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89S51电源正端输入,接+5V。
VSS:
电源地端。
XTAL1:
单芯片系统时钟的反相放大器输入端。
XTAL2:
系统时钟的反相放大器输出端,一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了,此外可以在两引脚与地之间加入一20PF的小电容,可以使系统更稳定,避免噪声干扰而死机。
RESET:
89S51的重置引脚,高电平动作,当要对晶片重置时,只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间,AT89S51便能完成系统重置的各项动作,使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态,并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。
EA/Vpp:
"
EA"
为英文"
ExternalAccess"
的缩写,表示存取外部程序代码之意,低电平动作,也就是说当此引脚接低电平后,系统会取用外部的程序代码(存于外部EPROM中)来执行程序。
因此在8031及8032中,EA引脚必须接低电平,因为其内部无程序存储器空间。
如果是使用8751内部程序空间时,此引脚要接成高电平。
此外,在将程序代码烧录至8751内部EPROM时,可以利用此引脚来输入21V的烧录高压(Vpp)。
ALE/PROG:
端口3的管脚设置:
P3.0:
RXD,串行通信输入。
P3.1:
TXD,串行通信输出。
P3.2:
INT0,外部中断0输入。
P3.3:
INT1,外部中断1输入。
P3.4:
T0,计时计数器0输入。
P3.5:
T1,计时计数器1输入。
P3.6:
WR:
外部数据存储器的写入信号。
P3.7:
RD,外部数据存储器的读取信号。
2、复位电路
MCS-51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。
复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连,斯密特触发器用来抑制噪声,在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次,然后才能得到内部复位操作所需要的信号。
上电复位:
上电复位电路是—种简单的复位电路,只要在RST复位引脚接一个电容到VCC,接一个电阻到地就可以了。
上电复位是指在给系统上电时,复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号,这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落,所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。
为了保证系统安全可靠的复位,RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。
电路图如下:
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。
只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。
3、时钟电路
时钟是单片机的心脏,单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准,有条不紊的一拍一拍地工作。
因此,时钟频率直接影响单片机的速度,时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。
常用的时钟电路有两种方式:
一种是内部时钟方式,另一种为外部时钟方式。
本文用的是内部时钟方式。
MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。
这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容,就构成一个稳定的自激振荡器。
4、显示电路
采用LCD显示,LCD显示具有丰富多样性,灵活性,电路简单、易于控制而且功耗小,对于信息量多的系统,是比较适合的,LCD液晶显示模块采用LCD1602型号,具有很低的功耗,正常工作室电流仅2.0mA/5.0V。
通过编程实现总动关闭屏幕能够更有效地降低功耗。
LCD1602分两行显示,每行可现实多达16个字符,其内部的字符发生器已经存储了160个不同的点阵字符图形,通过内部指令可实现对其显示多样的控制。
5、按键电路
按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。
按键闭合过程在相应的I/O端口形成一个负脉冲。
闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定,这一过程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态,称为抖动。
