【正文】 7 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 利用控制芯片、測(cè)溫電路、鍵盤(pán)顯示模塊、時(shí)鐘電路、等分別實(shí)現(xiàn)： （ 1）能夠通過(guò)鍵盤(pán)輸入日期和時(shí)間的初值； （ 2）實(shí)時(shí)顯示時(shí)、分、秒； （ 3）測(cè)量并顯示溫濕度 （ 4）通過(guò) I/O 口顯示 圖 11 為設(shè)計(jì)方案總體框圖 圖 11 設(shè)計(jì)方案總體框圖 系統(tǒng)初始化后，液晶屏幕上顯示“單片機(jī)實(shí)驗(yàn)”等，同時(shí)可通過(guò)鍵盤(pán)依次輸入時(shí)、分、秒，輸入完成后即在數(shù)碼管上顯示，通過(guò)功能鍵 10 能在液晶屏上顯示溫濕度，通過(guò)功能鍵 11 能顯示 I/O口流水燈。它采用的 CMOSens 技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 顯示清晰，實(shí)現(xiàn)功能全。 方案 二：使用 8 為數(shù)碼管作為顯示，通過(guò)芯片 CH451 控制數(shù)碼管，可實(shí)現(xiàn)時(shí)間和日期還有當(dāng)前交通狀態(tài)顯示，缺點(diǎn)是數(shù)碼管顯示數(shù)字，顯示不靈活多變。 C 5 1 時(shí)鐘電路 溫濕度 I/O 口 鍵盤(pán)顯示 控制芯片 顯示 鍵盤(pán) 東北林業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 8 (3) 時(shí)鐘電路模塊 方案一： DS1302 一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 318 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。 由于 DS12C887 能夠自動(dòng)產(chǎn)生世紀(jì)、年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，其內(nèi)部又增加了世紀(jì)寄存器， 從而利用硬件電路解決子“千年”問(wèn)題； DS12C887 中自帶有鋰電池，外部掉電時(shí)，其內(nèi)部時(shí)間信息還能夠保持 10 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。 由于 DS12C887 是并行方式， DS1302 是串行方式，為了減少 IO 口占用，故選用 DS1302 (4) 鍵盤(pán)顯示控制模塊 方案一： HD7279A 是一片具有串行接口的，可驅(qū)動(dòng) 8 位共陰式 數(shù)碼管（或64只獨(dú)立 LED）的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)還可連接多達(dá) 64鍵的鍵盤(pán)矩陣，單片即可完成 LED 顯示、鍵盤(pán)接口的全部功能。 CH451 內(nèi)置 RC振蕩電路，可以動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng) 8位數(shù)碼管或者64位 LED，具有 BCD 譯碼、閃爍、移位等功能；同時(shí)還可以進(jìn)行 64 鍵的鍵盤(pán)掃描； CH451 通過(guò)可以級(jí)聯(lián)的串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù)；并且提供上電復(fù)位和看門(mén)狗等監(jiān)控功能。而實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件部分則 是精心編寫(xiě)并測(cè)試通過(guò)的所有硬件部分驅(qū)動(dòng)程序和大量的綜合實(shí)驗(yàn)例程。 發(fā)光二極管部分采用的 24 個(gè)紅黃綠三色的發(fā)光二極管，大量的各色發(fā)光二級(jí)管組合在一起能夠變換出五彩繽紛的色彩；點(diǎn)陣部分采用的 8X8 三色點(diǎn)陣顯示，點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)電路是兩片 74HC573 和一片 74HC138 及八個(gè) 8550 三極管和相應(yīng)的限流電阻，其具體的使用方法詳見(jiàn)后續(xù)章節(jié)的 8X8LED 點(diǎn)陣的操作使用說(shuō)明； USB 電路采用的是內(nèi)部已經(jīng)固化了 USB 標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的 USB 接口芯片 CH372，使用 CH372可以在很大程度上簡(jiǎn)化 USB 驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)復(fù)雜程度，面對(duì) USB 驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)初學(xué)者不再會(huì)望而卻步，只要在熟悉相關(guān)通信協(xié)議的基礎(chǔ)上即使是初學(xué)者也能輕輕松松開(kāi)發(fā)出屬于自己的 USB 驅(qū)動(dòng)程序。DA/AD 電路采用的分別是 TLC5615＆ TLC549 轉(zhuǎn)換芯片，他們具有簡(jiǎn)單實(shí)用操作方便的特點(diǎn)。 CH451DS1芯片簡(jiǎn)介 CH451 是一個(gè)整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤(pán)掃描控制以及μ P 監(jiān)控的多功能外圍芯片。 特點(diǎn)： (1) 顯示驅(qū)動(dòng) 內(nèi)置大電流驅(qū)動(dòng)級(jí)，段電流不小于 25mA，字電流不小于 150mA。 可選數(shù)碼管的段與數(shù)據(jù)位相對(duì)應(yīng)的不譯碼方式或者 BCD 譯碼方式。各數(shù)碼管數(shù)字獨(dú)立閃爍控制。 東北林業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 10 支持段電流上限調(diào)整，可以省去所有限流電阻。 (2) 鍵盤(pán)控制 內(nèi)置 64 鍵鍵盤(pán)控制器，基于 8 8 矩陣鍵盤(pán)掃描。 鍵盤(pán)中斷，低電平有效輸出。 (3) 外部接口 高速的 4 線串行接口，支持多片級(jí)聯(lián)，時(shí)鐘速度從 0 到 10MHz。 完全內(nèi)置時(shí)鐘振蕩電路，通常不需要外接晶體或者阻容振蕩。 功能： CH451 是一個(gè)多功能外圍芯片，通過(guò)可以級(jí)聯(lián)的 4 線串行接口與單片機(jī)、DSP、微處理器等交換數(shù)據(jù)。 CH451 的串行接口是由硬件實(shí)現(xiàn)的，單 片機(jī)可以頻繁地通過(guò)串行接口進(jìn)行高速操作，而絕不會(huì)降低 CH451 的工作效率。表 21 為按鍵鍵值表。表 23為操作指令表。 