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电器电子毕业设计论文
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毕业设计181基于MCS-51的万年历设计,电器电子毕业设计论文
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黄石理工学院 毕业设计 论文 题 目： 基于 MCS-51 的万年历设计 院 系： 电气与电子信息工程学院 专 业： 工业电气及其自动化 姓 名： 黄开坤 指导老师： 胡学芝 nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 I 摘 要 本设计是一个基于 MCS-51 单片机 实现 的万年历。 本文首先描述系统硬件工作原理，并附以系统结构框图加以说明，着重介绍了本系统所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程 ,其次，详细阐述了程序的各个模块和实现 方法 。本设计以数字集成电路技术为基础， AT89C51 单片机技术为核心。本文编写的主导思想是软 、 硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。 本系统以单片机的 C 语言进行软件设计，为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。 系统通过 字符型 液晶显示数据，所以具有人性化的操作和 直观 的 显示 效果。可以显示时间、公历日期、星期，并有闹铃、语音报时及检测温度的功能。 关键词 ： 单片机； 液晶模块 ；语音报时；温度 传感器 ； nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 II Abstract The design is a based on the MCS-51 perpetual calendar. This article first describes the system hardware principle of work,and attaches by the system structure diagram performs to explain,emphatically introduced this system applies various hardware connection technology and each interface module function and the workprocess, next, it is elaborated the procedure of each module and how they realized. This design is based on the digital IC, and the core of AT89C51 MCU technique. This article writed with the guiding of software and hardware unifies, take the hardware as thefoundation, writing each programme for each functions module. This systems software design whth the MCU C language, in order to be advantageous for theexpansion and change, the software design uses the design of modularization, so that the logical of the programmer become clear and it is easy to understand .This system use the character LCD to show the data， so it has the humanize operation and the intuitionistic show effect. It can show the time, Gregorian calendar, week, bell, pronunciation of time and the temperature examination. The keyword ： MCU; LCD module; The pronunciation of time; Temperature sensor. nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 III 目 录 摘 要 . I ABSTRACT . II 第 1章 绪论 . 