【正文】 所示： 圖 44 向 LCD1602 寫數(shù)據(jù)程序子程序流程圖 初 始 化 L C D讀 取 要 顯 示 的 數(shù) 據(jù)將 相 應(yīng) 數(shù) 據(jù) 寫 入 L C D是 否 寫 入 完 成 ？L C D 相 應(yīng) 位 正 常 顯 示返 回NY開 始?xì)J州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 17 按鍵設(shè)定程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)讀取按鍵的方式有 2種：查詢方式和中斷方式。 初 始 化 D S 1 3 0 7讀 取 時(shí) 、 分 、 秒寫 入 相 應(yīng) 數(shù) 據(jù)D S 1 3 0 7 應(yīng) 答 ？結(jié) 束YN開 始?xì)J州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 15 表 42LCD1602 控制指令表 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 8 置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 向 CGRAM 或DDRAM 寫數(shù) 1 0 要寫的數(shù)據(jù) 內(nèi)容 11 從 CGRAM 或DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 LCD1602 內(nèi)部自帶有 80 8位的 RAM 緩沖區(qū)， RAM 地址映射如表 43 所示。 LCD1602 初始化過程：延時(shí) 15ms；寫指令 38H（不 檢測(cè)忙信號(hào)）；延時(shí) 5ms；寫指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；延時(shí) 5ms；寫指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)；寫指令 38H，顯示模式設(shè)置；寫指令 08H，顯示關(guān)閉；寫指令 01H，顯示清屏；寫指令 06H，顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置；寫指令 0CH，顯示開及光標(biāo)設(shè)置。 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=H， E=H；輸出： D0D7=數(shù)據(jù)。 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)流程：?jiǎn)纹瑱C(jī)按如下順序?qū)?shù)據(jù)寫入到 ISD4004 寄存器或內(nèi)部 RAM 中： START 信號(hào) 寫 SLA+W(0xd0)字節(jié)， DS1307 應(yīng)答（ ACK）； 寫 1 字節(jié)內(nèi)存地址（在以下第四步寫入的第一字節(jié)將存入到 DS1307 內(nèi)該地址處， DS1307 應(yīng)答）； 寫數(shù)據(jù)（可寫多個(gè)字節(jié)，每一字節(jié)寫入后 DS1307 內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器加一， ISD4004應(yīng)答）； STOP 信號(hào) 單片機(jī)讀取 ISD4004 子程序流程圖如圖 42 所示： 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 秒 分 小時(shí) 星期 日期 月 年 控制字 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 14 圖 42 單片機(jī)讀取 DS1307 子程序流程圖 顯示程序設(shè)計(jì) LCD1602 的基本操作時(shí)序： 讀狀態(tài)：輸入： RS=L， RW=H， E=H；輸出： D0D7=狀態(tài)字。 根據(jù)小時(shí)寄存器的第 6 位是 0 還是 1，置為 1 時(shí)，是工作于 12 小時(shí)模式下，此時(shí)，小時(shí)寄存器的第 5 位為 AM/PM 標(biāo)志。由于在初次上電時(shí)，所有寄存器的狀態(tài)是不確定的，所以在初始化時(shí)必須將寄存器0 中的第 7 位設(shè)為 0。 DS1307 的各類時(shí)間數(shù)據(jù)均以 BCD 碼的格式存儲(chǔ)在相應(yīng)的時(shí)間寄存器中，具體分配如表 41 所示 ： 表 41 ISD4004 寄存器分配 單片機(jī)通過讀取 ISD4004 相應(yīng)的寄存器字節(jié)，可以獲取時(shí)鐘和日歷信息。 開 始初 始 化讀 取 D S 1 3 0 7 的 時(shí) 間時(shí) 間 送 液 晶 顯 示設(shè) 定 定 時(shí) 時(shí) 間判 斷 是 否 到 達(dá)打 鈴 時(shí) 間蜂 鳴 器 響L E D 燈 亮結(jié) 束NY欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 13 讀取 ISD4004 時(shí)間程序設(shè)計(jì) ISD4004 中的時(shí)間寄存器地址編碼為 00H07H，而具有掉電保護(hù)的 RAM 寄存器的地址編碼為 08H3FH。 圖 41 軟件設(shè)計(jì)流程圖 程序設(shè)計(jì)過程：首先要定義單片機(jī)的引腳，然后初始化器件，再利用 ISD4004 的讀寫時(shí)序讀取時(shí)間數(shù)據(jù)。 打鈴時(shí)間到時(shí)，單片機(jī) 引腳置高，三極管 9013 導(dǎo)通，繼而蜂鳴器和 LED 燈導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)蜂鳴和燈亮打鈴功能。 單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)后，通過控制 LCD1602 的讀寫端、復(fù)位端和使能端將其設(shè)置為寫入數(shù)據(jù)狀態(tài)，再將數(shù)據(jù)通過 P2 口送入 LCD1602 實(shí)現(xiàn)顯示功能。 