【正文】 功能。 單片機在多功能數(shù)字鬧鐘中的應用已是越來越普遍，人們對數(shù)字鬧鐘的功能及工作順序都非常熟悉。由單片機作為數(shù)字鬧鐘的核心控制器，可以通過它的時鐘信號進行計時實現(xiàn)計時功能，將其時間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機輸出，利用顯示器顯示出來，與此同時，還可以設定時間，當?shù)竭_設定的時間時，在 LCD 上可以顯示的溫度，通過鍵盤可以進行定時、校時功能。 論文主要內容及結構 安排 本次在數(shù)字時鐘的基 礎上設計一種巡檢定時器 ， 突破了每次定時一次就只提醒一次的鬧鈴的功能 ， 可以實現(xiàn)只預設一次時間就起到每隔特定時間提醒的作用。 實現(xiàn)了對各個單元的有效控制，本文分五章對系統(tǒng)設計進行了詳細介紹，各章節(jié)安排如下： 第 1 章 簡要介紹了數(shù)字時鐘的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了研究課題 ， 介紹了論文的章節(jié)安排。 第 3 章 本章主要是對巡檢定時器各個功能 模塊進行設計。 第 4 章 本章主要研究了在電路的基礎上設計相應的軟件程序，說明程序運行過程，給出各個功能模塊應用程序的流程圖以及源程序。 4 第 2 章 總體方案論證與設計 設計要求 本系統(tǒng)采用單片機 STC89C52 為 LCD 顯示屏的控制核心， 基本要求是設計鍵盤電路，用按鍵完成系統(tǒng)信息的輸入，用三個按鍵分別實現(xiàn)調整，按鍵加和按鍵減的功能；顯示 電路擬采用 LCD 液晶顯示； 要求顯示屏可以顯示兩個界面：一個界面顯示實時日期和時間，另一個界面顯示鬧鐘時間和設定鬧鐘響起的間隔時間。 在數(shù)字時鐘的基礎上設計一種巡檢定時器，突破了每次定時一次就只提醒一次的鬧鈴的功能，可以實現(xiàn)只預設一次時間就起到每隔特定時間提醒的作用。 將巡檢定時器應用于工廠中，給工作人員帶來了很大的方便。 (1)本設計有 2 種顯示模式，分別是顯示模式和調整模式，并且有兩個界面，分別是時間、日期界面和鬧鐘界面。設置時間時必須先單擊模式選擇按鈕，進入調整時間模式，選擇相應的調節(jié)位，然后再單擊調整時間加減按鈕，使其調節(jié)為正確的時間。當單擊調整時間的減按鈕時，與增剛好相反，減為 0 時，循環(huán)到相應數(shù)值最高位去。 (5)進入調整模式后，在預設鬧鐘的時間后再按一次調整按鍵可以調整鬧鐘響起的間隔時間，實現(xiàn)巡檢定時的作用 ：定時響鈴和發(fā)送短信 。 系統(tǒng)框圖如圖 21 所示。 圖 21總體硬件組成框圖 各功能模塊方案選擇 LCD 顯示系統(tǒng)模塊 方案一：用液晶 12864 顯示。但是價格高些。用 1602 液晶雖然顯示數(shù)據(jù)有限，但對于本次的設計顯示是足夠的且顯示數(shù)據(jù)的可讀性好，價格便宜。 時鐘采集系統(tǒng)模塊 方案一：通過單片機內部的定時器 /計數(shù)器，用軟件實現(xiàn) ， 直接用單片機的定時器編程以實現(xiàn)時鐘；雖然用軟件實現(xiàn)時鐘硬件線路簡單，但是程序運行的每一步都需要時間 ， 多一步或少一步程序都會影響記時的準確度，對定時器定時也不是十分準確 ， 時鐘精度很低 ， 對于我們實現(xiàn)所需要的功能造成軟件編程非常復雜。用專用時鐘芯片硬件成本相對較高，但它的精度很高，軟件編程很簡單。 按鍵控制系統(tǒng)模塊 方案一：購買集成鍵盤，采用矩陣形式連接。 方案二：購買單個復位開關做成鍵盤。 比較以上兩種方案，我們選用價格便宜的單個復位開關做成鍵盤。 報警系統(tǒng)模塊 方案一：語音報警，電路復雜。價格便宜，電路簡單，易于實現(xiàn)。因此選擇方案二。 方案二： 通過一些網(wǎng)站上提供的短信發(fā)送功能來實現(xiàn) ， 比如新浪網(wǎng) 、 網(wǎng)易都提供這方面的服務 ， 這種方法是這三種方法中實現(xiàn)起來最簡單 ， 所需資源最少的 ，但是對于網(wǎng)站的依賴性太強 ， 對網(wǎng)絡的依賴同樣無法避免 ,不適用于項目開發(fā) 。 該方法編碼簡單 ， 只需對 AT指令和串口編程比較熟悉就可以實現(xiàn) ， 而且對硬件需求不高 ， 并能自動收發(fā)短消息 。 7 本章小結 本章給出了各個模塊的方案論證，比較與選擇。液晶顯示采用 LCD1602，時鐘采集系統(tǒng)采用專用芯片DS1302 來實現(xiàn)，按鍵用復位開關實現(xiàn)，報警系統(tǒng)用蜂鳴器實現(xiàn)，手機短信發(fā)送系統(tǒng)則利用 TC35i 模塊和 GSM 網(wǎng)絡實現(xiàn)。 