毕业设计（论文）-基于单片机点阵显示控制系统设计

本科毕业论文（设计）论文（设计）题目基于单片机点阵显示控制系统设计学院人民武装学院专业电子信息科学与技术班级13电科专升本学号学生姓名指导教师2015年4月8日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名日期摘要1关键词11系统方案211电源模块的论证与选择212显示模块的论证与选择513寄存器的论证与选择814控制系统的论证与选择102电路硬件设计1121硬件设计要求1122单片机控制系统11221控制芯片引脚说明12222控制芯片电路模块14224蜂鸣器电路模块15225继电器电路模块1622618B20电路模块16227DS1302时钟模块16228红外遥控器模块1722974HC595行驱动电路模块17221074HC154列驱动电路模块182211点阵显示电路模块1823原理图及PCB板图193程序设计1931程序的设计19311程序功能描述与设计思路19312程序流程图204测试方案与测试结果2041测试方案2042测试条件2043测试结果及分析20431测试结果数据20432测试分析与结论22附录1电路原理图23附录2PCB板图及3D效果图23附录3源程序25贵州大学本科毕业论文（设计）1摘要近年来随着计算机领域的参透，我国经济发展迅猛，单片机的应用正在不断的走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新，对信息的传播有越来越高的要求，LED电子显示屏以其色彩夺目，显示信息量大，寿命长，耗电量小、重量轻等特点，在社会经济发展中扮演着越来越重要的角色，但是在实际应用中仍然存在功能单一，更改显示信息麻烦，灵活性和可移动性差、可控制性差等缺点。因此设计一个新型实用的LED点阵显示屏系统是十分必要的。而本系统设计就是针对以上缺点设计的新型实用的LED电子显示屏。采用无线遥控的控制方式，大大的增强系统的可控制性，可以通过PC机串口随时更改显示内容。能实现汉字的移动效果显示，显示时间、温度、日期等。同时具有计时功能、可以调节显示。主要以52单片机为核心控制外围电路，74HC595是八位移位寄存器，传送数据给16X64点阵显示屏，控制显示屏的行，带有接口电路可以实现多个单元的级联，进而组成大型显示系统，方便在各种场合使用。74HC154驱动显示屏的列，DS1302时钟芯片与单片机相接，控制时间的显示。18B20温度传感器、蜂鸣器报警电路、遥控模块、继电器模块等组成。研究结果表明，由于显示屏的普遍存在，我对其进行了成本的优化，具有一定的实用性，同时体积小、携带方便、具有成本低、计时准确、性能稳定、维护方便等优点，具有一点的市场前景。关键词AT89C52、DS1302、74HC595、74HC154、8X8点阵、继电器、遥控、蜂鸣器。贵州大学本科毕业论文（设计）21系统方案本系统主要由单片机模块、时钟模块、遥控模块、温度传感器模块、继电器模块、蜂鸣器模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。11电源模块的论证与选择系统需要多种电源，单片机需要5V电源，传感器需要5V以上的线性电源。稳压电源的设计，是根据稳压电源的输出电压UO、输出电流IO、输出纹波电压UOPP等性能指标要求，正确地确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数，从而合理的选择这些器件。稳压电源的技术指标分为两种一种是特性指标，包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数、输出电阻、温度系数及纹波电压等。此次设计的稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图图11稳压电源组成图方案一采用LM317、LM337共地可调式三端稳压器电源LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压，不过它只能允许可调的正电压，稳压器内部含有过流，过热保护电路；由一个电阻（R）和一个可变电位器RP组成电压输出调节电路，输出电压为VO1251RP/R。LM337输出为负的可调电压，采用两个独立的变压器分别和LM317及LM337组装，操作比较简单。电路图如下所示贵州大学本科毕业论文（设计）3图12LM317与LM337组装电路方案二采用7805,7905，7812和7912组成稳压电路下图为电源模块电路，交流电通过整流桥整流，目的是利用具有单项导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。这种单方向的脉动电压有很大的脉动成分。在通过滤波电路将整流后的单向脉动电压中的脉动成分尽可能地滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。稳压电路是采取一些措施，当市电电压或负载电流变化时，是输出的直流电压保持稳定。从而输出稳定平滑的直流电。7805，7905固定式三端稳压器可输出5V,固定式三端可调稳压器7812和7812组装电路可对称输出12V,其电路图如图所示图137805与7905组装电路方案三图14为低压层直流稳压电源电路原理图。该电路是由基准电压、电压放大和电流放大等3个环节组成。其中，基准电压由TL431产生，按图14中电路连接，当通过R0的电流在0510MA时可获得稳定的25V基准输出。输出电压的具体数值由运算放大器UA确定，采用同相放大器的优越性在于其输入阻抗极大，可很好地将TL431输出的25V电压与后级电路隔离，使其不受负载变化的影响；运放与电阻R3和R2组成比例放大环节，可对基准电压按要求进行比例放大输出，但输出电压最大不能超过贵州大学本科毕业论文（设计）4运放的电源电压。电流放大采用两个三极管，UA通过驱动调整管VQ2控制调整管VQ1，组成反馈实现电流放大环节，对输出电压进行调节，从而实现稳压输出。二极管VD在运放UA低压输出时使调整管VQ2基极一发射极电压为负，使VQ2立即进入截止状态，电流IC2迅速降低，VQ2的VCE升高导致VQ1的基极电压升高，使VQ1的基极电流IB减少，进而减少输出电流ICQ1IB；反之同理。RL是输出负载，C0和C1是滤波电容。图14TL431稳压电源电路图15试验记录结果方案一的电路由三端可调式稳压器LM317和LM337组装而成,可输出范围为12512连续可调,通过对滑动变阻器的调整可输出5V,12,39V连续可调其电路组装比较简单,但输出所需电压时需要调整可变电阻,不能直接输出,因此使用时不方便方案二由三端可调式稳压器和三端固定式稳压器共同组成,所用器件比方案一多,但电路组装简贵州大学本科毕业论文（设计）5单,不会增添麻烦,方案三该直流电源稳压模块具有稳压精度高、负载特性好等特点，且电路简单，另外可利用接口P0监测实际电源，此电路已投入生产，通过实践检验该电路设计性能可靠，耗电少，可很好满足单电源供电应用情况。