【文章內(nèi)容簡介】 路板最基本的過程可以分為三大步驟。 （ 1） 電路原理圖的設(shè)計 電路原理圖的設(shè)計主要是 Protel 99 SE的原理圖設(shè)計系統(tǒng)來繪制一張電路原理圖。在這一過程中，要充分利用 Protel 99 SE 所提供的各種原理圖繪圖工具、各種編輯功能，來實現(xiàn)我們的目的，即得到一張正確精美的電路原理圖。 （ 2） 產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表 網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計（ SCH）與印制電路板設(shè)計（ PCB）之間的一座橋梁， 它是電路板自動的靈魂。網(wǎng)絡(luò)表可以從電路與阿里通中獲得，也可以從印制電路板中提取出來。 （ 3） 印制電路板的設(shè)計 印制電路板的設(shè)計主要是針對 Protel 99 SE 的另外一個重要的部分 PCB 而言的，在這個過程中，我們借助 Protel 99 SE 提供的強大功能實現(xiàn)電路板的版面設(shè)計，完成高難度的等工作。 基于單片機的自動打鈴器 7 原理圖的設(shè)計流程圖如下圖所示： 圖一 原理圖設(shè)計流程 開始 設(shè)置圖紙大小 設(shè)置環(huán)境 放置元件 原理圖布線 輸出報表 存盤打印 結(jié)束 基于單片機的自動打鈴器 8 第二章 單元模塊的設(shè)計 電源模塊 數(shù)字集成芯片功耗低，所需電壓低，需要一個專門的模塊來獲 得合適的工作電壓。此模塊為系統(tǒng)提供合適的、穩(wěn)定的直流電壓。其基本 原理圖如 圖 二所 示。其中二極管D11— D14為整流二極管， J2為三端穩(wěn)壓集成芯片 7805，它將電壓穩(wěn)定在 +5V? 。圖中的電容用來濾除電源紋波。 這是單片機中很常見的電源。 圖 二 電源電路原理圖 單片機最小系統(tǒng)模塊 單片機最小系統(tǒng)模塊由單片機、晶振、復(fù)位電路三個基本部分組成。 其中 89S52 單片機為是 自動打鈴器 的核心控制器，由它來完成所有數(shù)據(jù)的處理及監(jiān)測功能；晶振為系統(tǒng)提供基準脈 沖，這里，我們使用的是頻率為 12M 的晶振；復(fù)位電路使系統(tǒng)回到上電時的狀態(tài)。當系統(tǒng)由于各種突發(fā)情況而使得結(jié)果出錯或者死機時，我們可以通過按復(fù)位鍵 S1 使系統(tǒng)恢復(fù)到正常情況。單片機最小系統(tǒng)如圖 三 所示： 基于單片機的自動打鈴器 9 圖 三 單片機最小系統(tǒng) 時鐘模塊 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 ：（ 1） RES（ 復(fù)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)和時鐘信息時功率小于 1mW。 DS1302是由 DS1202改進而來 ， 增加了以下的特性 ： 雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng) ， Vcc1為可編程涓流充電電源 ， 附加七個字節(jié)存儲器 。 它廣泛應(yīng)用于電話 、 傳真 、單片機、 便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品 領(lǐng)域 。 下面將主要的性能指標作一綜合： ? 實時時鐘具有能計算 2100 年之前的秒 、 分 、 時 、 日 、 日期 、 星期 、 月 、 年的能力 ，基于單片機的自動打鈴器 10 還有閏年調(diào)整的能力 ? 31X8位暫存數(shù)據(jù)存儲 RAM ? 串行 I/O口方式使得管腳數(shù)量最少 ? 寬范圍工作電壓 — ? 工作電流 ,小于 300nA ? 讀 /寫時鐘或 RAM數(shù)據(jù)時 ， 有兩種傳送方式 ： 單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式 ? 8 腳 DIP封裝或可選的 8腳 SOIC 封裝 （ 根據(jù)表面裝配 ） ? 簡單 3線接口 ? 與 TTL兼容 （ Vcc=5V） ? 可選工業(yè)級溫度范圍 ： 40℃ +85℃ ? 與 DS1202兼容 ? 