1 第 2章 方案论证 . 3 2.1 功能要求 . 3 2.2 方案确定 . 3 第 3章 系 统硬件设计 . 6 3.1 电源部分的设计 . 6 3.1.1 变压器式直流稳压电源 . 6 3.1.2 开关式直流稳压电源 . 7 3.1.3 开关式直流稳压电源的设计 . 7 3.2 主电路的设计 . 8 3.2.1 主要芯片的选择 . 8 3.2.2 主电路原理分析 . 9 3.3 单片机外围芯片简介 . 10 3.3.1 1602LCD 显示模块 . 10 3.3.2 温度传感器 DS18B20 . 13 3.3.3 语音芯片 ISD1420 . 16 第 4章 程序设计 . 19 4.1 总体设计 . 19 4.2 主程序的设计 . 20 4.3 INT1 中断服务程序 . 22 4.4 各功能模块的设计 . 22 4.4.1 显示子程序 . 22 4.4.2 日历、时间校正子程序 . 23 4.4.3 定 时处理子程序 . 23 4.4.4 温度检测及处理子程序 . 25 4.4.5 语音报时子程序 . 27 4.4.6 延时子程序 . 28 第 5章 调试及性能分析 . 29 5.1 软件调试 . 29 5.2 硬件调试 . 29 5.3 性能分析 . 30 结束语 . 31 致谢 . 32 附 录一 系统原理图 . 33 附录二 系统的 PCB 图和元件安装图 . 34 附录三 程序清单 . 35 主要参考文献 . 54 nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 1 第 1 章 绪论 1.1 单片机的发展概况 单片机一词最初源于“ Single Chip Microcomputer”,它忠实地反映了早期单片机的形态和本质。随后按照面向对象，突出控制功能，在片内集成了许多外围叫路及外设接口，突破了传统意义的计算机结构，发展成 Microcontroller 的体系结构，目前国外已普遍称之为微控制器 MCU（ Micro Controller Unit）。鉴于它完全作为嵌入式微控制器。由于国内对单片机一词已约定成俗，因此仍沿用至今。但对“单 片机”一词的理解，不应现限于“ Single Chip Microcomputer”，而应接轨于国际上对单片机的标准称呼“ Micro Controller Unit”（ MCU）。 单片机的发展大致可分为四个阶段： 第一阶段：单片机探索阶段。以 Intel 公司 MCS-48， Motorola 公司 6801 为代表，属低档型 8 位机。 第二阶段：单片机完善阶段。以 Intel 公司 MCS-51， Motorola 公司 68HC05 为代表，属高档型 8 位机。此阶段， 8 位单片机体系进一步完善，特别是 MCS-51 系列单片机在世界和我国得到 了广泛的应用，奠定了它在单片机领域的经典地位，形成了事实上的 8 位单片机标准结构。 第三阶段： 8 位机和 16 位机争艳阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。此阶段 Intel 公司推出了 16 位的 MCS-96 系列单片机，世界其他芯片制造商也纷纷推出了性能优异的 16 位单片机，但由于价格不菲，其应用面受到一定的限制。相反 MCS-51系列单片机，由于其性能价格比高，却得到了广泛的应用，并吸引了世界许多知名制造厂商，竟相使用以 80C51 为内核，扩展部分测控系统中使用的电路技术、接口技术、A/D、 D/A 和看门狗等功能部件，推出了 许多与 80C51 兼容的 8 位单片机。强化了微控制器的特征，进一步巩固和发展了 8 位单片机的主流地位。 第四 阶段：微控制器全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，世界各大电气、半导体厂商普遍投入，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的 8 位 /16 位 /32 位通用型单片机以及小型廉价的专用型单片机，百花齐放，全面发展，单片机已进入一个可广泛选择和全面发展的应用时代。 1.2 MCS-51 系列单片机 MCS-51 系列单片机最初是 HMOS 制造工艺，其芯片根据片内 ROM 结构可分为8031（片内无 ROM）， 8051（片内有 4KB 掩膜 ROM）， 8751（片内有 4KB EPROM），统称为 51 系列单片机。其后又有增强型 52 系列，包括 8032、 8052、 8752 等。 HMOS工艺的缺点是功耗较大，随着 CMOS工艺的发展， Inter公司生产了 CHMOS工艺的 80C51 芯片，大大降低了功耗，并引入了低功耗管理模式，使低功耗具在可控性。 