【正文】 平時(shí)，SDA由高電平變到低電平則處于起始狀態(tài)。對(duì)于AT24CXX系列的EEPROM，其典型型號(hào)的內(nèi)存組織如下。當(dāng)把WP接地時(shí)，允許芯片執(zhí)行一般讀寫(xiě)操作；當(dāng)把WP接VCC時(shí)，則對(duì)芯片實(shí)施寫(xiě)保護(hù)。 ⑥ WP引腳，寫(xiě)保護(hù)端。 ⑤ A0,A1,A2引腳，是芯片地址引腳。 ④ SDA引腳，串行數(shù)據(jù)I/O端，用于輸入和輸出串行數(shù)據(jù)。 ③ SCL引腳，串行時(shí)鐘輸入端。 各引腳的功能和意義如下： ① VCC引腳，電源+5V。 AT24C02有地址線A0～A2，串行時(shí)鐘引腳SDA，串行時(shí)鐘輸入引腳SCL，寫(xiě)保護(hù)引腳WP等引腳。信息存取采用2線串行接口。 AT24CXX系列的串行電可改寫(xiě)及可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM有10種型號(hào)，其中典型的型號(hào)有AT24C01A/02/04/08/16等5種，它們的存儲(chǔ)容量分別是1024/2048/4096/8192/16384位，也就是128/256/512/1 024/2048字節(jié)。而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片，我們采用非掉電易失的串行EEPROM芯片進(jìn)行存儲(chǔ)。在晶振和地之間須串聯(lián)一耦合電容，耦合電容只須小于35P就可以了，在這里我們先取18P。CLKOUT為開(kāi)漏輸出管腳，通電時(shí)有效，無(wú)效時(shí)為高阻抗。管腳CLKOUT 可以輸出可編程的方波。TI/TP控制中斷產(chǎn)生的條件。８位的倒計(jì)數(shù)器（地址0FH）由定時(shí)器控制寄存器（地址0EH）控制，定時(shí)器控制寄存器用于設(shè)定定時(shí)器的頻率（4096，64，1，或1/60Hz），以及設(shè)定定時(shí)器有效或無(wú)效。一個(gè)或多個(gè)報(bào)警寄存器MSB（AE=Alarm Enable 報(bào)警使能位）清０時(shí)，相應(yīng)的報(bào)警條件有效，這樣，一個(gè)報(bào)警將在每分鐘至每星期范圍內(nèi)產(chǎn)生一次。秒、分鐘、小時(shí)、日、月、年、分鐘報(bào)警、小時(shí)報(bào)警、日?qǐng)?bào)警寄存器，編碼格式為BCD，星期和星期報(bào)警寄存器不以BCD 格式編碼。所有16 個(gè)寄存器設(shè)計(jì)成可尋址的8 位并行寄存器，但不是所有位都有用。* 開(kāi)漏中斷引腳。* 片內(nèi)電源復(fù)位功能。* 掉電檢測(cè)器。* 可編程時(shí)鐘輸出頻率為：，1024Hz，32Hz，1Hz。特性* 低工作電流：（VDD=，Tamb=25℃時(shí)）。 PCF8563 是低功耗的CMOS 實(shí)時(shí)時(shí)鐘／日歷芯片，它提供一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)中斷輸出和掉電檢測(cè)器，所有的地址和數(shù)據(jù)通過(guò)I2C 總線接口串行傳遞。因此我們采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的種類(lèi)繁多。而矩陣鍵盤(pán)的搭建比較簡(jiǎn)單，只需遵循行列相交搭建就行，而必需在行或列添加上拉電阻，而上拉電阻的選取就只需遵循上拉電流小于單片機(jī)最大灌電流就行，在這里我們選取10K的電阻來(lái)充當(dāng)上拉電阻。 在本設(shè)計(jì)中有用到數(shù)字鍵09，且還有上、下、左、右、確定、取消鍵。而本設(shè)計(jì)的顯示電路是采用的LCD顯示，且對(duì)鍵盤(pán)讀取要求也不是太高，采取鍵盤(pán)芯片不能充分利用其功能，有點(diǎn)浪費(fèi)。而鍵盤(pán)電路結(jié)構(gòu)又分為直接型和矩陣型，直接型具有編程、電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但占用的I/O口比較多，適用于只需少量鍵盤(pán)的場(chǎng)合。采用鍵盤(pán)LED芯片，具有編程簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，但其成本比較高，而且占用額外的功耗和空間，通常用在對(duì)鍵盤(pán)讀取要求較高的場(chǎng)合。由于單片機(jī)的P0口結(jié)構(gòu)的特殊性，需加上拉電阻，這里我們選取阻值為10K的電阻。由于十二個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成一個(gè)機(jī)器周期，在這里為方便計(jì)算我們選取晶振頻率為12M HZ的晶振，因?yàn)榫д癞a(chǎn)生的信號(hào)比較弱，電容選取范圍只能是小于30PF，在這里我們選取CC2為22PF。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，AT89S51含有1288字節(jié)內(nèi)部RAM、32個(gè)可編程I/O口線、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、6個(gè)中斷源和全雙工串行UART通道，已能滿足系統(tǒng)控制需求。