毕业设计（论文）-基于单片机的智能定时打铃系统.doc

编号（学号）： 本科学生毕业设计本科学生毕业设计 题题 目：目：_基于单片机的智能定时打铃系统基于单片机的智能定时打铃系统_ _ DesignDesign ofof IntelligentIntelligent timingtiming bellbell systemsystem basedbased onon MCUMCU 学院名称：学院名称：_物理与电子信息学院物理与电子信息学院_ _ _ 专业名称：专业名称：_电子信息工程专业电子信息工程专业_ _ 年年 级：级：_2009_2009 级级 9 9 班班_ _ 学生姓名：学生姓名：_ _ _ 学学 号：号：_ _ 指导教师：指导教师：_ _ 职称职称/ /学历：学历：_ _ 讲师讲师/ /硕士硕士_ _ 200909340945 教务处教务处 制制 1 目录目录 摘要摘要.3 3 ABSTRACTABSTRACT.4 4 第第 1 1 章章 绪论绪论.5 5 1.11.1 选题背景及研究意义选题背景及研究意义 .5 5 1.21.2 课题设计的主要内容课题设计的主要内容 .6 6 第第 2 2 章章 系统总体设计系统总体设计.7 7 2.12.1 设计要求设计要求 .7 7 2.22.2 功能特点功能特点 .7 7 第第 3 3 章章 方案的论证方案的论证.9 9 3.13.1 主控芯片的选择主控芯片的选择 .9 9 3.23.2 显示模块显示模块 .9 9 3.33.3 时钟模块的选择时钟模块的选择 .1010 第第 4 4 章章 系统硬件设计系统硬件设计.1111 4.14.1 硬件模介绍硬件模介绍 .1111 4.1.14.1.1 单片机技术简介单片机技术简介.1111 4.1.24.1.2 系统主要芯片和元器件的介绍及应用系统主要芯片和元器件的介绍及应用.1111 4.1.34.1.3 DS1302DS1302 时钟模块介绍时钟模块介绍 .1414 4.1.44.1.4 LCDLCD 液晶显示模块介绍液晶显示模块介绍.1616 4.1.54.1.5 蜂鸣器模块蜂鸣器模块 .1818 4.24.2 单片机最小系统的设计单片机最小系统的设计 .1919 4.2.14.2.1 时钟脉冲电路时钟脉冲电路 .1919 4.2.24.2.2 复位电路复位电路.2020 4.34.3 硬件设计总图硬件设计总图 .2121 第第 5 5 章章 软件程序设计软件程序设计.2222 5.15.1 软件程序整体设计软件程序整体设计 .2222 5.1.15.1.1 程序流程图程序流程图.2222 5.25.2 程序模块设计程序模块设计 .2323 2 5.2.15.2.1 DS1302DS1302 时钟显示与调节程序设计时钟显示与调节程序设计.2323 5.2.25.2.2 LCD1602LCD1602 显示程序设计显示程序设计.2424 5.2.35.2.3 蜂鸣器程序设计蜂鸣器程序设计.2525 第第 6 6 章章 系统测试及分析系统测试及分析.2626 6.16.1 系统测试系统测试 .2626 6.26.2 各模块初始化现象各模块初始化现象 .2626 6.2.16.2.1 时钟芯片模块时钟芯片模块 .2626 参考文献参考文献.2828 附录附录 A A .3030 1.1.系统整体电路图系统整体电路图.3030 2.2.系统整体系统整体 PCBPCB 图图.3131 附录附录 B B 作品实物图作品实物图 .3232 附录附录 C C 程序程序 .3333 致致 谢谢.4242 3 基于单片机的智能定时打铃系统基于单片机的智能定时打铃系统 钟德超 物理与电子信息学院电子信息工程专业 2009 级 指导教师：唐正明 摘要 :单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们 的重视和关注，应用很广、发展很快。同时，单片机体积小、重量轻、抗干扰 能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。基 于上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智 能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等方面，而 51 单片机是各 单片机中最为典型和最有代表性的一种。本设计以 AT89S52 芯片为核心，利用 DS1302 作时钟芯片，具有实时显示当前时间，按设定时间报时，能修改当前时 钟等功能。 