嵌入式系统综合设计实训指导书

2013 版版 嵌入式系统综合设计嵌入式系统综合设计 实训指导书实训指导书 计算机与通信工程学院计算机与通信工程学院 计算机应用教研室计算机应用教研室 章万静章万静 编编 2 淮安信息淮安信息职业职业技技术术学院学院 1 校园打铃系统的设计校园打铃系统的设计 1 1 校园打铃系统概述校园打铃系统概述 设计一个校园打铃系统 使用的是 24 小时计时制 能够设置多个打铃时间 同时要求 能够在系统掉电时 时间能够继续 打铃时间的数据能够保持 1 2 系统设计要求系统设计要求 1 时钟功能 能显示年 月 日 星期 时 分 秒 温度等信息 2 调整功能 能校正年 月 日 时 分 秒 星期等信息 3 打铃功能 按指定的时间发出声音 并且闪光 4 设置的作息时间数据在单片机掉电后不会丢失 1 3 系统整体框图系统整体框图 中中央央处处理理单单元元 STC89C52 时时钟钟模模块块 DS1302 存存储储模模块块 AT24C02 液液晶晶显显示示模模块块 LCD1602 打打铃铃模模块块 蜂蜂鸣鸣器器 LED指指示示灯灯 输输入入模模块块 4X4矩矩阵阵键键盘盘 时时钟钟电电路路 复复位位电电路路 工工作作电电源源电电 路路 程程序序存存储储器器选选择择电电路路 温温度度采采集集模模块块 DS18B20 图 1 系统总体设计图 1 4 各功能模块介绍各功能模块介绍 1 最小系统 单片机最小系统包括单片机 STC89C52 时钟电路 复位电路 工作电源电路 程序 存储器选择电路五个部分 2 时钟模块 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 3 存储模块 AT24C02 AT24C02 提供 2k 位的串行电可擦写可编程只读存储器 EEPROM 组织形式为 256 字 8 位字长 采用 IIC 总线接口 4 温度采集模块 DS18B20 DS18B20 数字温度计是 DALLAS 公司生产的 1 Wire 即单总线器件 具有线路简单 体积小的特点 因此用它来组成一个测温系统 具有线路简单 在一根通信线 可以挂很多 这样的数字温度计 十分方便 2 5 打铃模块 采用蜂鸣器和 LED 指示灯作为系统打铃的声光报警器 6 液晶显示模块 LCD1602 LCD1602 液晶显示器可以显示 2 行 16 列 共 32 个字符 7 键盘输入模块 采用 16 键的矩阵式键盘 分别定义为 0 9 的数字键与其他的功能键 图 2 矩阵式键盘 1 5 LCD1602 显示介面设计显示介面设计 2011 08 22Sun 23 12 49 2 6 7 C 当前时间显示介面 为打铃标志符号 2011 08 22Sun 23 12 49 2 6 7 C 修改时间显示介面 Setupringbell tim er0123 12 49 设置打铃时间显示介面 1 6 矩阵键盘功能划分矩阵键盘功能划分 0123 4567 89DelSav 的功能 开启打铃功能或关闭打铃功能的切换 开启打铃功能时在 当前时间显 示介面 中显示 的标志符号 关闭打铃功能时在 当前时间显示介面 中不显示 的标志符号 打铃标志符号可以自己确定 的功能 当前时间显示介面 修改时间显示介面或设置打铃时间显示介面的切换 Del 的功能 只能在 设置打铃时间显示介面 中有效 在 设置打铃时间显示介面 中可以删除当前设置的打铃时间 Sav 的功能 在 修改时间显示介面 和 设置打铃时间显示介面 中有效 分别 3 保存修改的当前时间或设置的打铃时间 的功能 在 修改时间显示介面 和 设置打铃时间显示介面 中有效 为光标 右移功能 的功能 只在 设置打铃时间显示介面 中有效 为进入下一个打铃时间设置界 面 1 7 系统流程图系统流程图 是否有按键按下 否 是 是 键按下 Flag1 是 键按下 是 否 Flag2 显示当前时间修改介面 Flag1 2 0 显示打铃标志 显示当前时间显示介面 不显示打铃标志 显示当前时间显示介面 Flag2 3 是 否 0 1 2 显示打铃时间设置介面 修改当前时间函数 设置打铃时间函数 打铃函数 主程序开始 寄存器 变量初始化 主程序结束 否 是 图 3 打铃系统程序框图 1 8 进度安排进度安排 4 时间项目内容与要求备注 上午重点基础知识讲授 1 实训的性质 任务及要求 2 实训所需器材设备及其正确使用 方法 分组 第 1 天 下午最小应用系统组建最小应用系统 上午 液晶显示器 LCD1602 掌握液晶显示器的使用方法 完成 与单片机的硬件连接电路 第 2 天 下午 液晶显示器 LCD1602 完成显示控制的软件设计 上午 液晶显示器 LCD1602 完成液晶显示的软硬联合仿真 第 3 天 下午时钟芯片 DS1302 掌握时钟芯片的使用方法 完成与 单片机的硬件连接电路 上午时钟芯片 DS1302完成时间读写和显示的软件设计 第 4 天 下午时钟芯片 DS1302完成时间显示的软硬联合仿真 上午 温度传感器 DS18B20 掌握温度传感器的使用方法 完成 与单片机的硬件连接电路 第 5 天 下午 温度传感器 DS18B20 完成温度的转换 读取和显示的软 件设计 上午 温度传感器 DS18B20 完成温度显示的软硬联合仿真 第 6 天 下午矩阵键盘键盘的硬件电路 上午矩阵键盘键盘的软件控制及联合仿真 第 7 天 下午矩阵键盘键盘的软件控制及联合仿真 上午 数据存储芯片 AT24C02 掌握数据存储芯片的使用方法 完 成与单片机的硬件连接电路 第 8 天 下午 数据存储芯片 AT24C02 完成软件设计 上午 数据存储芯片 AT24C02 完成软硬联合仿真 第 9 天 下午软件集成 调试软件集成 调试及优化 上午软硬件联合仿真项目的整体软硬件联合调试与仿真 第 10 天 下午总结 答辩 学生清理实训场地 整理归还实训 器材设备 学生清理 实训场地 整理归还 实训器材 设备 1 9 上交资料上交资料 1 硬件原理图 2 源代码 3 每天一个小节 4 个 一个周总结 4 实训报告 目录 1 设计题目 5 2 设计目标 3 总体设计 4 详细设计 5 软件设计 6 小结 总结 7 设计评估 1 10 Proteus 仿真元器件仿真元器件 元器件名称仿真元器件名称元器件库需要修改的 属性 修改前 的值 修改后的 值 STC89C52AT89C52Microprocessor ICs无 LCD1602LM016LOptoelectronics无 DS1302DS1302Microprocessor ICs无 DS18B20DS18B20Data ConvertersGranulanity10 1 AT24C02M24C08Memory ICs 蜂鸣器BUZZERSpeakers Sounders12V5V 排阻RESPACK 8Resistors Resistor Packs 变阻器POT LOGResistors Variabl