【文章內(nèi)容簡介】 個(gè)按鍵對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，各鍵的地址如下圖： 各按鍵的實(shí)際意義如下圖： 注：本設(shè)計(jì)中根據(jù)要求設(shè)計(jì)了四個(gè)定時(shí)點(diǎn)，通過按鍵 ‘定時(shí)點(diǎn) 1~4’可查看四個(gè)設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)，通過時(shí)分秒的加減六個(gè)按鍵可對設(shè)定時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行修改，確定鍵課進(jìn)行修改時(shí)間的確認(rèn)，通過切換鍵可查看時(shí)鐘信息與定時(shí)點(diǎn)信息。 數(shù)據(jù)存取電路設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)存取電路的實(shí)質(zhì)作用就是實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)功能，對四個(gè)設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行保存，在斷電恢復(fù)后不丟失上一次操作所設(shè)定的響鈴時(shí)間。數(shù)據(jù)存取電路的核心芯片是 AT24C02 芯片，是 CMOS 型 EPROM，有 256x8 的存儲(chǔ)空間，引腳圖如下所示： 12 其中 A0 A1 A2 三個(gè)引腳是地址線，用于確定芯片的硬件地址， SDA為串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出， SCL 為串行時(shí)鐘， SDA,SCL 為漏極開路端，需接一 ， WP 為寫保護(hù)端，接地時(shí)允許對芯片進(jìn)行一般的讀寫操作 ，高電平時(shí)只能進(jìn)行讀操作。 對芯片進(jìn)行讀寫操作時(shí)應(yīng)當(dāng)先寫入控制字，格式如下： 高四位是識別位， A2A1A0 是片選，表明數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)在芯片的內(nèi)具體位置， R/W是讀寫， 為 1 表明對 24c02 進(jìn)行讀操作，為 0 則進(jìn)行寫操作。 讀寫操作過程如下圖所示： 硬件連接圖如下圖所示： 硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)將 AT24C02 芯片的地址線、地線、 WP 口均接地，保證了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的初始地址從 0 開始，且可對數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作。同時(shí) 24c02 需要 2,5V~+，在時(shí)鐘 SCL 控制下 SDA與單片機(jī)進(jìn)行握手連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與讀取。 13 打鈴電路設(shè)計(jì) 當(dāng)設(shè)定的時(shí)間到達(dá)時(shí)，單片機(jī)通過 口電平信號的改變反應(yīng)到打鈴電路中實(shí)現(xiàn)打鈴的功能，打鈴一分鐘后又 口關(guān)閉打鈴。硬件連接圖如下圖所示： 電路設(shè)計(jì)原理：打鈴電路由繼電器、三極管、蜂鳴式報(bào)警器、電阻、反向器、 +5V +12V電源組成，單片機(jī) 口輸出低電平時(shí)，經(jīng)過 74LS04 反向器使三極管 9013 基極處于高電平而導(dǎo)通，則 +12V電源與三極管 c b e 三極導(dǎo)通，在繼電器內(nèi)部，電感線圈與金屬片的吸引使得 +5V電源與蜂鳴報(bào)警器連通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)響鈴功能，繼電器實(shí)質(zhì)上是起一個(gè)開關(guān)的作用。