AT89S52單片機多功能時鐘電路設計畢業(yè)論文

目錄摘要(1)ABSTRACT(2)第 1 章 前言(3)第 2 章 設計電路原理和器件簡介(4)第 2.1 節(jié) 總體設計電路框圖 （4）第 2.2 節(jié) AT89S52 單片機介紹（4）第 2.3 節(jié) 各功能模塊器件應用說明 （8）2.3.1 液晶顯示簡介 （8）2.3.2 溫度傳感器說明 （9）2.3.3 數(shù)字時鐘簡介（10）2.3.4 鍵盤調(diào)節(jié)模塊（11）第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設計(13)第 3.1 節(jié) 硬件設計原理圖（13）第 3.2 節(jié) 單片機外圍電路原理（13）3.2.1 復位、時鐘、電源電路原理（13）3.2.2 DS1302 實時時鐘芯片說明（14）3.2.3 128*64 LCD 接口和顯示原理（17）3.2.4 高精度數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 實現(xiàn)方式（19）- 1 -3.2.5 鍵盤對于時間調(diào)節(jié)功能實現(xiàn)說明（21）第 4 章 系統(tǒng)軟件設計(22)第 4.1 節(jié) 軟件設計流程圖（22）第 4.2 節(jié) 各模塊程序框圖（23）第 4.3 節(jié) 軟件主程序和各模塊子程序（25）第 5 章 時鐘控制系統(tǒng)調(diào)試(27)第 5.1 節(jié) 單片機應用系統(tǒng)調(diào)試工具說明（27）第 5.2 節(jié) 程序調(diào)試（28）結(jié)論（29）參考文獻（30）致謝（31）附錄（32）【摘要】 本論文介紹了多功能時鐘控制器的系統(tǒng)設計。系統(tǒng)具有時間設置及顯示、定時鬧鈴、溫度檢測并顯示等功能。系統(tǒng)以 AT89S52 單片機為核心，主要進行基于 AT89S52低功耗 MCU 的字符型數(shù)字鐘及其系統(tǒng)的研究。系統(tǒng)帶有 GXM12864 液晶顯示器，配合按鍵提供友好的用戶界面，操作簡單，同時具有實時溫度檢測功能。該數(shù)字鐘能夠長期、連續(xù)、可靠、穩(wěn)定的工作；同時還具有體積小、功耗低等特點，便于攜帶，使用方便。系統(tǒng)設計包括單片機及其外圍硬件部分和計算機軟件編程部分。硬件部分主要為軟件的實現(xiàn)提供一個運行的基礎，計算機軟件編程主要實現(xiàn)鍵盤調(diào)節(jié)、液晶顯示、溫度檢測等各模塊的功能，采用 C 語言編程。- 2 -關鍵字 單片機 液晶顯示 溫度檢測 數(shù)字鐘 鍵盤輸入 【ABSTRACT】 This thesis describes the design of a multifunctional digital clock and control system. It as displaying and setting time for clock and alarm, this system has another special feature, as temperature measurement and display. The core part of the system is based on a king of an advanced MCU, AT89S52, this system mainly carries on low power consume MCU the character list type the research of the digital clock and its system according to the AT89S52. The system takes GXM 128*64 Liquid Crystal Display, matching with a key to provide amity of customer interface, the operation is simple, having the temperature examination function in the meantime. Consecution, credibility, stable work, still have a - 3 -physical volume in the meantime small, the power consume a low etc. characteristics, easy to take, the usage convenience. The system design includes a MCU with its periphery hardware circuit unit and a computer soft programming unit. The hardware circuit unit only provides the run basement for the software, the computer software programming unit mainly contains keyboard adjust, Liquid Crystal Display, temperature examination functions, adoption the C language.Keyword Single-Chip Microcomputer, LCD, Temperature Examination, Digital Clock, Keyboard Input第 1 章 前言近年來隨著計算機在社會領域的滲透, 單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應用對象特點的軟件結(jié)合，以作完善。因此，可以利用單片機來控制一些外圍電路實現(xiàn)更多的功能，比如數(shù)字時鐘，溫度測控，屏幕顯示等。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時，分，秒數(shù)字顯示的計時裝置，廣泛用于個人家庭,車站，碼頭辦公室等公共場所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?，由于?shù)字集成電- 4 -路、單片機技術(shù)的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用，使得數(shù)字鐘的精度,遠遠超過老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關烘箱、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎的。因此，研究多功能數(shù)字鐘及擴大其應用，有著非?，F(xiàn)實的意義。