MSP430系列單片機(jī)是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機(jī),特別適用于要求功耗低的場(chǎng)合。 　　HOLTEK單片機(jī)：　　臺(tái)灣盛揚(yáng)半導(dǎo)體的單片機(jī),價(jià)格便宜,種類(lèi)較多,但抗干擾較差,適用于消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。AT90系列單片機(jī)是增強(qiáng)RISC結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機(jī),也叫AVR單片機(jī)。 EMC單片機(jī)：　　是臺(tái)灣義隆公司的產(chǎn)品,有很大一部分與PIC 8位單片機(jī)兼容,且相兼容產(chǎn)品的資源相對(duì)比PIC的多,價(jià)格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差。二．整體設(shè)計(jì)方框圖三．模塊電路設(shè)計(jì)A．核心器件的選擇單片機(jī)是本設(shè)計(jì)的核心器件，因此單片機(jī)的選擇決定了該設(shè)計(jì)的穩(wěn)定和性能，目前單片機(jī)市場(chǎng)種類(lèi)繁多，有幾千種不同型號(hào)，單片機(jī)的選擇應(yīng)遵循在能滿足性能條件下盡可能的選擇功耗小資源少價(jià)格低，而且貨源充足的。應(yīng)用的外圍器件相對(duì)較少，這就提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且單片機(jī)控制簡(jiǎn)易，開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)單，很容易大批量生產(chǎn)。（3）就是用555定時(shí)器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖和數(shù)字芯片（如74LS14）來(lái)實(shí)現(xiàn)，但要來(lái)實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)需要大量的數(shù)字芯片，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，生產(chǎn)難度加大，而且成本會(huì)增加。（2）用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)，PLC其實(shí)就是一被封裝起來(lái)的單片機(jī)，里面設(shè)有監(jiān)控程序，并對(duì)I/O端口進(jìn)行了光電隔離。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了這些功能，給學(xué)校及其他機(jī)關(guān)企業(yè)帶來(lái)方便，整體性好，人性化強(qiáng)、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間控制的智能化。由單片機(jī)核心控制模塊、鍵盤(pán)模塊、電機(jī)模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、紅外模塊、液晶顯示模塊、溫度傳感器模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、外圍驅(qū)動(dòng)模塊九部分組成，系統(tǒng)擴(kuò)展16個(gè)矩陣按鍵用于打鈴時(shí)間調(diào)整及時(shí)間校正。同時(shí)該系統(tǒng)也是一可調(diào)式萬(wàn)年歷，采用SG12864液晶具有良好的菜單式人機(jī)界面更使本系統(tǒng)增色不少。因其功耗低，超高型，低成本，功能完整，在國(guó)內(nèi)越來(lái)越受到用戶的重視和廣泛使用。電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的作息時(shí)間控制系的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文目 錄一、引言3 二、整體設(shè)計(jì)方框圖4三、模塊電路設(shè)計(jì)5．單片機(jī)核心控制模塊5 四、單片機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)15 五、元件明細(xì)表16六、整機(jī)電路圖19 整體原理圖19 整體PCB圖20 3D圖七、總結(jié)與致謝24八、參考文獻(xiàn)24一、引言隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和在控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，以及設(shè)備向小型化、智能化發(fā)展，作為高新技術(shù)之一的單片機(jī)以其體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、使用靈活等優(yōu)勢(shì)，顯示出了很強(qiáng)的生命力。