【文章內(nèi)容簡介】 大地提高了系統(tǒng)的可靠性。字符型液晶顯示模塊LCD1602是單片機應用設(shè)計中最常用的信息顯示器件。LCD1602 可以顯示兩行，每行16個字符，采用＋5V電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比[14]。 2）LCD1602功能介紹 LCD1602各引腳功能如表31所示。表31 LCD1602管腳功能表Table 31 pins function table of CLD1602編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓編號11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6Data I/O6E使能信號14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負極a 基本操作時序：LCD1602 讀寫操作時序總體上來說是比較簡單的，掌握其有兩種方法：一種是直接看時序圖，另外一種方法是直接記憶和總結(jié)讀寫時電平高低和變化。很顯然第二種更簡單、直接，下面就列出典型讀寫的時序要求，以方便編寫程序。讀狀態(tài)輸入：RS=L，R/W=H，E=H 輸出：D0D7=狀態(tài)字寫指令輸入：RS=L，R/W=L，D0D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：無讀數(shù)據(jù)輸入：RS=H，R/W=H，E=H 輸出：D0D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入：RS=H，R/W=L，D0D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖 輸出：無b 狀態(tài)字說明：表32 狀態(tài)字表Table 32 state word tableSTA7D7STA6D6STA5D5STA4D4STA3D3STA2D2STA1D1STA0D0STA06當前數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值STA7讀寫操作使能1：禁止 0：允許對控制器每次進行讀寫操作之前，都必須進行讀寫檢測，確保STA7為0c 指令說明：表33 顯示模式設(shè)置表Table 33 the table of showed mode setting 指令碼功能00111000設(shè)置162顯示，57點陣，8位數(shù)據(jù)口表34 顯示開/關(guān)及背光燈設(shè)置表Table 34 the table of showed on or off and backlight指令碼功能00001DCBD1 開顯示；D=0 關(guān)顯示C=1 顯示光標；C=0 不顯示光標B=1 光標閃爍；B=0光標不顯示000001NSN=1 當讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加一，且光標加一N=0 當讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減一，且光標減一S=1 當寫一個字符，整屏顯示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光標不移動而屏幕移動的效果S=0 當寫一個字符，整屏顯示不移動d 數(shù)據(jù)控制控制器內(nèi)部有一個數(shù)據(jù)地址指針，用戶可通過它們來訪問內(nèi)部的全部80字節(jié)RAMe 數(shù)據(jù)指針設(shè)置表35 數(shù)據(jù)指針設(shè)置表Table 35 the data pointers setting table指令碼功能80H+地址碼（027H,40H67H）設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針f 其他設(shè)置表36 其他設(shè)置指令表Table 36 other setting instruction table指令碼功能01H顯示清屏： 02H顯示回車：3）LCD1602初始化過程a 延時15msb 寫指令38H(不檢測忙信號)c 延時5msd 寫指令38H(不檢測忙信號)e 寫指令5msf 寫指令38H(不檢測忙信號)g 之后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測忙信號h 寫指令38H：顯示模式設(shè)置i 寫指令08H：顯示關(guān)閉j 寫指令01H：顯示清屏幕k 寫指令06H：顯示光標移動設(shè)置l 寫指令0CH：顯示及光標設(shè)置 系統(tǒng)硬件構(gòu)架 AT89C51單片機最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復位開關(guān)和電源部分。圖38為AT89C51單片機的最小系統(tǒng)。為了初始化單片機內(nèi)部的某些特殊功能寄存器，必須采用復位方式，復位后可使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)并初始狀態(tài)開始正常工作。當單片機系統(tǒng)在運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)時，也可按復位鍵重新啟動?！?5】晶振電路的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。圖38 最小系統(tǒng)電路圖Figure 38 the smallest system circuit diagram 溫度測量模塊溫度測量傳感器采用DALLAS公司DS18B20的單總線數(shù)字化溫度傳感器，測溫范圍為55℃~125℃，可編程為9位~12位A/D轉(zhuǎn)換精度，℃，直接輸出數(shù)字信號，使設(shè)計簡單控制方便，采用寄生電源工作方式，CPU只需一根口線便能與DS18B20通信，占用CPU口線少，可節(jié)省大量引線和邏輯電路。接口電路如圖39所示。圖39 DS18B20測量電路Figure 39 measure circuit of DS18B20 時鐘模塊時鐘模塊采用DS1302芯片，DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片內(nèi)含有一個實時時鐘、日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過簡單的串行接口與單片機進行通信，實時時鐘、日歷電路提供秒分時日日期月年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時格式，DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信僅需用到三個口線：RST復位、I/O數(shù)據(jù)線、SCLK串行時鐘。