关键词： 定时打铃；DS1302 时钟； LCD1602 液晶显示 4 Design of Intelligent timing bell system based on MCU Zhong Dechao Physics and Electronic Information Institute of Electronics and Information Engineering Professional 2009 Instructor: Tang Zhengming ABSTRACT: Monolithic integrated circuit , since its advent in the 1970 of the 20th century, with its extremely high performance price ratio, embraced the attention and concern, develops very broad and rapidly. At the same time, it have many advantages, such as single chip small size, light weight, strong anti-interference ability, low environmental requirements , low price, reliability, flexibility, and easily develop . Based on the above advantages, in our country, the microcontroller has been widely used in industrial automation and control, automatic detection, intelligent instruments, household electrical appliances, electric and electronic, electromechanical equipment.51 monolithic integrated circuit is a single-chip in one of the most typical and representative. AT89S52 chip at the core of the design, used for clock chip DS1302, with real time display of the current time, press the time setting the time, modify the current clock and other functions. Keyword: Timing bell; DS1302 clock; LCD1602 LCD 5 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.11.1 选题选题背景及研究意义背景及研究意义 随着现代科技的发展，管理水平的完善，具有自动提示功能的打铃器能够 为企业节省人力资源，减少开支，这对做到一体化管理具有很大的帮助。而且 自动打铃系统不断影响着我们的学习和生活，它已被广泛应用于各个学校中， 既能实现学校的办公自动化，又便于学校的管理。用单片机控制的自动打铃器， 充分发挥了体积小，价格便宜，功耗低，可靠性好等特点，而且具有可改性， 将之用于学校作息，方便了广大师生。目前自动打铃系统的研究和使用已经非 常普及，之所以选这个课题就是看在它的成熟性和普遍性上。 在学校生活中，每天上下课都离不开打铃器的使用，打铃器可以为上下课 的学生和老师们提供时间提醒。同时，也可作为一个提醒学生们作息时间的时 间表，让大家有一个时间意识，形成规律的生物钟，对自身的健康也有很大的 好处的。对于那些上课精力过于集中、知识面拓展比较广的老师的拖堂现象也 给了一个下课时间提醒，以免耽误学生们下一节课的上课时间。 打铃器作为一个提醒人们时间的设备，自然离不开提供时间的系统，最原 始的打铃器是人工根据时间通过敲钟来提醒。随着技术的发展，开始有了机械 时打铃器。随着二十世纪电子技术的发展和二十一世纪半导体技术和集成电路 的发展，电子技术开始渗入到各行各业，以电子表为主要基础提供时间基准的 打铃器自然也是更新换代较快的，现在各种功能更多、使用更先进的打铃器层 出不穷，有的还可以以音乐响铃代替传统的“呤呤”声，打铃器更多的向着智 能型转变。设备的智能化离不开单片机的使用，单片机简单的说就是一款微型 的计算机，包含中央处理器 CUP、随机存取存储器 RAM、只读存储器 ROM、I/O 口、串行口等部分，可以作为一个系统的主控制器，将其他部分电路整合到一 起组成一个系统，为控制提供智能化。 基于以上原因，本课题设计了一款基于单片机的自动打铃系统，使用简单 方便、功能齐全。本次的设计重点在于实现自动打铃系统的基本功能之外，争 取设计出亮点，设计出新意，这对我本身是个不小的挑战，因此对这个课题的 研究不管是对于我本身还是对此项目在科技方面的发展都具有很重要的意义。 随着电子行业技术的发展和电子元器件工艺的精进，电子技术开始应用于 各行各业，应用电子元器件设计的智能电子时钟也开始流行起来。人们利用电 子元器件和微控制器，根据使用要求可以设计出各种功能齐全、使用方便的多 功能时钟，使其应用范围更广，实用价值更高。例如 AT89C51，从开始的无人 6 问津到现在的随处可见。