【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)，而且精度高， RAM作為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓 ～ 范圍內(nèi)， 時(shí)耗電小于 300nA。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)模塊框圖 六大模塊以 AT89C52 單片機(jī)為控制核心，實(shí)現(xiàn)了該智能臺(tái)燈的各項(xiàng)要求 ，外接一個(gè) 5V 的直流電源，為整個(gè)系統(tǒng)供電。 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 系統(tǒng)整體硬件圖 該設(shè)計(jì)是以 AT89C52 單片機(jī)為控制核心的集多種功能于一體的智能 LED 臺(tái)燈。該臺(tái)燈具有燈光亮度調(diào)節(jié)功能；具有時(shí)間顯示功能。硬件設(shè)計(jì)分為單片機(jī)控制模塊、按鍵模塊、臺(tái)燈模塊、時(shí) 鐘模塊、鬧鈴模塊、顯示模塊等五個(gè)部分。單片機(jī)控制用 AT89C52，顯示模塊用 LCD1602液晶顯示、時(shí)間、日期等內(nèi)容，按鍵模塊用來(lái)調(diào)整時(shí)間、日期、 LED 的亮度等，時(shí)鐘用 DS1302 時(shí)鐘芯片，臺(tái)燈模塊用13 顆 LED，通過(guò)按鍵 K0、 K K2調(diào)節(jié)燈光的亮度，分為一級(jí)亮度、二級(jí)亮度和三級(jí)亮度。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 RSRWEND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7ENRSRWA P 1 . 4BCP1.5DP 1 . 5EP1.5P 1 . 5HP1.6F P 1 . 6GP1.6IP1.6KP1.6MP1.6JP 1 . 6LP1.6A B C D E F G H I J K L MP 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 11 6 _ X _ 2 _ L C DX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U2A T 8 9 C5 2X1CR Y S T A LC13 0 p FC23 0 p FRS T5S CL K7I /O6X12X23V CC 18V CC 21U3DS 1 3 0 2X2CR Y S T A L234567891R P 1RE S P A C K 8R 1 81 0 R選擇加減確定U4A ND _ 4D4L E D Y E L L O WD7L E D G RE E ND0L E D R E DD1L E D Y E L L O WD2L E D Y E L L O WD3L E D Y E L L O WD 1 1L E D G RE E ND5L E D G RE E ND9L E D G RE E ND6L E D G RE E ND8L E D G RE E ND 1 0L E D G RE E ND 1 2L E D G RE E NR02 2 0R12 2 0R22 2 0R32 2 0R42 2 0R52 2 0R62 2 0R72 2 0R82 2 0R92 2 0R 1 02 2 0R 1 12 2 0R 1 22 2 0K0K1K2一級(jí)亮度二級(jí)亮度三級(jí)亮度R 1 54 .7 kR 1 44 .7 kR 1 34 .7 kK3K4K5K6C32 2 u FR 1 61kR 1 72 0 0K7 圖 22 系統(tǒng)整體硬件圖 各模塊電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制模塊 單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì) 80 年代，由當(dāng)時(shí)的 4 位、 8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的 300M 的高速單片機(jī)。 AT89C52 單片機(jī)為 40引腳雙列直插芯片 ,有四個(gè) I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS51單片機(jī)共有 4個(gè) 8位的 I/O 口（ P0、P P P3） ，每一條 I/O線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2 圖 23 AT89C52單片機(jī)控制模塊 晶振 /復(fù)位模塊 晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?,在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。晶振是給單片機(jī)提供工作信號(hào)脈沖的。這個(gè)脈沖就是單片機(jī)的工作速度。單片機(jī)的工作頻率是有范 圍的 ,不能太大。 圖中 19 與 18 引腳分別為 XTAL XTAL2，他們分別接晶振的輸入與輸出， XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端 ， 在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入 ，XTAL2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端 ， 在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出 .因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有 6個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為 2 個(gè)振蕩周期，所以一 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 個(gè)機(jī)器周期共有 12 個(gè)振蕩周期 。本設(shè)計(jì)選擇晶振頻率為 12MHz，輸入芯片震蕩周期為 1/12μ s，一個(gè)機(jī)器周期為 1μ s。 