在 DS1202基礎(chǔ)上增加的特性 — 對 Vcc1有可選的涓流充電能力 — 雙電源管用于主電源和備份電源供應(yīng) — 備份電源管腳可由電池或大容量電容輸入 — 附加的 7字節(jié)暫存存儲器： 管腳 圖如圖四所示： 圖 四 DS1302 原理 圖 現(xiàn)將其引腳功能簡介如下： Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當 Vcc2 大于 Vcc1＋ 時， Vcc2給 DS1302 供電。當 Vcc2 小于 Vcc1 時， DS1302 由 Vcc1 供電。 X1 和 X2 是振 蕩源，外接 晶振。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)基于單片機的自動打鈴器 11 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 RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在 Vcc 之前， RST必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )。 SCLK 為時鐘輸入端。 芯片時鐘信息在芯片初次使用時寫入即可， 電路原理圖如圖五所示 ： 圖 五 時鐘模塊 原理圖 按鍵模塊 如下圖所示，按鍵電路僅由 S1 S1 S1 S14 三個按鍵組成，其一端分別與單片機的 、 、 、 引腳相連，另一端直接接地。 雖然此模塊十分簡單，但作用很重要。 在單片機自動打鈴器時鐘開始工作 ，它可以完成 設(shè)置打鈴時間 ， 按鍵 S11 切換到打鈴時間 1的 分 調(diào)整，按鍵 S12 是對打鈴時間分鐘加時間 的設(shè)定，按鍵 S13 是對打鈴時間 分 減時間 的設(shè)置， 再按下 S11 按鍵 是切換到打鈴時間秒的設(shè)置，秒的設(shè)置和分的設(shè)置相同，按鍵 S14 是用來切換打鈴時間 的設(shè)置 ，當打鈴時間 1 設(shè)置完成，按下 S14，則切換到打鈴時間 2 的設(shè)置……若打鈴時間全部設(shè)置完成，再按下 S11 鍵，顯示器切換到時鐘模式。 基于單片機的自動打鈴器 12 圖 六 按鍵電路原理圖 顯示模塊 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 。 DS1602 原理圖如圖九所示： 圖七 顯示模塊原理圖 基于單片機的自動打鈴器 13 主要技術(shù)參數(shù) 表 1 DS1602 參數(shù) 顯示容量 16X2 個字符 芯片工作電壓 ~ 芯片工作電流 （ ） 模塊最佳工作電壓 字符尺寸 （ WXH） mm 引腳功能 表 2 DS1602 管腳功能 引腳編號 符號 引腳功能說明 1 VSS 電源地 2 VCC 電源正極 3 Vo 液晶顯示偏壓信號 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 5 R/W 讀 /寫選擇端（ H/L） 6 E 使能信號 7 DB0 DATA I/O 8 DB1 DATA I/O 9 DB2 DATA I/O 10 DB3 DATA I/O 11 DB4 DATA I/O 12 DB5 DATA I/O 13 DB6 DATA I/O 14 DB7 DATA I/O 15 BLA 背光源正極 16 BLK 背光源負極 基于單片機的自動打鈴器 14 基本操作時序 表 3 DS1602 基本時序圖 指令 輸入 輸出 讀狀態(tài) RS=L,RW=H,E=H DB0~DB7=狀態(tài)字 寫狀態(tài) RS=L,RW=L,DB0~DB7=指令碼， E=高脈沖 無 讀數(shù)據(jù) RS=H,RW=H,E=H DB0~DB7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) RS=L,RW=L,DB0~DB7=數(shù)據(jù)， E=高脈 沖 無 狀態(tài)字說明 表 4 DS1602 狀態(tài)字說明 STA7 D7 STA6 D6 STA5 D5 STA4 D4 STA3 D3 STA2 D2 STA1 D1 STA0 D0 STA0~6 迪安茜數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值 STA7 讀寫操作使能 1：禁止； 2：允許 注：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 0。 