LCD1602 共有 16 個(gè)引腳，引腳說明如下： 1 腳， VSS，電源地； 2 腳， VDD，電源正極，接 +5V； 3 腳， VL，液晶顯示偏壓，接正電源時(shí)對(duì)比度較弱，接地時(shí)對(duì)比度最高； 4 腳， RS，數(shù)據(jù) /命令選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器； 5 腳， R/W，讀 /寫選擇，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作，當(dāng) RS 和 R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)； 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 11 6 腳， E，使能信號(hào)，當(dāng) E 端由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，液晶塊執(zhí)行命令； 714 腳， D0D7， 8 位雙向數(shù)據(jù)線； 15 腳， BLA，背光源正極； 16 腳， BLK，背光源負(fù)極。 本設(shè)計(jì)選用按鍵復(fù)位。復(fù)位一般有手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位功能。 單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)需要復(fù)位，使系統(tǒng)各器件處于初始狀態(tài)。內(nèi) 部振蕩方式是在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接一個(gè)晶體振蕩器， 與單片機(jī)內(nèi)部的振蕩器組成時(shí)鐘信號(hào)；外部振蕩方式是在外部將已有的脈沖信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)，一般用于使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持同步。 晶振電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)的指令必須在時(shí)鐘信號(hào)下按照時(shí)序執(zhí)行。 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 9 AT89S51 引腳圖如圖 33 所示 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)由晶振電路和復(fù)位電路組成 。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。如果程序鎖定位 LB1 被編程（ P），那么 EA 值將在復(fù)位時(shí)由片內(nèi)鎖存。 VPPEA/ ： EA 片外程序存儲(chǔ)器訪問允許信號(hào)，低電平有效。當(dāng) AT89S51 執(zhí)行來自外部程序存儲(chǔ)器的指令代碼時(shí)， PSEN/每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。如果需要，可通過 SFR 的第 0 位置禁止 ALE 操作，但 ALE 的禁止位不影響對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問。在正常操作狀態(tài)下，該引腳端口輸出恒定頻率的脈沖。在 CPU 訪問外部程序存儲(chǔ)器 或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 提供一個(gè)地址鎖存信號(hào)，將低 8 位地址鎖存在片外鎖存器中。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 P3 口（ ～ ）為 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，是雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載，能夠?qū)崿F(xiàn)第一功能，可作為通用 I/O 口。它是地址總線的高 8 位復(fù)用，可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。 P1 口常用作通用 I/O 口，它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)雙向口。一般作為擴(kuò)展時(shí)地址 /數(shù)據(jù)總線口使用。 I/O 口分配： P0 口（ ～ ）為雙向 8 位三態(tài) I/O 口，當(dāng)作為 I/O 口使用時(shí)，可直接連接外部 I/O 設(shè)備。 AT89C52 提供 5 個(gè)中斷源，即： 外部中斷源 /INT0：由 輸入； 外部中斷源 /INT1：由 輸入， I/O 設(shè)備中斷請(qǐng)求信號(hào)，或掉電故障異常事件中斷請(qǐng)求信號(hào)都可以作為外部中斷源連 /INT0、 /INT1。所謂 中斷實(shí)際是一個(gè)處理時(shí)間的過程，這一過程一般是由計(jì)算機(jī)內(nèi)部或外部某種緊急事件引起并向主機(jī)發(fā)出請(qǐng)求處理的信號(hào)，主機(jī)在允許情況下相應(yīng)請(qǐng)求，暫停正在執(zhí)行的程序，保存好“斷點(diǎn)”處的現(xiàn)場(chǎng)，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處理程序，處理完后自動(dòng)返回到原斷點(diǎn)處，繼續(xù)執(zhí)行原程序。 AT89S51 系列單片機(jī)完全繼承了 MCS51 的指令系統(tǒng)，共有 111 條指令，按其功能可分為五大類：數(shù)據(jù)傳送類指令、算術(shù)運(yùn)算類指令、邏輯運(yùn)算類指令、控制轉(zhuǎn)移類指令、布爾操作。