【文章內(nèi)容簡介】 低電平時進行寫操作。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時不僅可以寫入指令還可以顯示地址，當(dāng) RS 為低電平、 R/W 是高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平和 R/W 為低電平時就能寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端是使能端，當(dāng) E 端由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，液晶模塊執(zhí)行相應(yīng)的命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線 [10]。 綜合以上設(shè)計得圖 所示的多鬧點數(shù)字鐘設(shè)計電路。 3 程序設(shè)計 程序設(shè)計概述 這里用匯編 的單片機程序構(gòu)成了本 設(shè)計 的軟件系統(tǒng)。該程序?qū)崿F(xiàn)時間及定時 (時間以 0 點 0 分 0秒為基準(zhǔn)計算，鬧鈴定時以 0 時 0 分為基準(zhǔn)計算）的顯示，有外中斷 0 和五個開關(guān)實現(xiàn)校時，鬧鐘功能。其中程序的晶振頻率為 12MHz，最小計時單位為 1/20 秒。 主芯片 輸出數(shù)據(jù)到 LCD 數(shù)據(jù)總線， 輸出 LCD 控制信號， 輸出聲音信號， 輸入外部控制信號，整個軟件系統(tǒng)也是根據(jù)這個關(guān)系連接成一個完整的系統(tǒng) 。 本設(shè)計中主程序主要實現(xiàn)顯示的初始化和調(diào)用各子程序工作的功能，讀取時間的子程序主要實現(xiàn)初 始化，時間信息的采集和顯示段碼的碼的存取。分別對各個器件的功能進行編程設(shè)計，根據(jù)主程序流程圖（如下）進行全面的分析。設(shè)計中計時主要以定時器 T0 中斷完成，定點鬧鈴使用峰鳴器來完成。當(dāng)端口有開關(guān)按下時，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能程序。其主程序執(zhí)行流程如圖 所示。 多鬧點的實現(xiàn) 鬧點 功能的實現(xiàn)涉及到兩個方面：鬧鈴時間設(shè)定和是否鬧鈴判別與相應(yīng)處理。鬧鈴時間設(shè)定模塊的設(shè)計可參照時間設(shè)定模塊，這里著重闡述鬧鈴判別與處理模塊的設(shè)計問題。鬧鈴判別與鬧鈴處理的關(guān)鍵在于判別何時要進行鬧鈴。當(dāng)時十位、時個位、分十位、分個位中任一位發(fā)生改 變（進位）時，就必須進行鬧鈴判別 [11]。 程序如附錄所示。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 26 頁 圖 多鬧點數(shù)字鐘設(shè)計 圖 主程序執(zhí)行流程 4 多鬧點數(shù)字鐘的 Protues 軟件仿真 Protues 軟件的概述 Protues 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版 EDA 工具軟件。它不僅 僅 具有 其他的 EDA 工具軟件的仿真功能， 還可以 仿真單片機 和它的 外圍器件。它是 當(dāng)下 最好的仿真單片機 和其 外圍器件的 軟件 工具。雖然 現(xiàn)在 國內(nèi)推廣剛 剛開始 ， 還不是很成熟， 但已 經(jīng) 受到單片機愛好者 和 從事單片機 開 始 初始化 顯示 按鍵 鬧鐘時間 蜂鳴器 調(diào)時 保存鬧鐘鐘 設(shè)置鬧鐘時間 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 26 頁 工作 教學(xué)的教師 及 致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的 廣大 科技工作者的青睞。 Proteus 是世界上 聞名 的 EDA仿真軟件工具，從原理圖布圖 和 代碼 的 調(diào)試到單片機與 其 外圍電路協(xié)同仿真，一鍵 轉(zhuǎn)換 到 PCB 設(shè)計，從 真正 意義上達到 了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是 現(xiàn)在 世界上唯一 能 將電路仿真軟件 和 PCB 設(shè)計軟件 及 虛 擬模 型 仿 真軟 件 三 個 合一 體 的 設(shè) 計平 臺 ， 他的 處理 器 模 型支 持 805 HC11 、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 8086 和 MSP430 等， 20xx 年即將增加 Cortex 和 DSP 等一 系列處理器，并 陸續(xù) 增 添 其他 型號 處理器模型。在 軟件 編譯方面，它也支持 IAR 和 MPLAB 等 好多種類 編譯 [12]。 Protues 軟件的特點 Protues 仿真軟件有其它 EDA 工具軟件（例： multisim）的功能。具有的功能主要是： 1）原理的布圖 2） PCB 自動及人工布線 3） SPICE 電路仿真 創(chuàng)新性的特點： 1）具有互動電路仿真。用戶可以便利的采用諸如 RAM， ROM，鍵盤，馬達， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。 2）仿真處理器和它的外圍電路。能仿真 51 系列、 AVR、 PIC、 ARM 等常用的主流單 片機。