【文章內(nèi)容簡介】 號(hào)，低電平有效。當(dāng) AT89S51 執(zhí)行來自外部程序存儲(chǔ)器的指令代碼時(shí)， PSEN/每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。在訪 問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN/無效。 VPPEA/ ： EA 片外程序存儲(chǔ)器訪問允許信號(hào)，低電平有效。當(dāng) EA 接地時(shí)， CPU只執(zhí)行片外存儲(chǔ)器中的程序；當(dāng) EA 接 Vcc 時(shí)， CPU首先執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器中的程序（ 0000H~0FFFH），然后自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器中的程序（ 1000H~FFFFH）。如果程序鎖定位 LB1 被編程（ P），那么 EA 值將在復(fù)位時(shí)由片內(nèi)鎖存。在與 Flash 并行編程 /校驗(yàn)期間，該引腳施加 12V的編程電壓 VPP。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 9 AT89S51 引腳圖如圖 33 所示 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)由晶振電路和復(fù)位電路組成 。 電路如圖 35 所示。 晶振電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)的指令必須在時(shí)鐘信號(hào)下按照時(shí)序執(zhí)行。晶振電路通常用兩種 設(shè)計(jì)方式：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。內(nèi) 部振蕩方式是在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接一個(gè)晶體振蕩器， 與單片機(jī)內(nèi)部的振蕩器組成時(shí)鐘信號(hào)；外部振蕩方式是在外部將已有的脈沖信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)，一般用于使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持同步。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。 單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)需要復(fù)位，使系統(tǒng)各器件處于初始狀態(tài)。復(fù)位引腳為 RST，當(dāng) 系統(tǒng)上電后晶振電路穩(wěn)定后， RST 引腳有一個(gè)高電平且持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期以上，單片機(jī)系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。復(fù)位一般有手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位功能。 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)選用按鍵復(fù)位。 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 10 圖 34 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 顯示電路 LCD1602 為字符型液晶顯示器，分為帶背光和不帶背光兩種，主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量， 16 2 個(gè)字符； 芯片工作電壓， ； 工作電流， ； 模塊最佳工作電壓， 5V； 字符尺寸， 。 LCD1602 共有 16 個(gè)引腳，引腳說明如下： 1 腳， VSS，電源地； 2 腳， VDD，電源正極，接 +5V； 3 腳， VL，液晶顯示偏壓，接正電源時(shí)對(duì)比度較弱，接地時(shí)對(duì)比度最高； 4 腳， RS，數(shù)據(jù) /命令選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器； 5 腳， R/W，讀 /寫選擇，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作，當(dāng) RS 和 R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)； 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 11 6 腳， E，使能信號(hào)，當(dāng) E 端由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，液晶塊執(zhí)行命令； 714 腳， D0D7， 8 位雙向數(shù)據(jù)線； 15 腳， BLA，背光源正極； 16 腳， BLK，背光源負(fù)極。 單片機(jī)的 P2 口作為 LCD1602 的數(shù)據(jù)線端口， P3 口控制 LCD1602 的使能端。 單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)后，通過控制 LCD1602 的讀寫端、復(fù)位端和使能端將其設(shè)置為寫入數(shù)據(jù)狀態(tài)，再將數(shù)據(jù)通過 P2 口送入 LCD1602 實(shí)現(xiàn)顯示功能。 打鈴電路 打鈴電路一般用聲音或音樂作為提醒，本設(shè)計(jì)選用蜂鳴器和 LED 燈實(shí)現(xiàn)聲光雙重打鈴功能，電路如圖 37 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。 圖 35 打鈴電路 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 12 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)流程圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖 41所示。 圖 41 軟件設(shè)計(jì)流程圖 程序設(shè)計(jì)過程：首先要定義單片機(jī)的引腳，然后初始化器件，再利用 ISD4004 的讀寫時(shí)序讀取時(shí)間數(shù)據(jù)。再利用按鍵進(jìn)入時(shí)間設(shè)定狀態(tài)，設(shè)定完時(shí)間后單片機(jī)通過比較時(shí)間是否到達(dá)設(shè)定的時(shí) 間來確定 是否到打鈴時(shí)間，如果達(dá)到打鈴時(shí)間，則控制蜂鳴器響LED 燈亮 。 