主要特性： 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容； 4K 字節(jié)在系統(tǒng)編程（ ISP） Flash 閃速存儲(chǔ)器； 1000 次擦鞋周期； ； 全靜態(tài)工作模式： 0Hz33MHz； 三級(jí)程序加密鎖； 128*8 字節(jié)內(nèi)部 RAM； 32 個(gè)可編程 I/O 口線（ P P P P4）； 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，可通過編程實(shí)現(xiàn) 4 種工作方式； 1 個(gè)具有 6 個(gè)中斷源、 4 個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷潛嵌套結(jié)構(gòu)； 全雙工 UART 通道； 低功耗空閑和掉電模式； 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 7 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)； 看門狗（ WDT）及雙數(shù)據(jù)指針； 掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性； 靈活的在系統(tǒng)編程（ ISP 字節(jié)或頁寫模式）。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次?，F(xiàn)在人們生活中幾乎每個(gè)電子產(chǎn)品或機(jī)械產(chǎn)品都或多或少帶有單片機(jī) 控制系統(tǒng)， 智能儀器儀表 、 醫(yī)療器械、 家用電器、兒童玩具等等，汽車電子中單片機(jī)的應(yīng)用也是非常廣泛，一般汽車上配備有接近 40 多個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16 位的單片機(jī)，因性價(jià)比不好并未得到廣泛的應(yīng)用。 早期的單片機(jī)是 8 位或 4 位的，其中最成功的是 INTEL 的 8031 單片機(jī)，因簡(jiǎn)單可靠而獲得了很大的好評(píng)。 圖 32 按鍵電路 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 6 單片機(jī)電路 單片機(jī)簡(jiǎn)介 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CPU、 RAM、 ROM、多種 I/O 口、中斷系統(tǒng)和定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器功能集成到一塊芯片上的完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。常用的去抖動(dòng)的方法有兩種：硬件方法和軟件方法。 由于按鍵是機(jī)械式觸點(diǎn)，所以在斷開或閉合時(shí)，一般都有抖動(dòng)產(chǎn)生，雖然這個(gè)抖動(dòng)時(shí)間在我們看來非常短，但是單片機(jī)執(zhí)行指令的速度為微秒級(jí)別，很容易會(huì)讀取這個(gè)時(shí)間而將其判斷為真正的工作狀態(tài)，從而引起誤判。 本設(shè) 計(jì)中按鍵電路如圖 32 所示，由單片機(jī)的 P1 口控制按鍵電路。常用的按鍵一般為觸點(diǎn)式按鍵，根據(jù)按鍵所連接的單片機(jī)引腳的電平高低來判斷其是否按下。 圖 31 時(shí)鐘電路 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 5 按鍵電路 鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用中常用的一種輸入器件，鍵盤的按鍵有觸點(diǎn)式和非觸點(diǎn)式之分，按接口原理有編碼鍵盤和非編碼鍵盤之分。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路如圖 32 所示。再通過掃描 P1 口是否有按鍵按下，有按鍵按下 時(shí)，通過液晶顯示器顯示來設(shè)置定時(shí)時(shí)間、打鈴時(shí)間間隔，通過設(shè)定、移位、加數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如下： 時(shí)鐘電路 按鍵設(shè)定打鈴時(shí)間 單片機(jī)控制 顯示電路 打鈴電路 欽州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 書 4 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件電路圖 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖，本設(shè)計(jì)硬件電路主要由時(shí)鐘電路、按鍵設(shè)定電路、單片機(jī)電路、顯示電路和 打鈴電路組成，電路原理圖見附錄 一 所示。系統(tǒng)以 AT89C52 單片機(jī)為控制器，通過 ISD4004 來為系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間， 單片機(jī)讀取 ISD4004 時(shí)間后送液晶顯示器顯示，通過按鍵來設(shè)置打鈴時(shí)間。 綜上所述， 本設(shè)計(jì)中選用 液晶顯示器 作為顯示單元器件。 而且顯示內(nèi)容比數(shù)碼管要豐富。液晶顯示器最大的優(yōu)點(diǎn)是功耗極小，每平方厘米的功耗在 1uW 以下。半導(dǎo)體數(shù)碼管不僅具有工作電壓低、體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而且響應(yīng)時(shí)間短（一般不超過 ），亮度也比較高，但是只能顯示數(shù)字，顯示內(nèi)容比較受到限制，又過多的占用單片機(jī)的 I/O 口。常見的七段字符顯示器有半導(dǎo)體數(shù)碼管和液晶顯示器兩種。 顯示器件選擇 為了能以十進(jìn)制數(shù)碼直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，目前廣泛使 用了七段字符顯示器，或稱做七段數(shù)碼管。同時(shí)， ISD4004 芯片內(nèi)部還集成有一定容量、具有掉電保護(hù)特性的靜態(tài) RAM，可用于保存一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)。芯片還具有主電源掉電情況下的時(shí)鐘保護(hù)電路， ISD4004 的時(shí)鐘靠后備電池維持工作，拒絕 CPU對(duì)其讀出和寫入訪問。 方案二：采用 ISD4004