抖动持续时间的常长短与开关的机械特性有关,一般在5-10ms之间。
为了避免CPU多次处理按键的一次闭合,应采用措施消除抖动。
本文采用的是独立式按键,直接用I/O口线构成单个按键电路,每个按键占用一条I/O口线,每个按键的工作状态不会产生互相影响。
电路图如下:
P1.0口表示功能移位键,按键选择要调整的时十位、时个位、分十位或分个位。
P1.1口表示数字“+“键,按一下则对应的数字加1。
P1.2口表示数字“-”键,按一下则对应的数字减1。
P1.3口表示时间表的切换,程序默认为日常时间表,当按下该开关,使输入为低电平时,表示当前执行的是考试时间表,并有绿发光二极管显示。
再按键,使键抬起,输入维高电平时,表示当前执行的是日常作息时间表,用红发光二级管显示。
6、温度采集部分
此部分选用DS18B20传感器,主要由四部分组成:
64位ROM、温度传感器、非挥
发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
有三个管脚:
DQ为数字信号输入/输出端;
GND为电源地;
VDD为外接供电电源输入端。
电源有两种接法:
1)远端因入;
2)寄生电源方式。
它是支持“一线总线”接口的温度传感器,测量温度范围为-55°
C~+125°
C,在-10~+85°
C范围内,可编程为9位—12位A/D转换精度,工作电压在3V—5V之间。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。
###软件设计:
待续……
四、元器件明细表
元器件名称
参数
备注
单片机
AT89S51(12MHZ)
1
晶体
DRYSTAL12MHZ
DRYSTAL32.768MHZ
温度测量芯片
DS18B20
时钟模块
DS1302
存储器模块
AT24C02
LCD显示模块
LCD1602
三极管
PNP9012
闹铃
------
电容
47μF
22pF
2
10μF
按键
BUTTON
7
电阻(上拉电阻)
10K
15
电阻
1K
滑动变阻器
47K
限流电阻
0.1K
8
排阻
RESPACK-8/10K
发光二极管(红/绿)
----
10
电源接口
开关
-------
5
五、调试所需的仪器设备
基本测试仪器:
万用电表、秒表、电源、温度表
六、设计的难点和可能出现的问题
1、设计难点:
(1):
温度设计模块的设计,
(2):
LCD显示模块的设计
(3):
闹铃设计模块的实现设计
(4):
单片机个功能模块的综合设计
(5):
电路总体设计,元器件选择及焊接,调试
2、可能出现的问题:
温度显示,与实际偏差大
LCD显示模块的功能显示不正常
闹铃设计与其他时间功能设计冲突
软件程序设计功能不完善,系统无法正常运转
七、预期达到的性能指标
1、预期达到的性能指标:
能动态显示实时时钟的时、分、秒,数据显示(误差限制在30每天),对闹铃方式与温度调节模块进行了重点设计实现SB0、SB1、SB2、SB3四个键实现时钟正常显示,调时,及闹钟时间设置。
2、多功能数字时钟使用说明:
A:
(调整切换键)进行时间、闹铃以及生日的设置,调整内容切换。
B:
(调整加减/生日的设定)在时间显示界面中按A键后,进入时间调整。
按B键对应闪烁内容加1;
在时间显示界面中长按改建进入圣体信息设定,按A键选择调整内容,按B键加1,C键减1,D减退出设定,当设定生日到时,当日七点整第一次响铃提醒,以后每隔一小时整点提醒,直至当日晚上22点后最后一次提醒。
C:
(调整减/日期提醒)在时间显示界面中按A键后,进入时间调整。
按C键对应闪烁内同加1;
在时间显示界面中常按A键后,进入日期提醒查看。
D(退出键/闹铃设定)在各种设定模式(时间、生日、闹铃)下,按该键退出设定;
若在时间显示界面中短按键后,则进入闹铃、生日信息查看;
长按则进行闹铃设定。
E:
(屏幕背光键):
按下该键不放则屏幕背光。
调整左上方的蓝色变阻器课调整LCD显示灰度;
调整右上方的蓝色编著器可调整LCD背光的亮度。
(注:
系统再不进行日和操作时,10秒后自动关闭屏幕,按任意键返回)
F:
(复位键)按下该键系统复位,系统从头开始执行程序,如果与长按可按下改嫁进行系统复位,复位不会造成时间、生日、和闹铃等细细的丢失。
八、人员分工与进度安排
小组成员
学号
分工
白立萍
张福婷
荣林林
20071001089
收集资料,电路焊接
注:
进度安排以14周为期
九、参考文献
1、谢自美,《电子线路设计、实验、测试》武汉:
华中理工大学出版社,2000
2、何书森、何华斌《实用数字电路原理与设计速成》福州:
福建科学技术出版社,2000.6
3、白驹衍《单片计算机及应用》北京:
电子工业出版社,1999.2
4、王洪君《单片机原理及应用》济南:
山东大学出版社2009.2
5、阎石《数字电子技术基础》第五版,北京:
高等教育出版社,2008.12
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