红绿灯，记分牌，电子秒表，遥控器，电饭煲，电视 等只要是电子产品，都会和芯片有关，其实芯片并不是什么神秘的高科技，它 只是里面装了一些编好的程序而己。而自动打铃系统是用汇编语言来编程的一 个系统，它能够让一个学校或企业集团实现打铃自动化。 当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域（尤其是自动化智能 控制领域） ，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未有的 速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应 用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个 学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。对于本 课题的研究与发展来说，不管是国内或者国外都已经发展的很成熟了，毕竟相 对于单片机的飞速发展来说，自动打铃系统的设计并不算什么太难，而且可以 算是很基本的东西，目前市场上各种类型的自动打铃系统层出不穷，大部分的 打铃系统都是基于单片机开发的，而且是结合各种设备的综合应用系统，能实 现的功能更强大也更便捷，例如基于校园网的自动打铃系统，自动广播打铃系 统，音乐打铃系统等等，但是基本功能都相差不大，区别在于表现的形式有所 不同。不过就目前而言打铃系统的功能由单一型发展成多功能多花样的通用型， 而且核心技术不再局限于单片机，这更好的刺激了单片机行业的进步和革新， 要想不被时代的脚步所抛弃就必须不断研究出新的东西，保持自身的优势。 1.21.2 课题设计的主要内容课题设计的主要内容 本设计就是利用 Atmel 公司生产的单片机 AT89S52，芯片 DS1302 用作时钟 芯片（具有实时显示当前时间，按设定时间用蜂鸣器报时，能修改当前时钟 （闹钟）等功能） 。在以单片机为核心的基础上加上其外围设备实现的小的系统 自动打铃系统。所谓的单片机小系统从系统的角度来定义就是完成复杂功 能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。硬件设计部分分别从 各个功能电路进行阐述，包括电源电路、复位电路、时钟电路及显示电路。软 件部分分成了四个模块：初始化模块、时间显示模块、蜂鸣器模块、以及定时 打铃模块。初始化模块主要是 p 对定时计数器的方式及初值的设定，时间显示 模块负责正确的显示当前时间，按键设定模块主要是对时间的校准及设定，定 时打铃模块负责到时响铃功能。也就是说系统的功能是由硬件和软件两大部分 共同合作完成。 7 第第 2 2 章章 系统总体设计系统总体设计 2.12.1 设计要求设计要求 系统设计主要包括硬件和软件两大部分，根据控制系统的工作原理和技术 性能，将硬件和软件分开设计。 硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬 件进行调试、测试，达到设计要求。硬件电路采用结构化系统设计方法，该方 法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择用于控制的 单片机，并确定与之配套的外围芯片，使设计的系统既经济又高性能。硬件电 路设计包括输入射出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的信号、器件参数 值，根据电路图在仿真机上进行调试、修改，最终达到设计要求。 软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计， 拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择 C 语言， 进行代码设计等；最后对软件进行调试、测试，达到所需的功能要求。 2.22.2 功能特点功能特点 a、时钟功能：能显示年、月、日、时、分、秒。 b、键盘功能：能校正年份、日期、时间。 c、打铃功能：按指定时间打铃即播放音乐。 多功能校园打铃控制系统是由微处理器单片机、键盘模块、时钟模块、复 位电路、打铃电路和时间显示模块组成。 本系统采用 AT89S52 作为中央处理单元来自动控制蜂鸣器自动响铃，控制 时间显示。采用 DS1302 时钟芯片来为系统提供可靠的时间，尽量减少时间积累 误差。时间显示模块采用 LCD1602 来实时显示当前的年、月、日、时、分、秒 时间，系统还设有输入键盘，可以校正实时时钟。复位电路使 CPU 及系统各部 件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。 系统总体设计图如图 2.1 所示。 8 图 2.1 系统总体设计图 9 第第 3 3 章章 方案的论证方案的论证 3.13.1 主控芯片的选择主控芯片的选择 方案一：采用 AT89C2051 芯片，它具有体积小、功耗小。含有中断、定时/ 计数器。本次设计需要非常大的编程量，虽然其价钱相对便宜，但 IO 口数和存 储空间相对较少，所以此芯片不利于系统的工作和系统功能的扩展。 