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，開(kāi)發(fā)推出單片機(jī)的公司很多，各種高性能單片機(jī)芯片市場(chǎng)也異常活躍，新技術(shù)的不斷采用，更加使單片機(jī)的種類(lèi)、性能以及應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大和提高。 本設(shè)計(jì)是一個(gè)具有打鈴、當(dāng)前環(huán)境溫度顯示、教室燈光、廣播、校門(mén)開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制等功能的作息時(shí)間控制系統(tǒng)。它利用PCF8563實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)，進(jìn)行年歷計(jì)算，并用SG12864將當(dāng)前日期、星期、時(shí)間出來(lái)；在進(jìn)行時(shí)間計(jì)算，分每加一時(shí)，都與規(guī)定的作息時(shí)間比較，如果相等則進(jìn)行相應(yīng)的控制或動(dòng)作?，F(xiàn)代機(jī)關(guān)企業(yè)，特別是學(xué)校要求對(duì)時(shí)間加以控制，要按時(shí)打鈴及播放廣播，以保證學(xué)習(xí)與工作的正常運(yùn)行。作息時(shí)間控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有很多方案可以實(shí)現(xiàn)，其主流技術(shù)主要有以下幾種：（1）用可編程邏輯器件（如CPLD、FPGA）來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在本設(shè)計(jì)中如要實(shí)現(xiàn)功能相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，必須得用到FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，而FPGA的價(jià)格相對(duì)較貴，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較困難。這樣一來(lái)使得PLC性能穩(wěn)定且容易使用，且只需簡(jiǎn)單外圍電路就可以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)功能，但PLC比較昂貴，這樣會(huì)使成本增高而失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。（4）就是應(yīng)用單片充當(dāng)主控器來(lái)再加上適量的外圍實(shí)現(xiàn)此功能，且單片機(jī)價(jià)格便宜，性能穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)以上比較，最終我們選擇第（4）種方案來(lái)實(shí)施。現(xiàn)在主流單片機(jī)種類(lèi)有以下幾類(lèi)：PIC單片機(jī)： 　　是MICROCHIP公司的產(chǎn)品,其突出的特點(diǎn)是體積小,功耗低,精簡(jiǎn)指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強(qiáng)的模擬接口,代碼保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲(chǔ)器的芯片。 ATMEL單片機(jī)(51單片機(jī))：　　ATMEL公司的8位單片機(jī)有AT8AT90兩個(gè)系列,AT89系列是8位Flash單片機(jī),與8051系列單片機(jī)相兼容,靜態(tài)時(shí)鐘模式。 　　PHLIPIS 51PLC系列單片機(jī)(51單片機(jī))：　　PHILIPS公司的單片機(jī)是基于80C51內(nèi)核的單片機(jī),嵌入了掉電檢測(cè)、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應(yīng)用設(shè)計(jì)中可以滿足多方面的性能要求。 　　TI公司單片機(jī)(51單片機(jī))：,具有多種存儲(chǔ)模式、多種外圍接口模式,適用于復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合。最后我們決定選用ATMEL公司的AT89S51單片機(jī)，AT89S51是ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能、高性價(jià)比的CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。B．模塊電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)運(yùn)行需要滿足幾個(gè)條件，首先必需提供電源，還時(shí)鐘振蕩源，還有復(fù)位。