當(dāng) 口輸出高電平時(shí)，蜂鳴報(bào)警器又不導(dǎo)通，停止響鈴。 理論計(jì)算： 9013 是 NPN 型三極管，集電極電流 允許最大電流 ，放大倍數(shù)為 60， 74LS04輸出高電平時(shí)，有： I=5V/1KΩ = Ic== 符合導(dǎo)通要求。 14 第四章 軟件設(shè)計(jì) 本次軟件設(shè)計(jì)采用的是模塊化設(shè)計(jì)思想，模塊化設(shè)計(jì)能降低程序的復(fù)雜程度，方便程序的修改。而且采用 Keil4 開發(fā)軟件，使用的是簡單易懂的 C語言編寫的程序，相 比于匯編語言， C 語言的可讀性和移植性更強(qiáng)，下面介紹軟件的一些基本的軟件開發(fā)平臺(tái)程序流程圖。 系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺(tái)的介紹 Keil C51 是美國 Keil software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。Keil C51 軟件提供了豐富的庫數(shù)據(jù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具μ Vision2 全是 windows界面。只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 keil C51 生成的目標(biāo)代碼的效率之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。Keil 的版本目前是 V4 版本，開發(fā)環(huán)境包括：編譯器和匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器和調(diào)試器。它是很優(yōu)秀的 8051C 編譯器。 在次平臺(tái)上開發(fā)流程的一般步驟為： 1. 創(chuàng)建一個(gè)目標(biāo)工程，選擇合理的目標(biāo)器件和工具配置。 2. 使用 C 語言揮著匯編語言編寫源程序。 3. 用編譯器編譯源程序進(jìn)行查找并修改錯(cuò)誤。 4. 用項(xiàng)目管理器生成應(yīng)用。 5. 調(diào)試連接后的應(yīng)用。 Keil 4 的開發(fā)環(huán)境如下圖所示： 15 主程序設(shè)計(jì) 本次軟件設(shè)計(jì)中主程序部分先進(jìn)入對相關(guān)芯片的初始化過程，為實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)功能，先對 AT24C02EPROM 訪問數(shù)據(jù)，顯示上一次斷電時(shí)存儲(chǔ)的定時(shí)點(diǎn)信息，標(biāo)志 F 用于切換顯示時(shí)鐘或者定時(shí)點(diǎn)信息， F=0 時(shí)顯示時(shí)鐘， F=1 時(shí)顯示定時(shí)點(diǎn)信息，本次設(shè)計(jì)中可設(shè)置 4 個(gè)定時(shí)點(diǎn)信息，通過按鍵的不同使 a 的值改變， a 取1~4 時(shí)分別對定時(shí)點(diǎn) 1~4 進(jìn)行修改、顯示、存儲(chǔ)等操作。 主程序中通過判斷時(shí)鐘信息是否與四個(gè)設(shè)定的定時(shí)點(diǎn)相一致，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對響鈴電路的控制，當(dāng)?shù)竭_(dá)定時(shí)點(diǎn)的時(shí)候，程序進(jìn)入 60 秒延時(shí)并響鈴程序，實(shí)現(xiàn)響鈴一分鐘后，時(shí)鐘繼續(xù)計(jì)時(shí)，響鈴也立即停止。流程圖如下圖所示： 16 開 始 定時(shí)器初始化 讀 AT24C02 AT 24C02初始化 HD7279 初始化 令 F==0 是否有鍵按下？ 鍵盤掃描子程序 調(diào)節(jié)時(shí)間 顯示時(shí)鐘 存儲(chǔ)數(shù)據(jù) F==0？ a==1？ 顯示定時(shí)點(diǎn) 1 a==2？ a==3？ a==4？ 是否該響鈴？ 