【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 國(guó)設(shè)計(jì)，在臺(tái)灣生產(chǎn)，是目前在相同性能條件下價(jià)格最優(yōu)的一個(gè)品種 ，且 具有高性能、低價(jià) 格的特點(diǎn) 。由于 其功能已經(jīng)夠滿足我們對(duì)于產(chǎn)品的需要，所以我們選擇性價(jià)比更高的 STC89C54。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 圖 11 系統(tǒng)總體框圖 167。 時(shí)鐘芯片的選擇 方案一：選擇 DS12C887。 DS12C887 是一種新型的時(shí)鐘日歷芯片，它能夠自動(dòng)產(chǎn)生世紀(jì)、年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，而且它自帶有鋰電池，外部掉電時(shí)，其內(nèi)部時(shí)間信息還能夠保持十年之久，對(duì)于一天內(nèi)的時(shí)間記錄，有 12 小時(shí)制和 24 小時(shí)制兩種模式。對(duì)于這個(gè)新型的時(shí)鐘芯片應(yīng)用于電子中的設(shè)計(jì)是綽綽有余的，但是考慮到現(xiàn)有的電路板沒(méi)有這個(gè)芯片，所以不采用這個(gè)方案， 考慮其他方案。 方案二：選擇 DS1302。 DS1302 具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示，鬧鈴調(diào)校的功能，且價(jià)格便宜。用其組成的串行時(shí)鐘電路具有接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便的特點(diǎn)，所以被廣泛使用，其主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。這些特點(diǎn)均可滿足電子鐘的設(shè)計(jì)，而且現(xiàn)有的電路板上也有這個(gè)時(shí)鐘芯片，所以選用這個(gè)方案。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 167。 溫度采集模塊的選擇 方案一：選擇 AD590。 AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源，具有精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好的 特點(diǎn)。但是該溫度傳感器輸出量是模擬量，這對(duì)編程調(diào)試將帶來(lái)比較大的工作量。所以不選用此方案。 方案二：選擇 DS18B20。 DS18B20 具有先進(jìn)的單總線結(jié)構(gòu)，并且可以寄生供電。只要一根線即可讓其工作，轉(zhuǎn)換精度可由用戶自己選擇，一共有四種選擇： 9 位、 10 位、 11 位、 12 位，步進(jìn)分別為 176。C、 176。C、 176。C、176。C。 DS18B20 可以自動(dòng)轉(zhuǎn)化輸出溫度數(shù)據(jù)，單片機(jī)可以直接識(shí)別。故采用此方案。 167。 顯示模塊的選擇 方案一：采用 LED 數(shù)碼管顯示。其顏色鮮艷，易于觀察，但是由于產(chǎn)品需 要顯示的信息較多，個(gè)別字符也無(wú)法顯示，所以不符合此次設(shè)計(jì)的要求。 方案二：采用 LCD1602 液晶顯示。由于課程設(shè)計(jì)用過(guò) LCD1602，所以對(duì) 1602 液晶的操作比較熟悉，其顯示功能也比較強(qiáng)大，實(shí)用性很強(qiáng)，還可以顯示自定義字符，故采用此方案。 167。 紅外發(fā)射接收模塊的選擇 方案一：紅外編碼和紅外解碼模塊都由自己編程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，好處是可以學(xué)習(xí)紅外發(fā)射協(xié)議，但是難度大，容易出錯(cuò)。所以不采用此方案。 方案二：采用 TC9012 和 PIC3388 配對(duì)的紅外發(fā)射和紅外接收芯片，其編碼譯碼都由固件來(lái)實(shí)現(xiàn)。外圍電路的搭建稍 復(fù)雜，但是有利于提高我們的動(dòng)手能力，故采用此方案。 167。 電源模塊的選擇 方案一 :采用蓄電池為系統(tǒng)供電。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。但是蓄電池的體積過(guò)于龐大，價(jià)格比較昂貴，對(duì)于我們的作品性價(jià)比不高。 方案二：采用 12V 穩(wěn)壓電源，經(jīng)過(guò) 7805 的電壓變換后為單片機(jī)供電。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，輸出電壓供電時(shí)，單片機(jī)及外設(shè)的工作電壓不夠，性能不穩(wěn)定。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 方案三：采用 USB 串口輸出電壓，其電壓輸出穩(wěn)定，符合產(chǎn)品的需求，故采用此方案。 