圖 22 模塊選擇形式方框圖 GSM網(wǎng)絡 TC35i模塊 用復位開關實現(xiàn) 的按鍵控制模塊 用蜂鳴器實現(xiàn)的報警模塊 主控器件 STC89C52 LCD1602 液晶顯示模塊 8 第 3 章 系統(tǒng)硬件設計 為使該模塊化 LCD 顯示屏控制系統(tǒng)具有更加方便和靈活性，我們對系統(tǒng)的硬件做了精心設計。 單片機最小系統(tǒng)電路設計 單片機芯片選擇 單片機采用 52 系列單片機 。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外 STC89X52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式。掉電保護方式下，RAM 內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 單片機管腳說明 VCC：供電電壓 。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏極開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89S52 的一些特殊功能口 。 RST：復位輸入。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的 低 位字節(jié)。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX、 MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 EA/VPP：當 /EA 保持低電平時， 則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH）， 不管是否有內部程序存儲器 。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向 振蕩器的輸出 [6]。 (1)復位電路 復位電路有兩種方式：上電復位和按鈕復位 ， 我們 采 用 上電和按鍵復 位方式 。 如圖 32所示： 圖 32 晶 振電路 (3)電源 AT89S52 單片機的供電電源是 5V的直流電。 如圖 表 33 所示。 圖 33 電源電路 11 表 31 USB引腳介紹 針腳 名稱 說明 1 VCC +5V 電壓 2 D 數(shù)據(jù)線負極 3 D+ 數(shù)據(jù)線正極 4 GND 接地 (4)EA 非 /Vpp 腳 我們沒有用外部擴展 ROM，因此 EA 非 /Vpp 為高電平，即接 +5V 電源。 注：為了表示的方便 ， 后文皆以 1 表示高電平， 0 表示低電平。 每位之間有一個點距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以他不能顯示圖形 （用自定義 CGRAM，顯示效果也不好） 1602LCD 是指顯示的內容為 16X2， 即可以顯示兩行，每行 16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。藍底白字，標準型 16X2 液晶顯示字符模塊（背光 /藍屏） 。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源 。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。當 RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地 址，當 RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 16 腳：背光電源負極 。 液晶顯示電路 設計中采用 LCD1602 液晶顯示。 7~14 腳與單片機的 P0 口相連 。 3 號腳是對比度（亮度）調整，這里要用一個滑動變阻器來調整亮度，這里我們取電位器大小為 10K。它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償?shù)榷喾N功能。它的工作電壓范圍 － ，在 ，小于 300mA。 13 DS1302可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，可以達到我們設計的基本要求。備用用電源也實現(xiàn)了當系統(tǒng)斷電后，時鐘仍然可以保持。不像 DS12887等芯片并行通信需要很多 IO口。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。當 Vcc2大于 Vcc1＋ ，Vcc2給 DS1302供電。因此，我們 Vcc1用 3V的紐扣電池作為備用電源， Vcc2用系統(tǒng)電源作為主電源。 