當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位端持續(xù)為兩個(gè)機(jī)器周期高電平時(shí)產(chǎn)生復(fù)位，因此復(fù)位電路的參數(shù)需要根據(jù)晶振來(lái)決定，單片機(jī)控制系統(tǒng)一般都要求達(dá)到上電復(fù)位，因此這就對(duì)電容和電阻的選擇有一定的要求，這可以通過(guò)計(jì)算來(lái)得出元件參數(shù)，但單片機(jī)最小系統(tǒng)的參數(shù)有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，在這里我們選用取R2 100Ω、R1 10K，C3取10UF。A．鍵盤(pán)電路選擇鍵盤(pán)可以有幾種選擇：一種是利用鍵盤(pán)LED芯片（如HD727HD827MAX7219等），一種則是直接利用單片機(jī)I/O口搭建鍵盤(pán)電路。而普通的鍵盤(pán)電路，則有電路簡(jiǎn)單，成本低等特點(diǎn)，但其抗干擾能力較前者弱。矩陣型具有電路、編程復(fù)雜等特點(diǎn)，但占用I/O口少，比較適應(yīng)于要求鍵盤(pán)比較多的場(chǎng)合。且單片機(jī)I/O口比較緊張，所以決定采用普通矩陣鍵盤(pán)。一共十六個(gè)鍵，剛好可用8個(gè)I/O口組成4*4矩陣鍵盤(pán)。C．模塊電路圖A．核心器件選擇 在單片機(jī)內(nèi)部，可以利用定時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)功能，但利用內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生計(jì)時(shí)不精確，且增加了CPU的負(fù)擔(dān)和編程的難度，再就是掉電重啟后時(shí)間會(huì)全部被初始化。在這里我們選用PCF8563實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。最大總線速度為400Kbits/s，每次讀寫(xiě)數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的字地址寄存器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生增量，可編程時(shí)鐘輸出剛好可以為紅外發(fā)射管提供載波信號(hào)。* 世紀(jì)標(biāo)志* 大工作電壓范圍：～* 低休眠電流；(VDD=,Tamb=25℃)* 400KHz 的I2C 總線接口（VDD=～ 時(shí)）。* 報(bào)警和定時(shí)器。* 內(nèi)部集成的振蕩器電容。* I2C 總線從地址：讀，0A3H；寫(xiě)，0A2H。PCF8563 有16 個(gè)８位寄存器：一個(gè)可自動(dòng)增量的地址寄存器， 的振蕩器（帶有一個(gè)內(nèi)部集成的電容），一個(gè)分頻器（用于給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC 提供源時(shí)鐘），一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)定時(shí)器，一個(gè)報(bào)警器，一個(gè)掉電檢測(cè)器和一個(gè)400KHz I2C總線接口。前兩個(gè)寄存器（內(nèi)存地址00H，01H）用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，內(nèi)存地址02H～08H 用于時(shí)鐘計(jì)數(shù)器（秒~年計(jì)數(shù)器），地址09H～0CH 用于報(bào)警寄存器（定義報(bào)警條件），地址0DH 控制CLKOUT 管腳的輸出頻率，地址0EH 和0FH 分別用于定時(shí)器控制寄存器和定時(shí)器寄存器。當(dāng)一個(gè)RTC 寄存器被讀時(shí)，所有計(jì)數(shù)器的內(nèi)容被鎖存，因此，在傳送條件下， 可以禁止對(duì)時(shí)鐘／日歷芯片的錯(cuò)讀。設(shè)置報(bào)警標(biāo)志位AF（控制／狀態(tài)寄存器２的位３）用于產(chǎn)生中斷，AF 只可以用軟件清除。定時(shí)器從軟件設(shè)置的8 位二進(jìn)制數(shù)倒計(jì)數(shù)，每次倒計(jì)數(shù)結(jié)束，定時(shí)器設(shè)置標(biāo)志位TF，定時(shí)器標(biāo)志位TF 只可以用軟件清除，TF 用于產(chǎn)生一個(gè)中斷（/INT），每個(gè)倒計(jì)數(shù)周期產(chǎn)生一個(gè)脈沖作為中斷信號(hào)。當(dāng)讀定時(shí)器時(shí)，返回當(dāng)前倒計(jì)數(shù)的數(shù)值。CLKOUT 頻率寄存器（地址0DH；參見(jiàn)表23）決定方波的頻率，CLKOUT ( 缺省值)，1024，32，1Hz 的方波。表1 PCF8563寄存器結(jié)構(gòu)地址寄存器名稱(chēng)D7D6D5D4D3D2D1D000H控制/狀態(tài)寄存器1TEST0STOP0TTESTC00001H控制/狀態(tài)寄存器2000TI/TPAFTFAIETIE02H秒寄存器VL00～59 BCD碼格式數(shù)03H分寄存器00～59 BCD碼格式數(shù)04H時(shí)寄存器