方案二：采用 AT89C51 芯片，它具有 AT89C2051 芯片的所有功能，且 IO 口 数相对较多，价钱相对也比较便宜，但存储空间不是非常大，而本次的设计需 要大量的存储空间。 方案三：采用 AT89S52 芯片，它具有 AT89C2051 和 AT89C51 芯片的所有功 能，且 IO 口数非常多，比 AT89C2051 和 AT89C51 多。价钱虽然比 AT89C2051 和 AT89C51 昂贵，但存储空间非常大，可以到达 8K。而本次的设计正需要此容 量的空间。 综上所述，我选择 AT89S52 芯片作为本次设计的主控芯片。 3.23.2 显示模块显示模块 方案一：采用 LCD1602 液晶模块，1602 液晶模块内部的字符发生存储器 （CGROM）已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、 英文字母的大小写、常用的符号等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大 写的英文字母“A”的代码是 01000001B（41H） ，显示时模块把地址 41H 中的点 阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A” 。 方案二：采用 LCD2402 液晶模块，用 LCD 显示一个字符时比较复杂，因为 一个字符由 68 或 88 点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的 显示 RAM 区的 8 字节，还要使每字节的不同位为“1” ，其它的为“0” ，为 “1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发 生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式， 根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数找出显示 RAM 对应的地址，设立 光标，在此送上该字符对应的代码即可。 由于 LCD1602 液晶显示模块只能显示 16*2 个字符，而 LCD2402 液晶显示模 块能够显示 24*2 个字符，在本设计中要显示的字符比较多，综上所述，我选择 LCD2402 作为本设计的显示模块。 10 3.33.3 时钟模块的选择时钟模块的选择 在通过各种的考虑后，时钟芯片我选用的是 DS1302, DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时 时钟芯片，附加 31 字节静态 RAM，采用 SPI 三线接口与 CPU 进行 同步通信，并可采用突发方式一次传送多 个字节的时钟信号和 RAM 数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和 年，一个月小与 31 天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达 2.5 5.5V 。采用双电源供电（主电源和备用电源） ，可设置备用电源充电 方 式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302 用于数据记录， 特 别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间 同时记录，因此广泛应用于测量系统中。 11 第第 4 4 章章 系统硬件设计系统硬件设计 4.14.1 硬件模介绍硬件模介绍 4.1.14.1.1 单片机技术简介单片机技术简介 单片机又称为单片微型计算机（single chip microcomputer） ，也称为微 控制处理器或嵌入式微控制处理器。它是将计算机的部分基本组成部件做到微 型化，使之集成在一块芯片上的微型计算机。其上集成了包括中央处理器 CPU、片内含有随机存储器 RAM、程序存储器 ROM 或者 EOROM、并行的 8 位 I/0 口，定时器与计数器，中断控制处理器及支持总线模式等。它是工业设备控制、 工业流程检测控制和智能化电器设备控制系统中应用程度最广泛的一种处理器。 这种处理器的最大特点是设计开发人员可以根据自己的想法和实际需要进行开 发研究，设计一个基于单片机电子设备系统，因此更加的方便，更加的灵活， 成本所需更低。设计基于单片机电路系统的基本方法是在单片机的基础上扩展 一些 I/O 接口，如用于模/数转换的 A/D 芯片，D/A 芯片，用于人机对话的键盘 处理信息接口，LED 灯和 LCD 接口，数码管显示接口等电子器件，可用于对输 出控制的按键接口等。然后在此硬件基础上在开发一些应用软件就可以组成完 整的单片机控制系统，经过软件调试就可以应用在实际生活中。单片机有着体 积小，功耗低，运算速度快，功能多，性价比高，容易推广应用等显著性特点， 在自动化控制装置，智能化显示仪器仪表，对于过程控制和在家用电器等众多 领域中获得了广泛的应用。