傳統(tǒng)的溫度檢測大多以熱敏電阻為溫度傳感器，但熱敏電阻的可靠性差、測量溫度準確率低，而且必須經(jīng)過專門的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后才能由單片機處理，因此，本次設計采用一種數(shù)字溫度傳感器來實現(xiàn)，以實現(xiàn)其高性能。單片機的主要輸出方式除了發(fā)光二極管，數(shù)碼管以外，還有一種重要的方式：液晶顯示。液晶模塊已經(jīng)成為單片機系統(tǒng)的一個重要輸出器件，液晶顯示正廣泛應用于便攜式儀器儀表、智能充電、消費類電子產(chǎn)品領域。對于現(xiàn)在流行的嵌入式電子產(chǎn)品，顯示輸出模塊是必不可少的，而且液晶顯示最大的優(yōu)點就是能夠?qū)崿F(xiàn)友好的人機界面，在諸多的顯示方式中，液晶顯示已經(jīng)成為首選。第 2 章 設計電路原理和器件簡介第 2.1 節(jié) 總體設計電路框圖本設計以 AT89S52 單片機為核心，控制其它外圍電路，以液晶顯示作為其顯示方式，通過 4 個按鍵實現(xiàn)時間調(diào)節(jié)功能，用三端穩(wěn)壓管 7805 把 9V 直流電源轉(zhuǎn)換為 5V 直流電作為單片機的工作電壓，通過外接的編程口 STK500 實現(xiàn)對單片機的在線編程，高精度的溫度傳感器實現(xiàn)對周圍的溫度的測量，利用實時日歷時鐘芯片提供當前的年、月、日、星期、小時、分鐘、秒鐘，時鐘電路提供單片機的工作時鐘，復位電路實現(xiàn)對單片機的復位功能。- 5 -總體框圖如下圖（1）：圖（1）第 2.2 節(jié) AT89S52 單片機介紹單片機全稱單片微型計算機（Single Chip Microcomputer） ，指的是一種單硅片上集成微型計算機主要功能部件的集成芯片。AT89S52 其內(nèi)部集成了中央處理器（CPU） 、隨機數(shù)據(jù)存儲器（RAM ） 、只讀程序存儲器（ROM） 、定時器/計數(shù)器、輸入/輸出（I/O）接口電路和串行通信接口等主要功能部件。S52 單片機引腳分布如圖（2）：- 6 -圖（2）1、電源引腳 VCC 和 GNDVCC（40 腳）：電源端，為+5V。GND（20 腳）：接地端。2、時鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。3、控制信號引腳 RST、ALE、PSEN、EARST: 復位輸入。晶振工作時，RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復位。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當 AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN 將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令，EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA 應該接 VCC。在 flash 編程期間，EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。4、I/O 輸入輸出端口 P0、P1、P2、P3P0：P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時，P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。此外，P1.0 和 P1.2 分別作定時器/計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器- 7 -2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX） ，具體如下表（1）所示。在 flash 編程和校驗時，P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。表（1）P2 ：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 ：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表（2）所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。- 8 -表（2）S52 內(nèi)部功能模塊如下圖（3）：它可以劃分為 CPU、存儲器（RAM 和 ROM） 、并行口、串行口、定時器/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)等幾個部分。圖（3）第 2.3 節(jié) 各功能模塊器件應用說明2.3.1 液晶顯示簡介液晶顯示是通過液晶顯示模塊實現(xiàn)的，液晶顯示模塊（LCD Module）是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB 線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件。在單片機系統(tǒng)中使用液晶顯示模塊作為輸出器件具有一下優(yōu)點：顯示質(zhì)量高，數(shù)字式接口，體積小、重量輕，功率消耗低。本設計所用 128*64LCD 實物如圖（4）所示：- 9 -圖（4）液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就顯示黑色，這樣即可顯示出圖形。通常按照液晶顯示方式可以分為段式、點字符式、點陣式等。除了黑白顯示外，LCD 還有多灰度和彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分，可分為靜態(tài)驅(qū)動（Static ） 、單純矩陣驅(qū)動（Simple Matrix） 、主動矩陣驅(qū)動（Active Matrix）3 種。液晶顯示器 LCD 的顯示原理：（1）線段的顯示點陣圖形式液晶有 M*N 個顯示單元組成，假設 LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128列，每 8 列對應 1 字節(jié)的 8 位，即每行由 16 字節(jié)，共 16*8=128 個點組成，屏上 64*16個顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū)的 000H-00FH 的 16 字節(jié)的內(nèi)容決定，當（000）=FFH 時，則屏的左上角顯示一條短亮線，長度為 8 個點；當（3FFH）=FFH 時，則顯示屏的右下角顯示一條短亮線；當（000H）=FFH， （001H）=00H， （002H）=FFH， （003H）=00H，（00EH）=F