【文章內容簡介】 出管腳相兼容 ， 它具有 AT89C51 芯片的所有功能。且 IO 口數(shù)相對較多，價錢相對也比較便宜。 方案三：采用 AT89S52 芯片。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash， 掉電保護方式下， RAM 內容被保存 ，在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。 但其價格比C51 昂貴。 通過對上面三種方案的比較，選擇 AT89C51 芯片作為本此系統(tǒng)的主控芯片既有利于系統(tǒng)的工作和功能的擴展，成本又低。 湖南財政經(jīng)濟學院畢業(yè)論文 (設計 ) 第 7 頁 共 31頁 AT89S52 單片機的引腳結構分析 引腳圖如圖 所示。 ? 圖 AT89S52引腳圖 ?VCC:電源 GND:地 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。 P1口： P1口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O口， p1輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。 P2 口： P2口是一個具有內部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。 P3 口： P3 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅動 4個 TTL 邏輯電平。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如表 所示。 引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INTO（外部中斷低電平有效） INTO（外部中斷低電平有效） T0（定時器 0外部輸入） T1（定時器 1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通低電平有效） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通低電平有效） 表 P3口 第二功能說明 湖南財政經(jīng)濟學院畢業(yè)論文 (設計 ) 第 8 頁 共 31頁 XTAL1: 振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機最小系統(tǒng)設計圖 圖 單片機最小系統(tǒng)設計圖 顯示模塊硬件電路設計 顯示模塊部分采用 LCD1602 顯示單片機處理后的時間。下面分別從顯示芯片的選型和電路圖來設計顯示模塊硬件電路。 顯示芯片的選型 方案一：采用 LED 數(shù)碼管。 LED 數(shù)碼管（ LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成 “8” 字型的器件，引線已在內部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。 但數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，而本系統(tǒng)除了需要顯示數(shù)字之外還需顯示字符，所以 LED 數(shù)碼管滿足不了本系統(tǒng)的要求。 湖南財政經(jīng)濟學院畢業(yè)論文 (設計 ) 第 9 頁 共 31頁 方案二：采用 LCD1602 液晶顯示屏。 1602 是一種字符液晶顯示屏， 1602 液晶內部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM）已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 “A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，就能看到字母 “A” 。 方案三：采用 LCD2402 液晶模塊，用 LCD 顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由 68 或 88 點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “1” ，其它的為 “0” ，為 “1” 的點亮，為 “0” 的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應的地址， 設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。 由于 LCD1602 液晶顯示模塊顯示 16*2 個字符，而 LCD2402 液晶顯示模塊能夠顯示24*2 個字符，但在本設計中要顯示的字符比較少，相對于應用 LCD2402 來說 LCD1602的功耗低、接口簡單、價格實惠。綜上所述，選擇 LCD1602 作為本設計的顯示模塊。 顯示模塊電路設計 如圖 所示 LCD1602 液晶顯示電路圖。 