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欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 13 讀取 ISD4004 時(shí)間程序設(shè)計(jì) ISD4004 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。當(dāng)?shù)刂分羔樦赶?RAM 的最后一個(gè)地址 3FH 時(shí)，若進(jìn)行多字節(jié)操作，則地址指針將會(huì)復(fù)位而指向 00H，這樣原來存在 00H 的數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。 DS1307 的各類時(shí)間數(shù)據(jù)均以 BCD 碼的格式存儲(chǔ)在相應(yīng)的時(shí)間寄存器中，具體分配如表 41 所示 ： 表 41 ISD4004 寄存器分配 單片機(jī)通過讀取 ISD4004 相應(yīng)的寄存器字節(jié)，可以獲取時(shí)鐘和日歷信息。時(shí)鐘和日歷信息以 BCD 碼的形式存放在寄存器中，寄存器 0 的第 7 位為時(shí)鐘停止位，振蕩器停止工作。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。 ISD4004 可運(yùn)行在 12/24 小時(shí)模式下， 并由時(shí)間控制器中的相應(yīng)位來進(jìn)行控制。 根據(jù)小時(shí)寄存器的第 6 位是 0 還是 1，置為 1 時(shí)，是工作于 12 小時(shí)模式下，此時(shí)，小時(shí)寄存器的第 5 位為 AM/PM 標(biāo)志。在 24 小時(shí)模式中，小時(shí)寄存器的第 5 位和第 4 位共同組成小時(shí)的十位數(shù)。 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)流程：單片機(jī)按如下順序?qū)?shù)據(jù)寫入到 ISD4004 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， ISD4004應(yīng)答）； STOP 信號(hào) 單片機(jī)讀取 ISD4004 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 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 14 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。 寫指令：輸入： RS=L， RW=L， D0D7=指令碼， E=高脈沖；輸出：無。 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=H， E=H；輸出： D0D7=數(shù)據(jù)。 寫數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=L， D0D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖；輸出：無。 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。 LCD 有 11 條控制指令，如表 42 所示。 初 始 化 D S 1 3 0 7讀 取 時(shí) 、 分 、 秒寫 入 相 應(yīng) 數(shù) 據(jù)D S 1 3 0 7 應(yīng) 答 ？結(jié) 束YN開 始?xì)J州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 15 表 42LCD1602 控制指令表 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)生存儲(chǔ)器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 8 置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 向 CGRAM 或DDRAM 寫數(shù) 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 LCD1602 內(nèi)部自帶有 80 8位的 RAM 緩沖區(qū)， RAM 地址映射如表 43 所示。 表 43 LCD1602 的 RAM地址映射表 LCD1602 寫操作時(shí)序如圖 43 所示。 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 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 16 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?xì)J州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 17 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。 查詢方式是利用單片機(jī)引腳不斷查詢是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，利用延時(shí)程序去除抖動(dòng)再次確認(rèn)后，進(jìn)入該按鍵對(duì)應(yīng)的子程序執(zhí)行命令。 中斷方式是利用單片機(jī)的外部中斷功能來檢測(cè)是否有按鍵按下。利用中斷功能可以不用在主程序中不斷的執(zhí)行查詢命令，有中斷產(chǎn)生即有按鍵按下時(shí)，再進(jìn)入中斷子程序中進(jìn)行處理。 本設(shè)計(jì)選用查詢方式處理按鍵設(shè)定程序。每個(gè)獨(dú)立式按鍵直接接至單片機(jī)引腳，每個(gè)按鍵的鍵值與單片機(jī)端口的 8個(gè)引腳的 8位二進(jìn)制碼相對(duì)應(yīng)。本設(shè)計(jì)為 引腳控制 4 路按鍵。 單片機(jī)控制按鍵子程序流程圖如圖 45所示： 圖 45 單片機(jī)控制按鍵子程序流程圖 初 始 化 引 腳 和 中 斷掃 描 P 1 . 0 P 1 . 3 口 是否 有 按 鍵 按 下執(zhí) 行 相 應(yīng) 按 鍵 指 令結(jié) 束NY開 始?xì)J州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 18 5 系統(tǒng)調(diào)試 元件清單 本設(shè)計(jì)中的硬件制作中所 用元器件如表 51 所示。 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 。 制作與 調(diào)試過程如下： 按照元器件清單準(zhǔn)備好所需要用到的元器件 。 按照電路原理圖焊接硬件電路板，先焊接芯片的底座，再焊接其外圍電路。 實(shí)物電路圖如 圖 51 所示 ： 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書