CHMOS 工艺的 80C51 芯片，根据片内 ROM 结构，也有 80C31、 80C51、 87C51三种类型，引脚与 51 系列兼容，指令相同。 随后， Intel 公司将 80C51 内核使用权以专利互换或出售形式 转让给世界许多著名IC 制造厂商，如 philips、 NEC、 Atmel、 AMD、 Dallas、 siemens、 Fujutsu、 OKI、华邦、 LG 等。在保持与 80C51 单片机兼容的基础上，这些公司融入了自身的优势，扩nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 2 展了针对满足不同测控对象要求的外围电路。这样， 80C51 单片机就变成了众多芯片制造厂商支持的大家族，成了事实上的标准 MCU 芯片。 1.3 单片机的应用 目前，单片机已渗透到我们工作、生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹了。导弹的飞行装置靠的是单片机，网络数据通信及传输，工业自动化控制 ，智能 IC 卡系统及各类家用电器的控制都离不开单片机。单片机的特点是体积小，在其增加一些外围电路之后，就能成为一个完整的应用系统。例如，我们日常生活中所用的数字电子秤，其内部就有一块单片机芯片，再加上传感器、液晶屏和一些附加电路，就形成了一个完整的应用系统。由此可见，单片机的可扩展性是不错的，应用也相当灵活 。 单片机应用的意义不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效益。更重要的意义在于，单片机的应用从根本上改变了应用系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现的大部分功能，现在用单片机通过软件方法来实现。这 种以软件取代硬件的技术，不仅提高了系统的可靠性， 还简化了硬件的设计；不仅缩小了系统的体积，还降低了成本。 现代电子、电器产品及设备的智能化水平不断提高，在人机界面设计上不但有了文字标识、发光管指示、显像屏显示等视觉表达，而且还有各种听觉表达，如最简单的 “滴滴、嘟嘟 ”讯响声、稍丰富些的音乐声，甚至用人的语言直接对用户 “说话 ”等。用简单的数码语音集成电路可以实现一句或多句语 句 的播放，如掩模芯片中的 “欢迎光临 ”、 “有电危险、请勿靠近 ”等，还有如 ISD 系列、 APR9600（ IVS1560）等芯片可由开发人员或用户任 意录制、播放需要的一段或几段语音等。在听觉表达中最复杂的就是 语音的组合，它是将用户预存的多段语音 按指定 顺序连续播放，将字或词汇 组合成一句话、甚至一段话播放出来，从而实现最准确、定量的语义表达，例如 “嘟，现在温度 37.5 度，温度偏高 ”、 “现在时间五点二十五分三十三秒 ”等。 传统语音组合电路的设计十分复杂，开发工具十分昂贵，语音录制及软件编制工作量巨大，而且组合出来的语音效果也不甚理想，尤其在投资不大的产品、系统中最为突出，从而制约了这一技术的应用和发展。只在近 几 年来，模拟存储语音技术的 ISD芯片及其廉价的开发 编辑工具问世后，情况才大为改观。现在已有专业公司开发出通用 ISD 语音组合模块，用户只需要在 ISD 语音芯片中分段录入要求的词 汇，即可方便地用单片机控制输出这些词汇的任意组合成句、成段，词汇 的语音容量从 20 秒至 480秒甚至更长，以至可以容纳所有的中文汉字发音。 在日常生活及工农业生产中常要用到温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试复杂，制作成本高。 美国达拉斯（ DALLAS）半导体公司生产的新型 DS18B20温度检测器件 , 它是单片结构 ,无需外加A/ D 即可输出数字量 , 通讯采用单线制 , 同时该通讯线还可兼作电源线 ,即具有寄生电源模式。它具有体积小、精度易保证、无需标定等特点 ,特别适合与单片机合用构成智能温度检测及控制系统。 本设计将以上三种优异性能的集成芯片相结合，以 AT89C51为控 制器，以DS18B20为温度检测器，以 ISD1420为语音输出，组成多功能万年历系统。 具有功能多、实用性强等特点。 nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 3 第 2 章 方案论证 2.1 功能要求 1、 能显示年、月、日、星期、时、分、秒 。 2、 能对时间进行手 动修正。 3、 采用 24 小时制，能自动处理润年。 4、 使用 16X2LCD 显示器显示时间参数，除了星期使用字母外，其它的时间参数使用数字。 5、上电后，电子钟显示“ 2007-04-20 Fri” “ 12-00-00” 即第一行显示年、月、日、星期，第二行显示时、分秒。 6、定时功能：可设置定时时间，当定时时间到时，蜂鸣器发出报警声音。 