCD1602。在設(shè)計(jì)中利循環(huán)函數(shù)，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行反復(fù)掃描。 en=1。 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。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)。圖 51為 Vision2 較為全面的操作界面。 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(duì)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。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(hào)線路短路?？梢娪布恼{(diào)