顯示定時(shí)點(diǎn) 2 顯示定時(shí)點(diǎn) 3 顯示點(diǎn)時(shí)點(diǎn) 4 =1 響鈴 60 秒 =0 Y Y Y Y Y Y Y N N N N N N N 17 子程序設(shè)計(jì) 鍵盤掃描子程序 鍵盤掃描子程序中：當(dāng)有鍵按下時(shí)，進(jìn)入讀取鍵值子程序，若按下定時(shí)點(diǎn)1~4，則對 a 進(jìn)行相應(yīng)賦值，進(jìn)而進(jìn)入定時(shí)點(diǎn)信息的設(shè)置，執(zhí)行加減 修改等操作，若按下其他鍵則對時(shí)鐘信息設(shè)置執(zhí)，行修改等操作，或者執(zhí)行確認(rèn)，切換等操作。程序中通過按鍵對 F 的值得改變來確定執(zhí)行相應(yīng)的子程序模塊。程序流程圖如下圖所示： 開 始 讀取鍵值 定時(shí)點(diǎn) 1 a = 1 定時(shí)點(diǎn) 2 a = 2 定時(shí)點(diǎn) 3 定時(shí)點(diǎn) 4 F=0? a = 3 a = 4 時(shí)鐘信息設(shè)置 結(jié) 束 定時(shí)點(diǎn)信息設(shè)置 N N N N N Y Y Y Y Y 18 定時(shí)中斷服務(wù)子程序 定時(shí)中服務(wù)子程序?qū)嵸|(zhì)是實(shí)現(xiàn)對時(shí)分秒的范圍的控制， AT89C51 采用定時(shí)器 1，工作方式為方式 1，晶振 12MHZ，定時(shí)時(shí)間 50ms,1s 需要進(jìn)入中斷 20次，程序中初值的設(shè)置是 （ 2 ^16－ X） *1μ s=50ms, 得 X＝ 3CB0H. 即 TH0=3CH, TL0=B0H，每 20 次中斷后秒鐘自加一，秒鐘到 59 后，清零且分鐘自加一，分鐘到 59 后，分鐘清零時(shí)鐘加一，時(shí)鐘到 23 后，時(shí)鐘清零，如此實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的 功能。程序流程圖如下圖所示 : 結(jié) 束 開始 分 59? 秒 59? 時(shí) 24? 中斷初始化 保護(hù)現(xiàn)場 分清零，時(shí)加一 秒清零，分加一 恢復(fù)現(xiàn)場 時(shí)清零 N N N Y Y Y 19 顯示子程序 當(dāng)不同的按鍵按下時(shí)，會(huì)對標(biāo)志 F 的值做出相應(yīng)的改變，程序中通過判斷 F 的值顯示相應(yīng)的內(nèi)容， F 為 1 時(shí)顯示定時(shí)點(diǎn)信息， F 為零時(shí)顯示時(shí)鐘信息。鍵盤顯示模塊是串行方式發(fā)送數(shù)據(jù)的，因此通過延時(shí)程序給 7279 發(fā)送控制命令，相應(yīng)的執(zhí)行譯碼顯示，將設(shè)定的存儲(chǔ)在緩沖區(qū)的時(shí)間信息顯示在數(shù)碼管中，根據(jù)不同的按鍵信息，控制命令的不同譯碼的方式也就不相同，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了閃爍，確定，切換顯示信息等按鍵的功能。程序流程圖如下圖所示： 20 數(shù)據(jù)存取子程序 數(shù)據(jù)的存取實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)了掉電保護(hù)功能， AT24C02EPROM 芯片的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與讀取略有不同，串行方式下，數(shù)據(jù)借助延時(shí)子程序一位一位的傳送，每次讀或?qū)懚夹璩跏蓟?，啟?dòng)，寫控制命令，進(jìn)而對相應(yīng)的地址處的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，執(zhí)行完操作，調(diào)用停止子程序即結(jié)束了對 24C02 的訪問。程序流程圖如下圖所示： (存數(shù)據(jù)流程圖 ) （讀數(shù)據(jù)流程圖） 開 始 AT24C02初始化 達(dá) 8 次？ N Y 結(jié) 束 結(jié) 束 開 始 啟動(dòng) 寫入控制命令字 做出應(yīng)答 寫入存數(shù)據(jù)地址 做出應(yīng)答 存數(shù)據(jù)的 1 位 停止 AT24C02初始化 啟 動(dòng) 寫讀控制命令字 作出應(yīng)答 寫入讀數(shù)據(jù)地址 做出應(yīng)答 從地址中讀 1 位 達(dá) 8 次？ 停 止 N Y 21 第五章 系統(tǒng)的安裝及調(diào)試 定時(shí)打鈴器是硬件電路與軟件高度結(jié)合的小型系統(tǒng)，是通過 C 語言編寫的程序控制單片機(jī)、 HD7279 鍵盤顯示模塊、掉電保護(hù)電路、打鈴電路幾大硬件部分而實(shí)功能的。硬件電路的連接圖如下圖所示： 各模塊與單片機(jī)的連接如下表所示： 其中還需將 +5V及 +12V電源的接地線連接在一起。 此次設(shè)計(jì)的調(diào)試過程主要有硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩大部分。 22 硬件調(diào)試 由于本次硬件部分的設(shè)計(jì)是按模塊化進(jìn)行的，因此對硬件部分地調(diào)試也根據(jù)從部分到整體的原則進(jìn) 行調(diào)試，主要有：單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試，鍵盤顯示電路的調(diào)試，打鈴電路的調(diào)試，掉電保護(hù)電路的調(diào)試。 AT89C51 構(gòu)成的單片機(jī)最小系統(tǒng)和 HD72279 為核心的鍵盤顯示電路集成在開發(fā)板中，如下圖所示： 因此在調(diào)試的過程中元件之間的連接未出現(xiàn)連接不通等問題，但是需注意的是，由于種種操作不當(dāng)或者程序的錯(cuò)誤，很容易造成短路芯片發(fā)熱燒壞等現(xiàn)象，應(yīng)先檢查芯片的供電電源是否是 +5V，在未寫入程序的時(shí)候檢查 I/O口的電壓是否正常，檢查復(fù)位鍵的按下前后復(fù)位引腳的電壓是否正常，檢查晶振電 路在復(fù)位狀態(tài)下晶振引腳是否是高電平判斷晶振是否完好無缺，進(jìn)而繼續(xù)進(jìn)行其他調(diào)試實(shí)驗(yàn)。 打鈴電路和掉電保護(hù)如下圖所示 打鈴電路由繼電器、 74LS04 反向器，蜂鳴器，電阻， 9013三極管組成，檢查元件的完好性后進(jìn)行焊接，對該模塊調(diào)試時(shí)，先用萬用表檢測是否有斷點(diǎn)、短路等問題，避免對元器件造成損壞，特別是繼電器極易因電壓不合適而燒壞，接通電源后測量各點(diǎn)的電壓，判斷是否符合理論的計(jì)算與分析。三極管有 c b e 三極，電壓電流過大會(huì)造成損壞，繼電器圖如下： 23 繼電器有 +5V、 +12V 兩個(gè)電源提供，正確接入才能正常工作。 AT24C02 芯片是可擦除的EPROM，能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，供電電壓為 +5V，調(diào)試時(shí)先檢測該部分電路連接是否正確，再上電檢測各點(diǎn)電壓是否正常。正確連接電路各模塊觀擦進(jìn)行整體調(diào)試，排除整個(gè)硬件系統(tǒng)的問題，如下圖： 經(jīng)過根據(jù)部分到整體的調(diào)試原則進(jìn)行硬件調(diào)試過程，排除了很多問題。在用部分程序?qū)Σ糠蛛娐愤M(jìn)行測試時(shí)發(fā)現(xiàn)打鈴部分不響鈴，經(jīng)多次排查發(fā)現(xiàn)：三極管導(dǎo)通電壓為達(dá)到，此時(shí)合理調(diào)整電阻的值；繼電器與蜂鳴器也易燒毀 。存儲(chǔ)電路數(shù)據(jù)未能正確存儲(chǔ)，經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，外部電路與單片機(jī) P 口的連接接觸不良，同時(shí)程序也存在一定的問題?？傊?，硬件調(diào)試需要很大的耐心與正確的調(diào)試方法及正確的操作方法才能使系統(tǒng)漸漸實(shí)現(xiàn)所需的功能。 24 軟件調(diào)試 由 C語言編寫的程序具有可讀性強(qiáng)、可移植性好的特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)軟件部分主要由：