针对于国内开发应用单片机的发展情况来看，自从 80 年代初起步以来，以 Intel 公司的 MCS-48 系列的单片机为主导机种以来， 单片机已有 70 多个系列，近 500 多个机种，许多电子公司率先渗入到微机控制 的各个领域，并且取得了一定的应用成果。现在国际知名的公司有 Intel 公司、 Atemel 公司、Philips 公司、Winbond 公司、LG 公司、Cygnal 公司、Motorola 公司、Zilog 公司、Microchip 公司、 。80 年代中期以来，随着单片机的性能更 强，运算速度更快的 MCS-51 系列的单片机加入，单片机在应用中得到了更为迅 速的推广和更为广泛的应用。 4.1.24.1.2 系统主要芯片和元器件的介绍及应用系统主要芯片和元器件的介绍及应用 a.AT89S52 单片机芯片 AT89S52 单片机是 ATLEM 公司推出的一种高速、低功耗、超强抗外界干扰 微型单片机处理器，其编译的指令代码和 C 语言源程序完全兼容传统 8051 单片 机，其为 40 引脚的双列直插封装形式的 8 位通用微型计算机处理器，采用工业 12 上规定的标准的 C51 内核处理器，在其内部的功能及其引脚排布上与现在市场 上或者工业上通用的 8xc51 是相同，其主要功能包括对会聚主 IC 内部的寄存器、 数据的 RAM 及外部接口等功能部件的初始化，支持会聚调整控制，支持会聚测 试图的有效控制，可以进行红外遥控信号 IR 的接收解码及与计算机主板 CPU 的 通信等。 主要特性如下： 工作额定电压：5.5V3.3V（5V 单片机）/3.8V2.0V（3V 单片机） 工作的频率范围：040MHz，其相当于普通 8051 单片机的 2 倍，在实际测 试中，其的最高工作频率可达 48MHz。 32 个双向 I/O 口，256x8bit 内部 RAM，复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向 口/弱上拉，P0 口内部是漏极开路形式输出，当其作为总线形式扩展 I/O 口用 时，不用加上拉电阻，但是作为普通 I/O 口使用时，需加上拉电阻，否则无法 使用 P0 口作为数据传输。ISP 模式（在系统中可编程使用）/IAP 模式（在应用 可编程使用） ，无需专用程序编程器，无需专用程序仿真器，就可通过串口通信 （RxD/P3.0 口,TxD/P3.1 口）直接下载用户所编写的程序，只需花费很少的时 间便可以下载完程序，速度十分快、效率十分高。 AT89S52 具有 EEPROM 功能，可进行掉电保护，电源有复位端口接入，具有 看门狗功能，一共 2 个 16 位定时器/计数器。即定时器 T0、T1 和外部中断 4 路， 下降沿中断或低电平触发电路，掉电模式可由外部中断低电平触发中断方式唤 醒，通用型的异步串行口（UART） ，还可用定时器软件实现多个 UART。 以下是 AT89S52 的引脚参数及其封装说明 AT89S52 引脚功能说明： VCC（40 引脚）：电源电压（+5V） RST（9 引脚）：复位输入端口。 ALE/（30 引脚）：地址锁存控制信号（ALE） 。 PSEN（29 引脚）：外部程序存储器选通信号 /VPP（31 引脚）：访问外部程序存储器控制信号。 XTAL1（19 引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端口。 XTAL2（18 引脚）：振荡器反相放大器的输入端口。 AT89S52 的各个引脚如图 4.1 所示。 13 图 4.1 AT89S52 各个引脚图 P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口， 即可以作为地址或者数据总线 的两用 I/O 口。作为输出口使用时，每一位能吸收电流的方式用以驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，让其进行输入口使用时必须对其写“1” ，在对端口 P0 写 “1”时，可作为高阻抗状态的输入端口使用。在其访问外部芯片的数据存储器 或程序存储器时，这组 I/O 口线可以分时进行转换地址（低 8 位）和数据总线 的复用，在访问外部数据期间必须激活内部的上拉电阻才可以。在 Flash 编程 时，P0 口接收指令代码字节，而在程序进行校验时候，输出指令代码字节，在 进行校验时，要求在 P0 口外接上拉电阻。 P1 口是一个其内部自带上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，即具有通用的输入/ 输出功能，每一位都能独立地设定为输入口或输出口使用，P1 口的输出缓冲级 可用来驱动（吸收或者输出电流)4 个 TTL 电平的逻辑门电路。在对其端口写 “1”时，即对其内部的锁存器写“1” ，通过其内部自带的上拉电阻可以把其端 口拉到高电平，此时可以用作输入口。