圖 LCD1602液晶顯示 按鍵模塊硬件電路設計 通常使用的按鍵有獨立式鍵盤和 4*4 矩陣式鍵盤，由于本系統(tǒng)用到的按鍵 比較多， 湖南財政經(jīng)濟學院畢業(yè)論文 (設計 ) 第 10頁 共 31頁 所以選用 4*4 矩陣式鍵盤。如圖 所示。 圖 4*4矩陣式鍵盤 時鐘模塊的硬件電路設計 時鐘模塊部分采用 DS1302 時鐘芯片對時間進行讀寫操作； 時鐘模塊電路設計主要由時鐘芯片的選型和電路圖構成。 時鐘芯片的選型 方案一：采用 DS1307 時鐘芯片。 DS1307 是一款低功耗，具有 56 字節(jié)非失性 RAM的全 BCD 碼時鐘日歷實時時鐘芯片，地址和數(shù)據(jù)通過兩線雙向的串行總線的傳輸，芯片可以提供秒，分，小時等信息，每一個月的天數(shù)能自動調整。并且有閏年補償功能。 方案二：采用 DS1302 時鐘芯片。 DS1302 是 DALLAS 公司的一種具有涓細電流充電能力的電路，主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能。采用普通 晶振。 相對 DS1307， DS1302 可以提供掉電保護是本系統(tǒng)非常需要的功能，所以本系統(tǒng)選用 DS1302. 時鐘芯片 DS1302 結構分析 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（ 1） RES（復位）（ 2） I/O （數(shù)據(jù)線） （ 3） 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) 湖南財政經(jīng)濟學院畢業(yè)論文 (設計 ) 第 11 頁 共 31頁 和時鐘信息時功率小于 1mW。 DS1302 引腳說明 圖 DS1302的外部引腳 X1 X2： 晶振 管腳 GND：地 RST：復位腳 I/O：數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 SCLK：串行時鐘 Vcc,Vcc1：電源供電管腳 時鐘模塊電路設計 DS1302 電路圖如圖 所示。 圖 DS1302電路圖 湖南財政經(jīng)濟學院畢業(yè)論文 (設計 ) 第 12頁 共 31頁 存儲模塊硬件電路設計 存儲模塊部分采用 AT24C02 存儲芯片存儲設置好的打鈴時間。下面分別從存儲芯片選型和電路圖來設計存儲模塊硬件電路。 存儲芯片選型 方案一： AT24C04 存儲芯片。 AT24C04 是 512 字節(jié)的存儲芯 片，是低功耗 CMOS 串行EEPROM，存儲器電壓 VCC 是 ，頻率 1MHZ。 方案二： AT24C08 存儲芯片。 AT24C08 是 1024 字節(jié)的存儲芯片，也是 低功耗 CMOS串行 EEPROM， 用于許多要求低功耗和低電壓操作的工業(yè)級或商業(yè)級應用。 2Wire 串行接口。 方案三： AT24C02 存儲芯片。 AT24C02 是一個 2K 位串行 CMOS E2PROM， 內部含有256 個 8 位字節(jié)， CATALYST 公司的先進 CMOS 技術實質上減少了器件的功耗。 AT24C02有一個 16 字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過 IIC 總線接口進行操 作，有一個專門的寫保護功能。 與 AT24C0 AT24C08 比較， AT24C02 它具有工作電壓寬、擦寫次數(shù)多（大于 10000次）、寫入速度快（小于 10ms）等特點。 所以本系統(tǒng)采用 AT24C02 存儲芯片。 存儲芯片 AT24C02 結構分析 鬧鐘模塊設計中要把設置好的打鈴時間存儲起來所以要用到存儲芯片，本系統(tǒng)中用到的是 AT24C02 存儲芯片。在圖 38 中 AT24C02 的 3 引腳是三條地址線 ,用于確定芯片的硬件地址。在設計上它們都接地，第 8 腳正電源。第 5 腳 SDA 為串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出，數(shù)據(jù)通 過這條雙向 I2C 總線串行傳送，第 6 腳 SCL 為串行時鐘輸入線。 SDA 和SCL 都需要和正電源間各接一個 10k 的電阻上拉，第 7腳和第 4 腳分別需要接地， 24C02 中帶有片內地址寄存器 .每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后 ,該地寄存器自動加 1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達 8 個字節(jié)的數(shù)據(jù)。 湖南財政經(jīng)濟學院畢業(yè)論文 (設計 ) 第 13頁 共 31頁 圖 AT24C02 管腳圖 A0、 A A2：器件地址選擇 SDL：串行數(shù)據(jù)、地址 SCL：串行時鐘 WP：寫保護 VCC： +— 工作 電壓 VSS：地 AT24C02 電路設計 電路圖如圖 所示。 圖 AT24C02 電路圖 打鈴模塊電路設計 打鈴模塊采用蜂鳴器，在指定的打鈴時間鳴叫。 系統(tǒng)蜂鳴器的工作原理如下：當單片機端口輸出高電