時鐘RAM的讀寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達31個字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時功耗很低，保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1mW，其接線電路如圖310所示：圖310 時鐘電路Figure 310 clock circuit 電源模塊 單片機工作需要使用5V電壓，因此需要給單片機設(shè)計電源電路。圖311是單片機的電源電路。它采用LM7805三端集成穩(wěn)壓器，可輸出+5V的直流電壓供電。圖311 電源電路Figure 311 power circuit LCD液晶顯示模塊LCD液晶顯示模塊采用LCD1602型號，具有很低的功耗。通過編程實現(xiàn)自動關(guān)閉屏幕能夠更有效的降低功耗。LCD1602分兩行顯示，每行可顯示多達16個字符。LCD1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，通過內(nèi)部指令可實現(xiàn)對其顯示多樣的控制，并且還能利用空余的空間自定義字符。其接線如圖312所示：圖312 LCD顯示電路Figure 312 Showed circuit of LCD 蜂鳴器模塊當接收到警報信號時，蜂鳴器有電流流過，開始工作，發(fā)出聲響。本模塊采用PNP三極管為蜂鳴器放大電流，集電極直接接地，發(fā)射極接蜂鳴器。報警模塊電路如圖313所示。圖313報警電路Figure 313 the warming circuit 鍵盤輸入模塊時間日期的校正需要按鍵模塊來完成。如圖314所示，四個按鍵中K1為切換鍵，K4為確認鍵，K2為上調(diào)鍵，K3下調(diào)鍵。圖314 按鍵電路Figure 314 keypress circuit 整體電路 系統(tǒng)整體電路如圖315所示：圖313 系統(tǒng)總體電路圖Figure 313 circuit diagram of overall system4 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程 本章主要介紹各部分的工作流程，使各部分的工作流程更清晰明了。 主程序流程主程序就是主流程程序，它可以調(diào)用溫度設(shè)置、時間日期設(shè)置及定時設(shè)置這三個子程序來實現(xiàn)其需要的功能。開始初始化讀取溫度、時間儲存器顯示時間、溫度定時設(shè)置時間日期設(shè)置溫度設(shè)置圖41主程序流程圖Figure 41 flow diagram of main program 時間日期程序流程 時間日期程序主要進行對時間日期的調(diào)整。開始初始化讀取日期和時間數(shù)據(jù)調(diào)整日期和時間將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成液晶字符返回圖42時間日期程序流程圖Figure 42 flow diagram of time and date program 溫度顯示程序流程溫度顯示程序主要對溫度進行讀取并顯示。開始初始化讀取DS18B20數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為液晶字符顯示返回圖43 溫度顯示程序流程圖Figure 43 flow diagram of temperature showed program 定時報警程序流程定時報警程序主要來實現(xiàn)定時報警功能，當設(shè)置的時間到達時，系統(tǒng)發(fā)出聲響。開始初始化選擇鬧鐘設(shè)置時間開始計時時間到 N蜂鳴器發(fā)出聲響Y返回圖44定時報警程序流程圖Figure 44 flow diagram of alarm timing program5 仿真結(jié)果與分析討論本章節(jié)中主要對proteus軟件和keil uvision3軟件進行介紹，并簡單說明兩者聯(lián)合調(diào)試的過程。 proteus簡介Proteus是由英國labcenter electronics公司開發(fā)的，是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器【16】。 Proteus軟件由ISIS和ARES兩個軟件構(gòu)成．其中ISIS是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件，ARES是高級的布線編輯軟件。通過Proteus ISIS軟件的VSM(虛擬仿真技術(shù))，用戶可以對模擬電路、數(shù)字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件一起仿真 Proteus軟件的模擬仿真直接兼容SPICE模型，采用了擴充的SPICE3175電路仿真模型，能夠記錄基于圖表的頻率特性、直流的傳輸特性、參數(shù)的掃描、噪聲分析、傅里葉分析等。 Proteus軟件的數(shù)字仿真支持JDEC文件的物理器件仿真，有全系列的rrL和CMOS數(shù)字電路仿真模型。同時一致性分析易于系統(tǒng)的自動測試Proteus軟件可提供的模擬(數(shù)字)、交(直)流等元器件達30 多個元件庫，共計數(shù)千種。如各類運算放大器、計數(shù)器、寄存器、 多位數(shù)碼管、多種D/A和A/D轉(zhuǎn)換器等，都可直接調(diào)用。此外， 對于元件庫中沒有的器件，也可依照需要自己創(chuàng)建。在 儀器儀表方面，Proteus除了提供常見的交、直流電壓、電流表、 示波器外，還有邏輯分析儀、計數(shù)器、SPI調(diào)試器、IIC調(diào)試器、信號發(fā)生器、點陣圖形發(fā)生器等特殊的儀器。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標。例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗【17】。 Keil uVision3軟件簡介 單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于MCS51單片機的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機也很可能只支持該軟件），即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會事半功倍。Keil是美國keil software公司開發(fā)的，是目前廣為應用的51單片機軟件開發(fā)工具之一，它支持匯編、C語言以及混合編程，同時具備功能強大的軟件仿真功能，在軟件模擬仿真方式下不需要任何單片機硬件即可完成用戶程序仿真調(diào)試，同時也提供各種硬件仿真功能。 仿真用p