【文章內(nèi)容簡介】 號，低電平有效。當 AT89S51 執(zhí)行來自外部程序存儲器的指令代碼時， PSEN/每個機器周期兩次有效。在訪 問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN/無效。 VPPEA/ ： EA 片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。當 EA 接地時， CPU只執(zhí)行片外存儲器中的程序；當 EA 接 Vcc 時， CPU首先執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器中的程序（ 0000H~0FFFH），然后自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器中的程序（ 1000H~FFFFH）。如果程序鎖定位 LB1 被編程（ P），那么 EA 值將在復位時由片內(nèi)鎖存。在與 Flash 并行編程 /校驗期間，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)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 欽州學院課程設計報告 書 9 AT89S51 引腳圖如圖 33 所示 單片機最小系統(tǒng)電路 單片機最小系統(tǒng)由晶振電路和復位電路組成 。 電路如圖 35 所示。 晶振電路用于產(chǎn)生單片機工作時所需要的時鐘信號，單片機的指令必須在時鐘信號下按照時序執(zhí)行。晶振電路通常用兩種 設計方式：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的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接一個晶體振蕩器， 與單片機內(nèi)部的振蕩器組成時鐘信號；外部振蕩方式是在外部將已有的脈沖信號引入單片機內(nèi)，一般用于使單片機的時鐘與外部信號保持同步。本設計選用內(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。 單片機在啟動時需要復位，使系統(tǒng)各器件處于初始狀態(tài)。復位引腳為 RST，當 系統(tǒng)上電后晶振電路穩(wěn)定后， RST 引腳有一個高電平且持續(xù) 2 個機器周期以上，單片機系統(tǒng)就可以實現(xiàn)復位功能。復位一般有手動復位和上電復位功能。 手動復位是在 RST 引腳設置按鍵，當按鍵按下時， RST 引腳會有高電平，即可實現(xiàn)復位功能；上電復位是在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)復位功能。 本設計選用按鍵復位。 欽州學院課程設計報告 書 10 圖 34 單片機最小系統(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，主要技術參數(shù)： 顯示容量， 16 2 個字符； 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，接正電源時對比度較弱，接地時對比度最高； 4 腳， RS，數(shù)據(jù) /命令選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時選擇指令寄存器； 5 腳， R/W，讀 /寫選擇，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作，當 RS 和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)； 欽州學院課程設計報告 書 11 6 腳， E，使能信號，當 E 端由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r，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，背光源負極。 單片機的 P2 口作為 LCD1602 的數(shù)據(jù)線端口， P3 口控制 LCD1602 的使能端。 單片機讀取數(shù)據(jù)后，通過控制 LCD1602 的讀寫端、復位端和使能端將其設置為寫入數(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，本設計選用蜂鳴器和 LED 燈實現(xiàn)聲光雙重打鈴功能，電路如圖 37 所示。 打鈴時間到時，單片機 引腳置高，三極管 9013 導通，繼而蜂鳴器和 LED 燈導通，實現(xiàn)蜂鳴和燈亮打鈴功能。 圖 35 打鈴電路 欽州學院課程設計報告 書 12 4 系統(tǒng)軟件設計 軟件設計流程圖 系統(tǒng)軟件設計流程圖如圖 41所示。 圖 41 軟件設計流程圖 程序設計過程：首先要定義單片機的引腳，然后初始化器件，再利用 ISD4004 的讀寫時序讀取時間數(shù)據(jù)。再利用按鍵進入時間設定狀態(tài)，設定完時間后單片機通過比較時間是否到達設定的時 間來確定 是否到打鈴時間，如果達到打鈴時間，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 間時 間 送 液 晶 顯 示設 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欽州學院課程設計報告 書 13 讀取 ISD4004 時間程序設計 ISD4004 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。當?shù)刂分羔樦赶?RAM 的最后一個地址 3FH 時，若進行多字節(jié)操作，則地址指針將會復位而指向 00H，這樣原來存在 00H 的數(shù)據(jù)將會丟失。 DS1307 的各類時間數(shù)據(jù)均以 BCD 碼的格式存儲在相應的時間寄存器中，具體分配如表 41 所示 ： 表 41 ISD4004 寄存器分配 單片機通過讀取 ISD4004 相應的寄存器字節(jié)，可以獲取時鐘和日歷信息。時鐘和日歷信息以 BCD 碼的形式存放在寄存器中，寄存器 0 的第 7 位為時鐘停止位，振蕩器停止工作。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 位設為 0。 ISD4004 可運行在 12/24 小時模式下， 并由時間控制器中的相應位來進行控制。 根據(jù)小時寄存器的第 6 位是 0 還是 1，置為 1 時，是工作于 12 小時模式下，此時，小時寄存器的第 5 位為 AM/PM 標志。在 24 小時模式中，小時寄存器的第 5 位和第 4 位共同組成小時的十位數(shù)。 時鐘模塊設計流程：單片機按如下順序?qū)?shù)據(jù)寫入到 ISD4004 寄存器或內(nèi)部 RAM 中： START 信號 寫 SLA+W(0xd0)字節(jié)， DS1307 應答（ 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， ISD4004應答）； STOP 信號 單片機讀取 ISD4004 子程序流程圖如圖 42 所示： 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 秒 分 小時 星期 日期 月 年 控制字 欽州學院課程設計報告 書 14 圖 42 單片機讀取 DS1307 子程序流程圖 顯示程序設計 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。 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 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，顯示模式設置；寫指令 08H，顯示關閉；寫指令 01H，顯示清屏；寫指令 06H，顯示光標移動設置；寫指令 0CH，顯示開及光標設置。 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 、 分 、 秒寫 入 相 應 數(shù) 據(jù)D S 1 3 0 7 應 答 ？結(jié) 束YN開 始欽州學院課程設計報告 書 15 表 42LCD1602 控制指令表 序號 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 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 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)生存儲器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲器地址 8 置數(shù)據(jù)存儲器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(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 欽州學院課程設計報告 書 16 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 數(shù) 據(jù) 寫 入 L C D是 否 寫 入 完 成 ？L C D 相 應 位 正 常 顯 示返 回NY開 始欽州學院課程設計報告 書 17 按鍵設定程序設計 單片機讀取按鍵的方式有 2種：查詢方式和中斷方式。 查詢方式是利用單片機引腳不斷查詢是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，利用延時程序去除抖動再次確認后，進入該按鍵對應的子程序執(zhí)行命令。 中斷方式是利用單片機的外部中斷功能來檢測是否有按鍵按下。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，再進入中斷子程序中進行處理。 本設計選用查詢方式處理按鍵設定程序。每個獨立式按鍵直接接至單片機引腳，每個按鍵的鍵值與單片機端口的 8個引腳的 8位二進制碼相對應。本設計為 引腳控制 4 路按鍵。 單片機控制按鍵子程序流程圖如圖 45所示： 圖 45 單片機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 按 鍵 指 令結(jié) 束NY開 始欽州學院課程設計報告 書 18 5 系統(tǒng)調(diào)試 元件清單 本設計中的硬件制作中所 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線 。 制作與 調(diào)試過程如下： 按照元器件清單準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。 實物電路圖如 圖 51 所示 ： 欽州學院課程設計報告 書