也能直接在基于原理圖設(shè)計的虛擬原型上進行編程，再配合上顯示模塊及輸出模塊，可以清楚地看到仿真運行后輸入輸出的各種效果。配合系統(tǒng)中配置的虛擬邏輯分析儀和示波器等外圍電路， Protues建立了相當(dāng)完善的電子電路設(shè)計開發(fā)環(huán)境。 Protues 軟件具有四大功能模塊 1）智能原理圖設(shè)計（ ISIS） 豐富的器件庫：超過 27000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件。 智能的器件搜索：通過模糊的搜索可以很快的定位電路所需的元器件。 智能化的自動連線功能：自動連線功能讓連接導(dǎo)線更加簡單快捷，大大的縮短了繪圖時間。 配備總線結(jié) 構(gòu)：用總線器件和總線布線可以讓電路設(shè)計更加簡明清晰。 能輸出高質(zhì)量的圖紙：通過個性化的設(shè)置，能生成印刷高質(zhì)量 BMP 圖紙，可以便利的讓 WORD、POWERPOINT 等多種文檔軟件使用。 2）完善的電路仿真功能（ Prospice） Prospice 仿真：基于工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn) SPICE3F5，實現(xiàn)數(shù)字和模擬電路混合仿真；超過 27000 多個仿真元器件：能通過內(nèi)部的原型或者使用廠家的 SPICE 文件自己設(shè)計仿真的元器件， Labcenter 也在陸續(xù)地發(fā)布新的仿真元器件，并且導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真元器件。 多種的激勵源：包括直流和 正弦和脈沖和分段線性脈沖及音頻（使用 wav 文件）和指數(shù)信號和單頻 FM 和數(shù)字時鐘，并且還支持文件形式信號輸入。 多種多樣的虛擬儀器： 13 種虛擬的儀器，面板的操作形象逼真，如示波器和邏輯分析儀和信號發(fā)生器和直流電壓 /電流表和交流電壓 /電流表和數(shù)字圖案發(fā)生器和頻率計 /計數(shù)器和邏輯探頭和虛擬終端和 SPI 調(diào)試器及 I2C 調(diào)試器等。 栩栩如生的仿真顯示：色點用來顯示各個引腳的數(shù)字電平，用來連接的導(dǎo)線用不同的顏色表示對地電壓的大小，結(jié)合每個動態(tài)器件）的使用可以使仿真更加的直觀和形象。 高級的圖形仿真功能：基準(zhǔn)于圖標(biāo)的分析 能精確的分析電路的各種指標(biāo)，具體有工作點和瞬態(tài)特性和頻率特性和傳輸特性和噪聲和失真及傅立葉頻譜分析等，還能進行一致性的分析。 （ 3）不同的單片機互相協(xié)同仿真功能（ VSM） 支持主流的 CPU 類型：如 ARM 8051/5 AVR、 PIC10/1 PIC1 PIC1 PIC2 dsPIC3HC1 BasicStamp、 808 MSP430 等， CPU 類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持 CORTEX、DSP 處理器。 支持通用外設(shè)模型：如字符 LCD 模塊和圖形 LCD 模塊和 LED 點陣和 LED 七段顯示 模塊和鍵盤 /按鍵和直流 /步進 /伺服電機和 RS232 虛擬終端及電子溫度計等，其種 COMPIM 還能讓仿真電路通陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 共 26 頁 過 PC 機串口、外部電路來實現(xiàn)雙向異步的串行通信。 實時的仿真：支持 UART、 USART、 EUSARTs 仿真和中斷仿真和 SPI/I2C 仿真和 MSSP 仿真和PSP 仿真和 RTC 仿真和 ADC 仿真及 CCP/ECCP 仿真。 編譯及調(diào)試：支持單片機匯編語言編輯 /編譯 /源碼級的仿真，內(nèi)置 8051 和 AVR 和 PIC 的匯編的編譯器，還能與第三方集成編譯軟件（如 IAR 和 Keil 及 Hitech）相結(jié)合，實現(xiàn)高級語言之間的源碼級仿 真及調(diào)試。 （ 4）切合實際的 PCB 設(shè)計平臺 原理圖到 PCB 的快速結(jié)合：原理圖完成設(shè)計后，一鍵就能直接得進入 ARES 的 PCB 設(shè)計模塊，實現(xiàn)概念到產(chǎn)品的一體設(shè)計。 領(lǐng)先的自動布局 /布線功能：支持器件的自動 /人工布局；支持無網(wǎng)格人工布線和自動布線；支持引腳交換 /門交換功能讓 PCB 設(shè)計的更加合理。 齊全的 PCB 設(shè)計功能：最多能設(shè)計高達 16 個銅箔層，還有 2 個絲印層，還有 4 個機械層（含板邊），多種多樣的布線方法可以讓用戶設(shè)置，自動規(guī)則設(shè)計檢查，還有 3D 可視化預(yù)覽功能。 多種多樣的輸出格式的支持：可以輸出不同的格式文 件，包括 Gerber 文件的導(dǎo)入或?qū)С?，便利與其它 PCB 設(shè)計工具的互轉(zhuǎn)（如 protel）和 PCB 板的設(shè)計和加工 [13]。 多鬧點數(shù)字鐘的 Protues 仿真 Protuse 軟件仿真 支持當(dāng)前的主流單片機，像 51 系列 V48 系列和 PIC12 系列和 PIC16 系列和 PIC18 系列和 Z80系列和 HC11 系列和 68000 系列等。 （ 1）提供了軟件調(diào)試的功能。 （ 2）提供了豐富的外圍接口器件和其仿真 . 鍵盤，馬達， LED， LCD， AD/DA，部分器件，部分的 IIC 器件。這就很接近實際。在教導(dǎo)學(xué)生時，可以選擇多 種方案，這樣更加利于教導(dǎo)學(xué)生。 （ 3）提供多種虛擬儀器，利用虛擬的儀器在仿真的過程中能測量外圍電路的相應(yīng)特性，培養(yǎng)學(xué)生實際硬件的調(diào)試能力。 （ 4）具有完善的原理圖繪制功。 電路功能仿真 首先打開 proteus 軟件中的 ISIS Professional ，然后進入 ISIS Professional 的編輯界面，然后對此軟件的界面進行簡單的介紹下。 點擊工具欄的“保存”按鈕，在 G 盤畢業(yè)設(shè)計文件夾中創(chuàng)建一個名字為 proteus 仿真的子文件夾，將文件命名為“ lcd”，點擊保存，路徑為 G: \畢業(yè)設(shè)計 \proteus 仿真 \lcd。 接下來，就按照要求，在原理圖編輯窗口，添加需要的元件。雙擊“庫管理按鈕 DEVICES”，出現(xiàn)新的界面“ pick devices”，選擇左邊的“ category”中“ Microprocessor ICs”，進入庫中，再找到“ STC89C52”，最后點擊右下角的“ ok”按鈕，返回到原理圖編輯窗口，點擊左鍵，將該 MCU“ STC89C52”放置到原理圖上。 按照上面的步驟，再添加 4 個“ BUTTON”按鍵，并分別右鍵，修改名稱為“設(shè)置 K1”，“調(diào)時 K2”，“保存 K3”，“鬧鐘 K4”；再添加“ LM016L” 1602 液晶仿真元件。 Proteus 中的 1602液晶確實是 LM016L，有 14 個管腳。而實物 1602 有 16 個管腳是因為多了 2 個用于調(diào)節(jié)液晶背光亮度的接口（ A， K），前 14 個管腳和 LM016L 的功能定義是一樣的，即兼容 LM016L。這個不影響仿真效果，反正調(diào)背光是手動的，不用編程控制。由于 proteus 軟件適用于仿真數(shù)字邏輯的，復(fù)位也沒有必要，因此，在原理圖中，不需要畫出復(fù)位電路及晶振模塊。最后添加上相應(yīng)的“接地 VDD”，大致上的元件添加完畢 [14]。 接下來，該為這些元器件接線了。按照設(shè)計要求， 1602 液晶的 — 端口對應(yīng)單片機的— 端口， LCD 的 VSS、 VDD、 VEE、不需要連接?！霸O(shè)置 K1 鍵”按鈕對應(yīng)單片機的 端口，“調(diào)時 K2 鍵”按鈕對應(yīng)單片機的 端口，“保存 K3 鍵”對應(yīng)單片機的 端口 ,“鬧鐘K4 鍵”按鈕對應(yīng)單片機的 端口。最后將 4 個按鈕的公共端接地。這樣，原理圖已經(jīng)完成，點陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 共 26 頁 擊保存。原理圖如圖 所示。 圖 多鬧點數(shù)字鐘仿真原理圖 在 PROTEUS 繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件： *.HEX，出現(xiàn)程序所實現(xiàn)的結(jié)果。如圖 所示 。 圖 多鬧點數(shù)字鐘加載程序 調(diào)整設(shè)置鍵 K1 可以進入到修改時分秒、年月日界面，加 1 鍵 K2， K4 為進入調(diào)整鬧鐘模式，K3 為保存鍵，通過這四個鍵可以設(shè)置時間和兩個不同的鬧鈴。 PROTEUS 是單片機課堂教學(xué)的先進助手。 PROTEUS 不僅可將許多單片機實例功能形象化，也可將許多單片機實例運行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實物演示實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達到的效果。它的元器件連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連 接、電路檢測、電路修改、軟件調(diào)試、運行結(jié)果等。課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生走向就業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)。由于 PROTUES 提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設(shè)計的靈活性、提供了實驗室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實踐精神、創(chuàng)造精神的平臺。隨著科技的發(fā)展“計算機仿真技術(shù)”已成為許多設(shè)計部門重要的前期設(shè)計手段。它具有設(shè)計靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點?？墒乖O(shè)計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險。相信在單片機陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 共 26 頁 開發(fā)應(yīng)用中 PROTUES 也能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用 [15]。 5 系統(tǒng)的調(diào)試和安裝 本多鬧點數(shù)字鐘 的電路系統(tǒng)較大，對于焊接方面更是不可輕視，龐大的電路系統(tǒng)中只要出于一處的錯誤，則會對檢測造成很大的不便，而且電路的交線較多，對于各種鋒利的引腳要注意處理，否則會刺破帶有封皮的導(dǎo)線，使電路造成短路現(xiàn)象 。 另外，買來的元器件要先進行檢測，如果有壞的器件要進行更換，還有