2.2 方案确定 按照系统 设计 功能的 要求， 初步确定设计系统由主控模块、显示模块、键盘接口模块、电源模块 5 个模组成。另外再扩充 两个模块 语音模块、温度检测模块，分别完成语音报时和瘟度检测的功能。 方案一： 如图 2-1 所示，系统以单片机为主控制器 。通过单片机内的定时器，得出一秒的时间，再根据秒、分、时、日、月、年之间的进制关系，完成基本的时钟功能，再通过 LCD 液晶显示 模块 显示出来。温度检测部分由热敏电阻将温度转换成模拟量的电压信号，经 A/D 转换器，将其转换成对应的数字量，再通过单片机把温度 值传给 LCD 液晶显示模块显示出来。语音报时时，单片机将当前的时钟 的语音信息（数字量）经 D/A 转换器，将其转换成模拟量，再进行功率放大，通过 扬 声器发 声，完成报时功能。 方案二： 如图 2-2 所示，系统以单片机为主控制器。 时钟功能的实现方法是由单片机外部的秒脉冲发生器产生秒脉冲，以外部中断的形式传给单片机，单片机再按 照秒、分、时、日、月、年之间的进制关系，完成基本的时钟任务，再通过 LCD 液晶CPU 单片机 A/D 转换 D/A 转换 功率放大 扬声器 键 盘 电 源 热敏电阻 图 2-1 方案一结构图 LCD显示模块 nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 4 显示模块显示出来。温度检测部分采用成品的数字温度传感器，它将温度直接转换成单片机能识别的数字量信号，通过接口电路传给单片机，单片机把温度值传给 LCD液晶显示模块显示出来。 语音报时部分采用专用的语音处理芯片，在报时时，单片机将当前的时钟信息， 转换成对应的语音地址，再传给语音芯片，由语音芯片完成发音任务。 以上的两种方案都能完成 系统设计所要求的功能，都以单片机为主控制器。 键盘和显示部分也一样。所不同的是秒信号产生、温度测量和语音处理电路。 下面就对这两种方案进行比较。 秒信号的产生 方案一中，秒信号的产生是通过对 单片机的机器周期进行计数得到的。单片机的机器周期由单片机外接的晶振周期 (时钟周期 )确定，它们之间的关系是： 晶振周期 =12机器周期 如果外接的晶振频率为 12MHz，则机器周期为 1us。要得到一秒，就要对 机器周期计数 1000000 次。晶振频率的精度直接影响着 秒信号的精度。方案二中，秒信号的产生是用专用的秒脉发生器产生的 ，它 具有各种补偿措施，以保证频率的稳定。所以方案二的时钟和日历精度高于方案一。 温度测量 在方案一中，采 用热敏电阻检测温度，其原理是热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，从而改变电路的电压或电流，这样就得出与温度有对就关系的电压或电流信号 ，再经计算，就可得出被测量的温度。由于电压量或电流量都是模拟量，易受外界的干扰，并且热敏元件存在非线性的问题，这都将影响温度的测量精度，还给计算带来了麻烦。 方案 二采用成品的集成测温模块，具有体积小、抗干扰能力强、调试方便或不用调试、易于 实现 群测 等优点。而且直接输出数字量的温度值。在简化了测量电路的同时又保证了测量精度。 语音处理 在方案一中，先把要发的音全部转换成数字量，存储在存储器中， 放音时，再把它们转换成模 拟量去驱动扬声器发音。采用这种方法时，需要大量的存储。假设语音的平均频率为 1.5KHz，由采样定理 (采样频率 2被采样信号的最高频率 )知，采样频率至 少 为 3KHz，那么将 1 秒钟的 1.5KHz 的音频信号转换成数字量， 在未经任何压缩处理的情况下，至少要 3K 个存 储单元才能存储下来。对于 MCS-51 单片机来说，必须外扩展存储器，不仅增加了成本，更重要的是增加了单片机的负担，单片需CPU 单片机 LCD 显示模块 键 盘 数字温度传感器 秒脉冲发生器 专用语音处理芯片 扬声器 电 源 图 2-2 方案二结构图 nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 5 要不停把那么的数据传给 D/A 转换器进 行 转换，再驱动扬声器发音， 这 就 有可 能 导致单片机 不能按时 完成其他 任务。方案二 采用专用语音处理芯片，它集成录音和放音功能，只须外接几个电容、电阻和 按键 就可以组成一个录放系统。和单片机相连时，只须单片机把所发音的地址 传 给语音芯片，语间芯片就可完成发音任务。在发音的过程中，单片机可以做其他的 任务。不仅提高了语音电路的可靠性，还大大减少了语音电路对单片机的占用率。 由以上的比较知，在实现相同功能的情况下，方案二比方案一明显地具有优越性单片机外围元件少、电路简单、精度高、可靠性高、体积小等诸多优点。鉴于此，本设计采用方案二。 nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 6 第 3 章 系统 硬件设计 由于本万年历系统以单片机为主控芯片，故须 对其编定相应的软件 程序。 