在作数据输入口使用时，因为其内部存 在的上拉电阻，它的某个引脚会被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与 8xC51 不同之处是，P1.0 和 P1.1 还可分别作为定时/计数器 2 的外部计数输 14 入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T1EX） ，在进行 Flash 的编程和程序校验期间，P1 口用以接收数据的低 8 位地址。 P2 口是一个内部自带有上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，即可用作输入/ 输出 口的使用，也可作为扩展系统的地址总线，输出高 8 位地址，与 P0 口一起组成 16 位地址总线。P2 口的输出缓冲级可用以驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻 辑门电路。这里和 P1 口是一样，可以对其端口 P2 写“1” ，通过内部自带的上 拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口进行输入数据或者信号 使用时，因为其内部存在上拉电阻，在其某个引脚被外部输入的信号拉低时会 对外输出一个电流(IIL)。 因 P3 口的功能繁多，可用作双向数据传输和串口输入输出（RxD/P3.口, TxD/P3.1 口） ，故在这里把 P3 口的引脚复用功能以表格形式展示出来，如表 4.1 所示。 表表 4.14.1 P3P3 口引脚复用功能口引脚复用功能 引脚号复用功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 （外部中断 0） P3.3 （外部中断 1） P3.4 T0（定时器 0 的外部输入） P3.5 T1（定时器 1 的外部输入） P3.6 （外部数据存储器写选通） P3.7 （外部数据存储器读选通） 4.1.34.1.3 DS1302DS1302 时钟模块介绍时钟模块介绍 DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时 时钟芯片， 附加 31 字节静态 RAM，采用 SPI 三线接口与 CPU 进行 同步通信，并可采用突 发方式一次传送多个字节的时钟信号和 RAM 数据。实时时钟可提供秒、分、时、 日、星期、月和年，一个月小与 31 天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。 工作电压宽达 2.5 5.5V 。采用双电源供电（主电源和备用电源） ，可设置备 用电源充电 方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302 的外 部 引脚分配如图 4.1 所示。DS1302 用于数据记录， 特别是对某些具有特殊意 义的数据点的记录上，能实现数据与出现该 数据的时间同时记录，因此广泛应 用于测量系统中。 15 DS1302 是由 DS1202 改进而来增加了以下的特性 双电源管脚用于主电源和 备份电源供应 Vcc1 为可编程涓流充电电源 附加七个字节存储器 它广泛应用 于电话传真便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域。 Ds1302 主要的性能: a. 对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种 功能。 b.31 8 位暂存数据存储 RAM c.串行 I/O 口方式使得管脚数量最少 d.宽范围工作电压 2.0 5.5V e.工作电流 2.0V 时, 小于 300nA f.读/写时钟或 RAM 数据时 有两种传送方式 单字节传送和多字节传送 字 符组方式 g.8 脚 DIP 封装或可选的 8 脚 SOIC 封装根据表面装配 h.简单 3 线接口 j.与 TTL 兼容 Vcc=5V k.可选工业级温度范围 -40 +85 l.与 DS1202 兼容 m 在 DS1202 基础上增加的特性对 Vcc1 有可选的涓流充电能力，双电源管 用于主电源和备份电源供应，备份电源管脚可由电池或大容量电容输入附加的 7 字节暂存存储器。 DS1302 时钟模块设计电路如图 4.2 所示。 图 4.2 DS1302 时钟模块设计电路图 16 4.1.44.1.4 LCDLCD 液晶显示模块介绍液晶显示模块介绍 在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电 子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可 以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。 在单片机系统中应用晶液显示 器作为输出器件有显示质量高、数字式接口、体积小、重量、轻、功耗低等优 点。 