【文章內(nèi)容簡介】 根 I/O 口線，鍵數(shù)目較多，可節(jié)省口線。本設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立式鍵盤。鍵盤的工作方式可分為編程控制方式和中斷控制方式。 CPU 在一個(gè)工作周期內(nèi)，利用完成其他任務(wù)的空余時(shí)間，調(diào)用鍵盤掃描子程序，經(jīng)程序查詢，若無鍵操作，則返回；若有鍵操作，則進(jìn)而判斷是哪個(gè)鍵，并執(zhí)行相應(yīng)的鍵處理程序。這種 方式為編程掃描方式。由于單片機(jī)在正常應(yīng)用過程中，可能會(huì)經(jīng)常進(jìn)行鍵操作，因而編程控制方式使 CPU 經(jīng)常處于工作狀態(tài)， 在進(jìn)行本次設(shè)計(jì)中，只涉及到了設(shè)置、上調(diào)、下調(diào)、確定四個(gè)功能。因此采用獨(dú)立式鍵盤。如圖 所示 圖 按鍵設(shè)計(jì) 顯示模塊的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中由于要對(duì)時(shí)間、溫度進(jìn)行顯示，所以選擇液晶顯示屏 1602 模塊 作為輸出。 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的2 條線是背光電源線。它可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符，采用單 +5V 電源供電，外圍電路配置簡單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比。 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，我們就能看到字 母 “A”。 管腳功能如表 所示 ： 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 16 頁共 50 頁 表 LCD1602 引腳功能 引腳 符號(hào) 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端。 4 RS RS 為寄存器選擇。 5 R/W R/W 為讀寫信號(hào)線。 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位（最低位） 8 DB1 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位 9 DB2 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位 10 DB3 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù) 總線 3 位 11 DB4 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位 12 DB5 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位 13 DB6 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位 14 DB7 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7 位（最高位） LCD1602主要管腳介紹： V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生鬼影使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。 RS為寄存器選擇端，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。 R／ W為讀寫信號(hào)線端，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為高電平 R／ W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 E為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令 [10]。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 17 頁共 50 頁 圖 LCD 液晶與單片機(jī)硬件連線圖 將 L1602 的 RS 端和 ， R/W 端和 , E 端和 相連，當(dāng) RS=0 時(shí)，對(duì) LCD1602 寫入指令；當(dāng) RS=1 時(shí)，對(duì) LCD1602 寫入數(shù)據(jù)。當(dāng) R/W 端接高電平時(shí)芯片處于讀數(shù)據(jù)狀態(tài)，反之處于寫數(shù)據(jù)狀態(tài)， E 端為使能信號(hào)端。當(dāng) R/W為高電平 ,E 端也為高電平， RS 為低電平時(shí)， 液晶顯示屏顯示需要顯示的示數(shù)。圖 為 1602 液晶顯示屏與單片機(jī)的硬件連接圖。 4 軟件設(shè)計(jì) 軟件部分主要包括： a）主程序，主流程圖 b）溫度檢測(cè)流程圖和溫度檢測(cè)程序 c） DS1302 時(shí)鐘流程圖和時(shí)鐘程序 d） LCD 顯示程序和 LCD 顯示流程圖。程序主要 應(yīng)用 Keil進(jìn)行軟件仿真開發(fā)。主要步驟為： 1）編寫源程序并保存； 2）建立工程并添加源文件； 3）設(shè)置工程； 4）編譯 /匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件； 5）程序調(diào)試。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 18 頁共 50 頁 主流程圖 主流程圖 如圖 所示。流程圖分析：首先系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)開始運(yùn)行，當(dāng)有設(shè)置鍵按下時(shí)進(jìn) 入修改時(shí)間模式，無按鍵按下時(shí)讀取時(shí)間、溫度等數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示；在修改時(shí)間模式下設(shè)置時(shí)間完成后再送數(shù)據(jù)到液晶屏顯示。 圖 主流程圖 溫度程序流程圖 溫度讀取流程圖如圖 所示。流程圖分析：開始進(jìn)入初始化 DS18B20，就是通過主機(jī)拉低單線產(chǎn)生復(fù)位脈沖然后釋放該線，如果有應(yīng)答脈沖，即發(fā)起 ROM命令當(dāng)成功的執(zhí)行操作命令后，就使用 Convert T 命令即開始溫度轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換完后，又初始化 DS18B20 是否有應(yīng)答脈沖，若有，就發(fā)起 Read Scratchpad（讀取暫存器和 CRC 字節(jié)）命令，既同時(shí)讀出第 1， 2 個(gè)字節(jié)，即為溫度的數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)初始化 顯 示 讀時(shí)間 設(shè)置時(shí)間 讀溫度 進(jìn)入修改時(shí)間模式 開 始 設(shè)置鍵 有否按下 設(shè)置完成 N Y Y N 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 19 頁共 50 頁 圖 溫度顯示流程圖 DS18B20 是一種單總線數(shù)字式溫度傳感器，它與單片機(jī)之間采用的是串行數(shù)據(jù)傳送，所以在對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫操作時(shí)必須按照它的時(shí)序進(jìn)行。一般訪問 DS18B20 時(shí)按如下步驟進(jìn)行：初始化； ROM 操作命令；存儲(chǔ)器操作命令；執(zhí)行 /數(shù)據(jù)。 DS1302時(shí)鐘程序流程圖 時(shí)鐘流程圖如圖 所示。流程圖分析： DS1302 開始計(jì)時(shí)時(shí)， 首先進(jìn)行初始化，當(dāng)有中斷信號(hào)時(shí)，讀取時(shí)鐘芯片的數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示。