167。 聲光報(bào)警模塊的選擇 方案一：通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制語(yǔ)音 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)提示信息的播報(bào)。但是由于語(yǔ)音芯片成本比較高，而且擴(kuò)展起來(lái)比較復(fù)雜，增加焊接難度和設(shè)計(jì)成本。 方案二：采用發(fā)光二極管和蜂鳴器搭一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，成本低，電路比較簡(jiǎn)單，使用方便，符合我們的系統(tǒng)要求，故采用此方案。 167。 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 經(jīng)過(guò)反復(fù)的探討和論證我們最終確定如下設(shè)計(jì)方案： 采用 STC89C54 單片機(jī)作為整個(gè)電路的控制核心； 采用 DS1302 時(shí)鐘芯片提供準(zhǔn)確的時(shí)間； 采用 DS18B20 采集當(dāng)前環(huán)境的溫度； 采用蜂鳴器和二極管來(lái)完成聲光報(bào)警功能； 采用 1602 液晶作為人機(jī)交互界面； 采 用 USB 串口輸出電壓為系統(tǒng)提供基準(zhǔn)電源； 采用 TC9012 和 PIC3388 配對(duì)的紅外發(fā)射和紅外接收芯片完成產(chǎn)品的遙控與接收控制。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路系統(tǒng)，共分為以下幾個(gè)模塊： STC89C54 單片機(jī)控制模塊，時(shí)鐘芯片 DS1302 模塊，溫度采集 DS18B20 模塊，液晶顯示屏LCD1602 模塊，紅外發(fā)射接收模塊，電源模塊及聲光報(bào)警模塊。 167。 單片機(jī)控制模塊 167。 STC89C54 單片機(jī)的簡(jiǎn)介 STC89C54 是一種帶有 4K 字節(jié)的閃爍可編程并且可擦除的只讀式存儲(chǔ)器 （ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， STC89C54 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。STC89C54 的外部引腳分配如圖 21 所示。 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 .01P 1 .12P 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 427U1S T C8 9 C5 4 圖 21 STC89C54 引腳 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 各引腳功能： 按鍵與單片機(jī)引腳的連 接：按鍵 K3 和 K4 分別接單片機(jī)的 P1^2 和 P1^3，按鍵 K5K8 分別接單片機(jī)的 P2^3P2^0。 DS1302 時(shí)鐘芯片與單片機(jī)引腳的連接： J13 的 SCK、 I/O 和 RST 分別接單片機(jī)的 P1^ P1^5 和 P1^6。 紅外遙控器與單片機(jī)引腳的連接： J27 中的任何一個(gè)端口接單片機(jī)的P2^3(int0 中端口 )。 溫度傳感器與單片機(jī)的連接： J48 接單片機(jī)的 P3^7。 蜂鳴器與單片機(jī)引腳的連接： J42 的 B1 接單片機(jī)的 P1^1。 167。 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) STC89C54 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大 器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器振蕩電路。 外接石英晶體（陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用 30Pf177。 10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。 10pF。本設(shè)計(jì)使用的電容是 22pF,晶振為 。 若采用外部 時(shí)鐘。外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 圖 22 STC89C54 振蕩電路圖 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部振蕩器方式，如圖 22 所示。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 167。 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)單復(fù)位電路的好處在于不受工作電壓范圍的限制，而專用復(fù)位集成電路，必須注意復(fù)位電壓和工作電壓是否匹配。這類專用的復(fù)位集