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制， 有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规 模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便 携式电脑、数字摄像机、PDA 移动通信工具等众多领域。液晶显示的分类方法 有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。如果根据驱动 方式来分，可以分为静态驱动（Static） 、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和 主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。 在本系统中我们采用的是字符型液晶显示模块，它是一种专门用于显示字 母、数字、符号等点阵式 LCD，目前常用 16*1，16*2，20*2 和 40*2 行等的模 块。下面以长沙太阳人电子有限公司的 1602 字符型液晶显示器为例，介绍其用 法。一般 1602 字符型液晶显示器实物如图 4.3 所示。 17 图 4.3 1602 字符型液晶显示器实物图 LCD1602 引脚功能说明： 1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口说 明 如表 4.2 所示。 表表 4.24.2 引脚接口说明表引脚接口说明表 编号符号引脚说明编号符号引脚说明 1VSS 电源地 9D2 数据 2VDD 电源正极 10D3 数据 3VL 液晶显示偏压 11D4 数据 4RS 数据/命令选择 12D5 数据 5R/W 读/写选择 13D6 数据 6E 使能信号 14D7 数据 7D0 数据 15BLA 背光源正极 8D1 数据 16BLK 背光源负极 读操作时序图如图 4.4 所示；写操作时序图如图 4.5 所示；LCD1602 实际应 用电路如图 4.6 所示。 图 4.4 读操作时序 18 图 4.5 写操作时序 图 4.6 LCD1602 实际应用电路图 4 4.1.5.1.5 蜂鸣器模块蜂鸣器模块 系统蜂鸣器的工作原理如下：当单片机端口输出高电平时，三极管 B 极处 于高电平，三极管不导通，蜂鸣器不响。当单片机端口输出低电平时，三极管 B 极处于低电平，三极管导通，蜂鸣器鸣响。在本系统中如果要运用到实际中 的话本来是要把单片机端口 P3.4 口接上继电器再控制 220V 电源的电铃的，但 由于各种原因，在这次设计中我是用蜂鸣器来显示出打铃的效果的，蜂鸣器与 单片机的连接图如图 4.7 所示。 19 图 4.7 蜂鸣器连接图 4.24.2 单片机最小系统的设计单片机最小系统的设计 4.2.14.2.1 时钟脉冲电路时钟脉冲电路 AT89S52 单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，XTAL1 和 XTAL2 分别是放大器的输入、输出端。石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自 激振荡器，晶振电路如图 4.8 所示。 图 4.8 晶振电路 20 石英晶振(利用 12MHZ 晶振) C1,C2=30PF。 陶瓷谐振器 C1,C2=40PF。 XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。 4.2.24.2.2 复位电路复位电路 AT89S52 的复位引脚（RESET）是第 9 脚，当此引脚连接高电平超过 2 个机 器周期，即可产生复位的动作。以 12MHz 的时钟脉冲为例，每个时钟脉冲为 1S，两个机器周期为 2S，因此，在第 9 脚上连接一个 2S 的高电平脉冲， 即可产生复位动作。最简单的就是只有一个电阻跟一个电容就可组成一个可靠 复位的电路，电阻一般选择 10K，电容一般选择 10F，复杂一点的就加个按键， 可以进行手动复位。复位电路如图 4.9 所示。 图 4.9 复位电路 21 4.34.3 硬件设计总图硬件设计总图 图 4.10 硬件设计总图 22 第第 5 5 章章 软件程序设计软件程序设计 5.15.1 软件程序整体设计软件程序整体设计 单片机校园打铃控制系统的主控程序采用循环调用显示、键盘处理程序、 电铃判断子程序，控制子程序。显示子程序将最新的时、分、秒的数据在液晶 上显示。在主控程序循环中主要的工作就是扫描是否有按键，若有按键按下则 应做相应的功能处理，转入相应的程序，执行相应的功能。判断子程序检查当 前时间是否相等，如果相等，就执行相应程序，根据设计要求画出程序主流程 图。 5.1.15.1.1 程序流程图程序流程图 图 5.1 程序流程图 23 5.25.2 程序模块设计程序模块设计 5.2.15.2.1 DS1302DS1302 时钟显示与调节程序设计时钟显示与调节程序设计 /*读地址中的数据*/ uchar read_ds1302(uchar add)/读地址中的数据 uchar i,value; rst=0; _nop_(); sck=0; _no