這時(shí)若有設(shè)置鍵Y N 初始化 DS18B20 初始化 DS18B20 讀取第 1,2 字節(jié)極為溫度數(shù)據(jù) 發(fā)起 convert 命令 發(fā)起 Read Scrtchpad 命令 發(fā)起 skipRom 命令 開 始 應(yīng)答脈沖 N Y 應(yīng)答脈沖 延時(shí) 1s 等待溫度轉(zhuǎn)換完成 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 20 頁共 50 頁 按下時(shí)，進(jìn)行時(shí)間修改，完成后將數(shù)據(jù)送入時(shí)鐘芯片；若沒有按鍵按下，則直接存入 EPROM，送入液晶屏顯示。 圖 時(shí)鐘流程圖 DS1302 是 SPI 總線驅(qū)動(dòng)方式。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。要想與 DS1302 通信，首先要先了解 DS1302 的控制字。DS1302 的控制字如圖 所示。 7 6 5 4 3 2 1 0 1 RAM A4 A3 A2 A1 A0 RD GK WR 圖 DS1302 的控制字 初始化 送 EPROM 讀時(shí)鐘芯片送顯示 送時(shí)鐘芯片 開中斷 開 始 設(shè)置鍵 有否按下？ 是否修改當(dāng)前時(shí)間？ N Y Y N 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 21 頁共 50 頁 控制字總是從最低位開始輸出。在控制字指令輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（ 0 位）開始。同樣，在緊跟 8 位的控制字指令后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿，讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序如 圖 、 所示 。 圖 單字節(jié)讀 圖 單字節(jié)寫 在進(jìn)行任何數(shù)據(jù)傳輸時(shí)， RST 必須被置高電平，每個(gè) SCLK 為上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被輸入，下降沿時(shí)數(shù)據(jù)被輸 出。先把 RST 置低，禁止數(shù)據(jù)傳輸， SCLK 置低，清零時(shí)鐘總線， RST 再置高，允許數(shù)據(jù)傳輸。傳送完成后， RST 置低，禁止字節(jié)的傳送。 LCD 顯示程序流程圖 顯示程序流程圖如圖 。流程圖分析：首先對(duì) 1602 顯示屏進(jìn)行初始化（初始化大約持續(xù) 10ms 左右），然后檢查忙信號(hào)，若 BF=0，則獲得顯示 RAM 的地址，寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示；若 BF=1，則代表模塊正在進(jìn)行內(nèi)部操作，不接受任何外部指令和數(shù)據(jù)，直到 BF=0 為止。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 22 頁共 50 頁 圖 LCD 顯示程序流程圖 1602 通過 D0~D7 的 8 位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令，其模塊內(nèi)的控制器有11 條控制指令。 當(dāng)液晶顯示屏的接口電路與單片機(jī)系統(tǒng) I/O 按照并行數(shù)據(jù)傳輸方式連接完成以后，即可以對(duì) AT89C52 單片機(jī)進(jìn)行編程。在液晶屏完成顯示之前首先要對(duì)液晶進(jìn)行初始化。 對(duì) 1602 初始化 寫入顯示設(shè)置命令 延時(shí) 5ms 延時(shí) 5ms 獲得顯示 RAM 地址 寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù) 檢查忙信號(hào) 開 始 數(shù)據(jù)顯示完畢？ BF=0？ N Y Y N 結(jié) 束 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 23 頁共 50 頁 5 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 調(diào)試包括： keil軟件對(duì)程序進(jìn)行編譯與調(diào)試。根據(jù)硬件原理圖，畫出 proteus仿真圖，通過 proteus 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能的仿真。最后調(diào)試做出實(shí)物，調(diào)試，得到正確的實(shí)物圖效果。 軟件簡介 Keil軟件簡介 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)。這款軟件提供了豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。另外重要的是， Keil C51 軟件編譯后生成的匯編代碼，就能展現(xiàn)出生成的目標(biāo)代碼效率非常高，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(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。 Keil 軟件中 uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接 、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件 (.OBJ)。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件 (.ABS)。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件，可載入 Proteus 仿真軟件中的 MCU 中，進(jìn)行功能仿真。 Proteus ISIS 簡介 Proteus ISIS 是英國 Labcenter Electronics 公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它由 ISIS 和 ARES 兩個(gè)軟件構(gòu)成，其中 ISIS 是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺(tái)軟件，它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，用戶可以對(duì)模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路，以及基于微控制器的系統(tǒng)連同所有外圍接口電子元器件一起仿真。 該軟件的特點(diǎn)是： a）全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 b）具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS－ 232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2 C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 c）目前 支持的單片機(jī)類型有： ARM7 系列、 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 24 頁共 50 頁 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 d）支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。 總之，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 ，可仿真 ARM、 5 AVR、 PIC。 Proteus 啟動(dòng)畫面： 此外， ARES 軟件是一款高級(jí)的布線編輯軟件，它采用了 32 位數(shù)據(jù)庫的高性能 PCB 設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以及高性能的自動(dòng)布局和自動(dòng)布線方法。集成了高級(jí)原理布線圖、混合模式 SPICE 電路仿真、 PCB 設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì) [11]。 Keil軟件調(diào)試流程 首先選擇菜單 FileNew… ，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或 C 語言源程序（或選擇 FileOpen… ，直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔）并保存，注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名 .asm（ .a51）或 .c。 然后選擇菜單 P