RST是復位 /片選線，通過把 RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。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。上電運行時，在 Vcc≥之前， RST必須保持低電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )。 (2)DS1302的寄存器說明 DS1302有 12個寄存器，其中有 7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內容。 DS1302 時鐘電路 DS1302與單片機的連接僅需 3條線：時鐘線 SCLK、數(shù)據(jù)線 I/O和復位線 RST。由于DS1302是靠涓細電流充電來實現(xiàn)串行輸入輸出的，因此，在 SCLK、 I/O、 RST線上要加上拉電阻，其中，它們的電流應該在 500u－ 1mA之間，若電源為 5V，則 R約為 5K，因此，我們的電阻 R=。 Vcc2 14 提供高電源作為芯片供電的主電源。 晶振為 X X2引腳。用單片機的 3個 I/O口接收控制信號， 3個按鍵的一端與地相連，另一端分別與 、 、。其中按下 K1set鍵后，系統(tǒng)進入調整模式，即可對年 、 月 、 日 、 時 、 分 、 秒 、 鬧鐘定時時間及響鈴間隔時間進行設定。另外，在鬧鐘響起時，按下 K2up可使鬧鐘停止，再按下 K3down則可使鬧鐘重新開始響起 。 蜂鳴器與單片機的連接 僅需 1條線，與單片機的 連。 圖 37 報警電路 手機傳送短信系統(tǒng)電路設計 在本次設計中采用單片機和 GSM模塊來實現(xiàn)手機短信的傳送。目前已建成的覆蓋全國的 GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)，是我國公眾移動通信網(wǎng)的主要方式。由于公眾 GSM網(wǎng)絡在是一 種在移動網(wǎng)絡上傳送簡短信息的無線應用全球范圍內實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游 ， 建立上述系統(tǒng)不須再組建專用通信網(wǎng)絡 ， 所以具有實時傳輸數(shù)據(jù)功能的短信應用將得到迅速普及。其中西門子的 TC35系列模塊性價比很高 ， 并且已經(jīng)有國內的無線電設備入網(wǎng)證 [7]。這是西門子推出的最新的 無線模塊 ， 功能上與 TC35兼容 ， 設計緊湊 ，大大縮小了用戶產(chǎn)品的體積。該模塊集射頻電路和基帶于一體 ， 向用戶提供標準的 AT命令接口 ， 為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸 ， 方便用戶的應用開發(fā)及設計。 SIM電壓為 3V/， TC35i的數(shù)據(jù)接口 (CMOS電平 )通過 AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù) ， 可選波特率為 300b/s～115kb/s， 自動波特率為 ～ 115kb/s。作為 TC35i的核心基帶處理器主要處理 GSM終端內的語音和數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數(shù)字功能。這 40個引腳可以劃分為 5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入 /輸出、SIM卡、音頻接 口和控制。1 12為充電引腳，可以外接鋰電池， 13為對外輸出電壓 (共外電路使用 )， 14為ACCUTEMP接負溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護控制。 6～ 23為數(shù)據(jù)輸入 /輸出，分別為 DSR0、 RING0、RxD0、 TxD0、 CTS0、 RTS0、 DTR0 和 DCD0。它有固定的參數(shù)： 8位數(shù)據(jù)位和 1位停止位，無校驗位，波特率在 300bps~115kbps之間可選，默認 9600。其中 18腳 RxD0、 19腳 TxD0為 TTL的串口通訊腳，需要和單片機或者PC通訊。 TC35i的第 32腳 SYNC引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示 TC35i的工作狀態(tài)，可 17 用 AT命令 AT+SYNC進行切換，本模塊使用的是后一種。 3 32腳為控制腳，其中 30為 RTC backup， 31為 Power down， 32 為