硬件是软件的载体， 硬件的结构和可靠性直接影响着整个系统的可靠性。任何电子产品都必须有一个电源为其提供能量才能工作，故本设计先从电源部分开始，再进行功能部分的设计。 3.1 电源部分的设计 稳压电源的功能是把来自电网的 220V 交流电压转变为所需的、稳定的直 流电压，为其他电路提供能源。它的设计在保证满足负载所须能量的同时，还要根据负载的特性及其对电源的要求（如稳压范围、纹波系数等），进行设计。必要时还要有过流、过压、欠压、过负载保护措施。 现在常用的直流稳压电源有变压器式和开关式电源两种 。 3.1.1 变压器式直流稳压电源 变压器式直流稳压源由 电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图 3-1 所示。 市电先经电源变压器变换成所须等级的交流电压，而后经整流电路将之整流成直流电，这时的直流电脉动 量很大，经滤波电路以减小其脉动量，最后经稳压电路进行稳 压，从而得出符合要求的电压。 变压器式直流稳压电源结构简单，设计容易， 但它的体积较大，效率也较低 ，过负载能力也差。 + 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + u1 u2 u3 uI U0 _ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _ u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 图 3-1 变 压器式直流 稳压电源的组成框图及整流与稳压过程 （ b）整流与稳压过程 （ a）稳压电源的组成框图 nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 7 3.1.2 开关式直流稳压电源 开关式直流稳压电源简称开关电源（ Switching Power Supply），它是指起电压调整功能的器件始终以开关方式工作 的一种直流稳压电源。图 3-2 所示为输入输出隔离的开关电源原理框图。 50Hz 单相交流 220V 电压或三相交流 220V380V 电压 经 EMI防电磁干扰电源滤波 器，直接整流滤波，然后再将滤波后的直流电压经变换电路变换为数赫 或数百千赫的高频方波或准方波电压，通过高频变压器隔离并降压（或升压）后，再经高频整流、滤波电路，最后输出直流电压。通过取样、比较、放大及控制、驱动电路， 控制变换器中功率开关管的占空比，便能得到稳定的输出电压。 开关电源具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围 宽 、电路形式灵活多样等诸多优点。因而本设计采用开关电源。 3.1.3 开关式直流稳压电源的设计 由于万年历系统都采用集成电路，只需 +5 单电源供电，功耗低。故设计的开关电源比较简单，如图 3-3 所示。 这个电源是自激振荡的反激式开关电源。 220V 交流输入，一端经过一个 开 关 ，另一端经过一个 1 电阻 1R1 后， 进入 由 4 个二极管 1D1-1D4 组成的电桥，进行整流。图 3-3 开关式直流稳压电源原理图 1 T 1L1L2S11 V T 21 30 0 11 V T 18 05 01 D 51 N 41 4 81 D 61 N 48 3 71 Z D 15 .1 V1 R 21M1 R 54 .7 K1 R 36 801 R 46 2K1 C 22 2u F1 C 34 70 u F5V1 D 2I N 4 0 071 D 4I N 4 0 071 D 1I N 4 0 071 D 3I N 4 0 071 R 111 C 14 721 R 61 .5 K1 R 7101 R 93 301 R 81 .5 KL E DEMI 滤波器 整流滤波 变换电路 高频变压器 整流滤波 控制电路 取样比较放大 交流输入 直流输出 图 3-2 开关式直流稳压电源原理框图 nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 8 电阻 1R1 用来做保护的，如果后面出现故障等导致过流，那么这个电阻将被烧断，从而避免引起更大的故障。右边的 电阻 1R4 构成一个高压吸收电路，当开关管 1VT2 关断时，负责吸收线圈上的感应电压，从而防止高压加到开关管 1VT2 上而导致击穿。1VT2 为开关管 (其型号为 MJE13001)，耐压 400V，集电极最大电流 0.2A，最大集电极功耗为 10W，用来控制原边绕组与电源之间的通、断。当原边绕组不停的通断时，就会在开关变压器中形成变化的 磁场，从而在次级绕组中产生感应电压。左端的 1R2为启动电阻，给开关管提供启动用的基极电流。 