DS1302 是由 DS1202 改進(jìn)而來(lái)，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。實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算 2100 年之前的秒 分 時(shí) 日 日期 星期 月 年的能力，還有閏年調(diào)整能力。 31 8 位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ) RAM 寬范圍工作電壓 讀 /寫(xiě)時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時(shí) 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 簡(jiǎn)單 3 線接口 可選工業(yè)級(jí)溫度范圍 40 +85 在 DS1202 基礎(chǔ)上增加的特性：對(duì) 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(chǔ)器。 圖 24 DS1302管腳圖 GND 地； I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳； Vcc1,Vcc2 電源供電管腳； CH: 時(shí)鐘停止位 寄存器 2 的第 7 位 12/24 小時(shí)標(biāo)志； CH=1 振蕩器停止 bit7=0,24 小時(shí)模式； WP=0 寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭? AP=1 下午模式； TCS: 涓流充電選擇 DS: 二極管選擇位 TCS=其它 禁止涓流充電 DS=10 選擇兩個(gè)二極管 DS1302 的讀寫(xiě)時(shí)序圖 如圖 26所示。 SHT10 芯片簡(jiǎn)介 SHT10 系列產(chǎn)品是一款高集成度的溫濕度傳感器芯片，提供全標(biāo)定數(shù)字輸出。傳感器包括一個(gè)電容性聚合體測(cè)濕敏感元件、一個(gè)用能隙材料制成的測(cè)溫元件，并在同一芯片上，與 14 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。每個(gè)傳感器芯片都在極為精確的濕度腔室中進(jìn)行標(biāo)定 ，以鏡面冷凝式濕度計(jì)為參照。兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡(jiǎn)單。 東北林業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 14 SHT10 框圖 SHT10 命令集 東北林業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 15 3 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總框圖 系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)如圖 31 所示， AT89C51 單片機(jī)硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能： （ 1）控制時(shí)鐘芯片 DS1302 讀取日期和時(shí)間，設(shè)置初值； （ 2）控制 CH451 顯示時(shí)間和日期； （ 3）控制 SHT10 實(shí)現(xiàn)溫濕度測(cè)量； 圖 31 系統(tǒng)原理圖 東北林業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 16 時(shí)間日期顯示設(shè)計(jì) 電路如圖 33 所示，該時(shí)鐘電路可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)。 圖 33 時(shí)鐘電路 鍵盤(pán)顯示模塊設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)顯示模塊控制電路如圖 35所示， CH451 控制鍵盤(pán)與 8 位數(shù)碼管，有鍵按下時(shí)產(chǎn)生中斷，并獲得相應(yīng)的鍵值，根據(jù)相應(yīng)的鍵值做相應(yīng)功能處理，具體控制方法如下： （ 1）單片機(jī)的 P12口連接 CH451 的 LOAD 口，作為串行數(shù)據(jù)加載； （ 2）單片機(jī)的 P35口連接 CH451 的 DIN 口 , 作為串行數(shù)據(jù)輸入； （ 3）單片 機(jī)的 P34口連接 CH451 的 DCLK 口，作為串行接口的數(shù)據(jù)時(shí)鐘； (4) 單片機(jī)的 INT1 口連接 CH451 的 DOUT 口，作為串口數(shù)據(jù)的輸出和鍵盤(pán)中斷； (5) CH451 的 RST1 口連接外部按鍵，起到上電復(fù)位和看門(mén)狗復(fù)位的作用。 5 總結(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性 強(qiáng) 、 操作簡(jiǎn)單 、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便。 MCS— 51系列單片機(jī)原理與應(yīng)用 東北林業(yè)大學(xué)出版社 2020 [2]藍(lán)海芯片單片機(jī)板 LJ— SY 5200 附帶材料 附表 ： 東北林業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 19 。******************************************************************************** LOAD BIT 。**************************************************** ADDR EQU 0EH 。起始的顯示位置臨時(shí)變量 N1 EQU 10H 。 =r/w =rs W_C_GLCD EQU 0cfffH 。 0 1 寫(xiě)數(shù)據(jù) R_B_GLCD EQU 0efffH 。 1 1 讀數(shù)據(jù) 。 。 RST BIT 。讀寫(xiě)標(biāo)志位 。adr mand r/w*/ STATUSW EQU 06H 。000 0011 1*/ 讀狀態(tài) MTEMP EQU 03H 。000 0010 1*/ 測(cè)量濕度 RESET EQU 1EH 。********************************** SDA bit 。 /* iic 時(shí)鐘控制位 */ WP BIT 。A/D TLC549CP 管腳定義 東北林業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 20 SDA1 BIT SCL1 BIT 。 DA 片選信號(hào) SCLK2 BIT 。 10bit 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入 。設(shè)置鍵盤(pán)