RAM 地址映射圖 控制器內(nèi)部帶有 80X8 位（ 80 字節(jié)）的 RAM 緩沖區(qū)，對應(yīng)關(guān)系如下圖所示 ： 表 5 DS1602RAM 地址映射 LCD 16 字 X2 行 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 10 … 27 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 50 … 67 基于單片機的自動打鈴器 15 指令說明 （ 1） 初始化設(shè)置 （ 2） 顯示模塊設(shè)置 表 6 DS1602 指令說明 指令碼 功能 0 0 1 1 1 0 0 0 設(shè)置 16X2 顯示， 5X7 點陣， 8位數(shù)據(jù)接口 （ 3） 顯示開 /關(guān)及光標設(shè)置 表 7 DS1602 顯示開 /管及光標設(shè)置 指令碼 功能 0 0 0 0 1 D C B D=1 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 0 0 0 0 0 1 N S N=1 迪安讀或?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€字符后地址指針加一，且光標減一 S=1 當寫一個字符；整屏顯示左移（ N1）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 （ 4） 數(shù)據(jù)控制 控制器內(nèi)部設(shè)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) RAM.。 基于單片機的自動打鈴器 16 （ 5） 數(shù)據(jù)指針設(shè)置 表 8 DS1602 數(shù)據(jù)指針設(shè)置 指令 功能 80H+地址碼（ 0— 27H， 40H— 67H） 設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針 （ 6） 其他設(shè)置 表 9 DS1602 其他設(shè)置 指令碼 功能 01H 顯示清屏： 數(shù)據(jù)指針清零 所有顯示清零 02H 顯示回車： 1：數(shù)據(jù)指針清零 接口時序圖 （ 7） 讀操作時序圖 圖 八 DS1602 讀操作時序圖 基于單片機的自動打鈴器 17 （ 8） 寫操作時序圖 圖 九 DS1602 寫操作時序圖 （ 9） 時序參數(shù) 時序參數(shù) 符號 極限值 單位 測試條件 最小值 典型值 最大值 E信號周期 tC 400 — — ns 引腳 E E脈沖寬度 tPM 150 — — ns E 上升沿 /下降沿時間 tR,tF — — 25 ns 地址建立時間 tSP1 30 — — ns 地址保持時間 tHD1 10 — — ns 數(shù)據(jù)建立時間（讀操作） tD — — 100 ns 數(shù)據(jù)保存時間（讀操作） tHD2 20 — — ns 數(shù)據(jù)建立時間（寫操作） tSP2 40 — — ns 數(shù)據(jù)保持時間（寫操作） tHD2 10 — — ns 表 10 DS1602 時序參數(shù) 基于單片機的自動打鈴器 18 喇叭模塊 本模塊采用的 HXD 蜂鳴器，通過 端口控制蜂鳴器的工作。原理圖如圖八所示： 圖 十 喇叭模塊原理圖 基于單片機的自動打鈴器 19 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)通電后，首先執(zhí)行單片機的初始化命令。每次通電后，系統(tǒng)將被初始化成時鐘模式，然后再進入到系統(tǒng)的內(nèi)部循環(huán)部分。 系統(tǒng)正常工作時，先讀取時鐘日歷芯片 DS1302 的時鐘信息，作為 LCD1602 液晶模塊原始數(shù)據(jù)，待單片機處理后，即送往顯示模塊進行時間實時數(shù)據(jù)顯示。 由于開機后系統(tǒng) 默認時間 12： 00 開始運行時間 ， 若檢測到按鍵信號 輸入 ，則根據(jù)按鍵的控制進 行打鈴器時間設(shè)定，時間到了打鈴器鈴