1R7 为电流取样电阻， 电流经取样后变成电压 (其值 约 为 10*Ie(1VT2)，这电压经 1R5 后，加至三极管 1VT1 的基极上。当取样电压大约大于 1.4V，即开关管电流大于 0.14A 时，三极管 1VT1 导通，从而将开关管 1VT2 的基极电压拉低，集电极电流减小，这样就限制了开关 管 的电流，防止电流过大而烧毁 (其实这是一个恒流结构，将开关管的最大电流限制在 140mA 左右 )。变压器左下方的绕组 (取样绕组 )的感应电压经整流二极管 1D5 整流， 电容 1C2 滤波后形成取样电压。取样电压 超过 稳压二极管 1ZD1 的稳压值 后，稳压二极管 1ZD1 被击穿，使 1VT1 迅速导通， 从而将开关 1VT2 的基极电位拉低，这将导致开关管断开或者推迟开关的导通，从而控制了能量输入到变压器中，也就控制了输出电压的升高，实现了稳压输出的功能。电阻 1R3 跟串联的电容 1C1，则是正反馈支路，从取样绕组中取出感应电压，加到开关管的基极上，以维持振荡。 变压器 次级绕组，经二极管 1D6 整流， 220uF 电容滤波后输出 5V 的电压。 因为开关电源的工作频率较高，普通整流二极管是不行的 ，要采用 快速回复 二极管，例如肖特基二极管等 。同样因为频率高的原因，变压器也必须使用高频开关变压器，铁心一般为高频铁氧体磁芯，具有高的电阻率，以减小涡流。 LED 为电源指示灯， 1R8 用于对 LED 进行限流。 由于当电源工作于轻载时，开关频率较高，效率就不理想，为了防止过多的消耗发生在开关管上，应防止频率过分升高，具体的做法是在输出端加一固定电阻充当负载，即图中的 1R9，其值的大小一般按不小于满负载的 10%考滤。 3.2 主电路的设计 主电路的功能是完成年、月、日、星期、时、分、秒之间的转换，对温度传感器进行控制并 读取温度转换后的值，再送往液晶显示屏 LCD 显示， 还要 判断定时时间是否到时，并且接受键盘操作，对日期和时间进行校正 ，以及对定时器进行设定和语音报时 。 3.2.1 主要芯片的选择 主控芯片由单片机完成。目前市场上的单片机种类很多，如 Intel 公司生产的80C51 系列， ATMEL 公司生产的 AT89 系列， Microchip 公司生产的 PIC 系列等等。他们各有其优点及缺点。其中 ATMEL 公司生产的 AT89 系列单片机最为流行，它具有 Flash ROM，擦写方便，价格便宜。因此选用 AT89C51 为主控芯片。 显示模块 采用 216 的 LCD 屏 1602。 1602LCD 能显示 2 行，每行 16 个字符，显示直观、功耗小，有较高的性价比。 温度传感器采用 美国达拉斯（ DALLAS）生产的可编程的 DS18B20 温度传感器。它直接输出数字量的温度值，精度高，测温分辨率可达 0.0625 。一线制总线，接口方便，体积小等诸多优点。 nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 9 语音芯片选用美国信息存储器件公司推出的 ISD420 语音芯片 。 ISD1420 芯片的外围元件简单，仅需少量阻容元件、麦克风即可组成一 个 完整的录放系统。 ISD1420可以以字为单位来储存声音信息，以少量的 语音信息 ，通过语音的组合 ，可形成多种语句 。 ISD1420 采用模拟信息存储技术，重放音质好，接口灵活方便，同样具有优越的性价比。 3.2.2 主电路原理分析 万年历系统的原理图 如图 3-4 所示。 在图 3-4 中 1602 液晶显屏将要显示的内容显示出来。 AT89C51 完成年、月、日、星期、时、分、秒之间的转换， 集成芯片 2U4通过 AT89C51 的中断 1 向 AT89C51 提供精确的秒脉冲信号，以完成时钟和日历任务。在这里采用外部中断提供秒脉冲信号，其目的有二： 1、提高时钟的精度。 2、在本系统中采用了一个 DS18B20 的数字温度传器， 它 是单总线型的， 数据的传输有严格的时间要求。 它测量一次， 再 加这 一 次读写操作，大约需要 900 毫 秒，如果采用单片机内部定时器 (12MHz 晶振时，最大定时时间为 65.536 毫秒 )，就会在温度读写期间发生定时器中断，这样就会破坏 DS18B20 数据传输的时序，从而导致数据传输错误。采用 外部中断的方式提供秒信号时，每 秒只中断 1 次，在某次中断到下一次中断期间，已完成了数据的传输，这样就保 证 了 DS18B20 数据传输的正确性。 通过 TA89C51 的 P0 口 与 1602 液晶显示屏进行 命令和数据的传输 。 在 P0 口中接有上拉电阻 2R1，这是因为 P0 口为非准向 I/O 口，其内部输出三极管的集电极没有上拉电阻，是开路的，若不外接上拉电阻 2R1，就会造成 P0 口 不能输出高电平。 P2.5用于控制传送给 LCD 的是命令还是要显示的内容。 P2.5 为高电平表示传送的是要显示的内容， P2.5 为低电平表示传送的是控制命令。 