1918C13 0 p FC23 0 p FX11 2 M H z 圖 24 晶振電路模塊 復(fù)位電路，就是利用它把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。就像計(jì)算器的清零按鈕的作用一樣，以便回到原始狀態(tài)，重新進(jìn)行計(jì)算。和計(jì)算器清零按鈕有所不同的是，復(fù)位電路啟動(dòng)的手段有所不同。一是在給電路通電時(shí)馬上進(jìn)行復(fù)位操作；二是在必要時(shí)可以由手動(dòng)操作；三是根據(jù)程序或者電路運(yùn)行的需要自動(dòng)地進(jìn)行。 在 RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至 Vcc 端，下接一個(gè)電阻到地即可。 復(fù)位電路工作原理如下圖所示， Vcc上電時(shí)， C3 充電，在 10K 電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后， C3充滿， 10K 電阻上電流降為 0，電壓也為0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。 工作期間，按下 K7， C3放電，在 10K 電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。 K7 松手， C3 又充電，幾個(gè)毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。 第 9 引腳為復(fù)位輸入端 ,接上電容 ,電阻及開(kāi)關(guān)后夠上電復(fù)位電路 。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 9C32 2 u FR 1 61kR 1 72 0 0K7 圖 25 復(fù)位電路模塊 臺(tái)燈模塊 臺(tái)燈模塊用 13 顆 LED 作為發(fā)光系統(tǒng) ， 每一顆和一個(gè) 220? 的電阻串聯(lián)，用～ 口控制。電阻起限流作用， 13 個(gè) I/O 均采用低電平有效方式，即給相應(yīng)的 I/O 低 電平 LED 工作。 通過(guò)按鍵 K0、 K K2調(diào)節(jié)燈光的亮度，亮度分為三個(gè)等級(jí) :一級(jí)亮度控制紅色的 D0 燈亮；二級(jí)亮度控制黃色的 D D DD4燈亮；三級(jí)亮度控制綠色的 D D D D D D D1 D12 燈亮。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 A P 1 . 4BCP1.5DP 1 . 5EP1.5P 1 . 5HP1.6F P 1 . 6GP1.6IP1.6KP1.6MP1.6JP 1 . 6LP1.6D4L E D Y E L L O WD7L E D G RE E ND0L E D R E DD1L E D Y E L L O WD2L E D Y E L L O WD3L E D Y E L L O WD 1 1L E D G RE E ND5L E D G RE E ND9L E D G RE E ND6L E D G RE E ND8L E D G RE E ND 1 0L E D G RE E ND 1 2L E D G RE E N 圖 26 臺(tái)燈模塊 (1) B C D E F G H I J K L MAR322 0R422 0R522 0R622 0R722 0R822 0R922 0R 1 022 0R 1 122 0R222 0R122 0R 1 222 0R022 0 圖 27 臺(tái)燈模塊 (2) 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 臺(tái)燈調(diào)光按鍵模塊 P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7K0K1K2一級(jí)亮度二級(jí)亮度三級(jí)亮度R 1 34 .7 kR 1 44 .7 kR 1 54 .7 k 圖 28 臺(tái)燈按鍵模塊 按鍵 K0、 K K2用來(lái)調(diào)節(jié)臺(tái)燈的亮度，通過(guò)按下按鍵 K0可以讓臺(tái)燈變亮，按下按鍵 K1可以讓臺(tái)燈變的更亮，按下按鍵 K2可以讓臺(tái)燈燈光達(dá)到最亮 。 3 個(gè)I/O 均采用低電平有效方式。 DS1302 時(shí)鐘電路模塊 下圖示出 DS1302 的引腳排列圖，其中 Vcc1 為后備電源， Vcc2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1+ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。當(dāng) Vcc2小于 Vcc1 時(shí)， DS1302 由 Vcc1 供電。 X1和 X2 是振蕩源，外接 晶振。RST 是復(fù) 位 /片選線，通過(guò)把 RST 輸 入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST輸 入有兩種功 能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器； 其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中 RST 置為低電 平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電動(dòng)行時(shí)，在 Vcc 大于等于 之前， RST 必須保持低電平。中有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST置為高電平， I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。 SCLK 始終是輸入端。 表 1 DS1302引腳功能表 引腳號(hào) 引腳名稱 功能 1 VCC2 主電源 3 X X2 振蕩源，外接 32768Hz晶振 4 GND 地線 5 RST 復(fù)位 /片選線 6 I/O 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端（雙向） 7 SC