P2.6 用于控制 LCD 的读和写操作。P 1. 01P 1. 12P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T / V pp9R X D / P 3 .010T X D / P 3. 111I N T 0 / P 3 .212I N T 1 / P 3 .313T 0/ P 3. 414T 1/ P 3. 515W R / P 3 .616R D / P 3 .717P 1. 23X T A L 118X T A L 219V s s20A L E / P R O G30P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29P 2. 021E A / V p p31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V c c40A T 89 C 5 12 U 12 R 1A 1 032SW1功能键2SW3加1键2SW2减1键2SW4报时键2 R 24 .7 K2 C 12 2u F5V2 Y 11 2M H z2 C 33 0p2 C 23 0pV c c3DQ2GND1DS18B202 U 5 D S 18 B 2 0Vcc3OUT2GND12 U 41SS P K 15VD B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7D B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7RSR / WR / WE5V5V5V5V5V2 V T 18 05 02 R 4 2DQDQS W 2S W 3S W 4A2A3A4A5A6A7E O ME O MP l a ySW2SW3SW42 R 31KLEDL E DS W 1SW1V s s1V d d2Vc3RS4R / W5E6D B 07D B 18D B 29D B 310D B 411D B 512D B 613D B 714L E D +15L E D -161 60 22 U 3A01A12A23A34A45A56NC7NC8A69A710NC11G n dd12G n da13S P +14S P -15V c c a16M I C17M I C R E F18AGC19A N A I N20ANAOUT21NC22P L A Y L23P L A Y E24R E C L E D25X C L K26R E C27V c c d282 U 2 I S D 1 42 0A0A1A0A1A2A3A4A5A6A7P l a yRSE图 3-4 主电路原理图 nts 黄 石 理 工 学 院 毕 业 设 计 论 文 10 高电平为读操作，低电平为写操作。 P2.7 为使能控制，控制 LCD 是否接受操作。高电平时允许读操作，由高电平变为低电平的过程中，允许写操作。 温度传感器 DS18B20 用单总线接在 AT89C51 的 P2.4 口上 ,按单总线协议进行 数据传输。 AT89C51 的 P1 口与语音芯片 ISD1420 的地址线 A0-A7 相连，用以控制发哪个音。ISD1420 的 RECLED 与 （ 25 脚） AT89C51 的 P3.2 口 (外部中断 0)相连，用来告诉AT89C51 放音结束，可以启动下一次放音。 启动放音采用边沿触发方式， ISD1420 的PLAYE (24 脚 )与 AT89C51 的 P3.1 口相连，用以启动放音。 键盘电路采用四个键，分别接到 AT89C51 的 P2.0-P2.3 口上。 SW1 为功能键，用于控 制当前校正的是哪部分，在正常显示的情况下连续按它，会在正常显示 年 月 日 星期 时 分 正常显示之间循环变换。在定时调整时按它，会在时 分 定时开关控制位 定时提示音选择 正常显示之间变换。（在此状态下，连续按 SW1 不循环变换）。 SW2、 SW3 分别 为 “加 1” 、 “ 减 1” 键。在校正状态下，每 按一下 SW2 或 SW3相应的部分就会加 1 或减 1。若在正常显示状态下，按下 SW2，就会显示定时显示状态。若在进入定时显示状态开始，大约在两秒内若按下了功能键 SW1，则会转到定时器的设定状态，否则就返回正常显示状态。 2R2、 2C1 构成 AT89C51 的复位电路。 AT89C51 复位的条件是 使 其复位端 (9 脚 )保持高电平大于两个机器周期。在刚通电的时候， 电源电压通过 2R2 向 2C1 充电 ，在 2R2 两端形成电压，使单片机的复位端为高电平， 只要使 2R2 2C1 的时间常数大于两个机器周期，就可使 AT89C51 复
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