综合以上三种方案，选择方案三。12显示模块的论证与选择方案一数码管显示数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母A,B,C,D,E,F,G,DP来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的2个8数码管字样了。如显示一个“2”字，那么应当是A亮B亮G亮E亮D亮F不亮C不亮DP不亮。LED数码管有一般亮和超亮等不同之分，也有05寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为18V左右，电流不超过30MA。发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。常用LED数码管显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种。共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮；共阳极LED显示块的发光二极管阳极并接。在设计中使用LED显示块构成N位LED显示器。N位LED显示器有N根位选线和8N根段选线。根据显示方式不同，位选线与段选线的连接方法不同。段选线控制字符选择，位选线控制显示位的亮、暗。图16所示图16数码管显示方式贵州大学本科毕业论文（设计）6方案二LCD液晶显示LCD液晶显示器是LIQUIDCRYSTALDISPLAY的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。比LED要好的多，但是价钱较其贵。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。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点（1）显示质量高由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。（2）数字式接口液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。（3）体积小、重量轻液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。（4）功耗低相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。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。液晶显示器各种图形的显示原理（1）线段的显示点阵图形式液晶由MN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共168128个点组成，屏上6416个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的贵州大学本科毕业论文（设计）716字节的内容决定，当（000H）FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）FFH，（001H）00H，（002H）00H，（00EH）00H，（00FH）00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。（2）字符的显示用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。（3）汉字的显示汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5右边为2、4、6根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。由于本次设计的显示模块需要显示多位数字，如果采用数码管显示的话将会占用多个单片机I/O口,使得电路变得更为复杂。所以选用液晶显示，12864LCD符合基本条件，能够采用。图17液晶显示方式方案三点阵显示LED点阵显示器模块，以发光二极管为像素。它用高亮度发光二极管芯阵列组合贵州大学本科毕业论文（设计）8之后，环氧树脂和塑模封装而成。这种利用一体化封装的点阵LED模块，具有亮度高、引脚少、大视角、寿命长、耐湿、耐冷热和耐腐蚀等特点。LED点阵显示系统中各模块的显示方式可以有两种显示状态即静态和动态显示。静态显示硬件接线复杂，但原理简单、控制方便，在生活与工作中一般采用动态显示方式，动态显示一般会采用扫描的方式工作，峰值较大的窄脉冲电压进行驱动，从上到下逐次持续的对显示屏的各行进行开通，同时又向各列送出表示文字和图形的列数据信号，以上操作反复循环，就可显示文字或者图形信息。图18所示图18点阵显示综合题目要求，方案三适合本设计要求。13寄存器的论证与选择方案一74HC16474HC164、74HCT164是高速硅门CMOS器件，与低功耗肖特基型TTLLSTTL器件的引脚兼容。74HC164、74HCT164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数据通过两个输入端（DSA或DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。时钟CP每次由低变高时，数据右移一位，输入到Q0，Q0是两个数据输入端（DSA和DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。主复位MR输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。如下图18所示。贵州大学本科毕业论文（设计）9图1874HC164方案二74HC59574HC595芯片是一种串入并出的芯片，在电子显示屏制作当中有广泛的应用。74HC595是8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻、关、断状态。三态。特点8位串行输入8位串行或并行输出存储状态寄存器，三种状态输出寄存器可以直接清除100MHZ的移位频率输出能力并行输出，总线驱动串行输出；标准中等规模集成电路应用串行到并行的数据转换REMOTECONTROLHOLDINGREGISTER描述595是告诉的硅结构的CMOS器件，兼容低电压TTL电路，遵守JEDEC标准。595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器是分别的时钟。数据在SCHCP的上升沿输入，在STCP的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入（DS），和一个串行输出（Q7）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。74HC585引脚图19所示贵州大学本科毕业论文（设计）10图1974HC595174164和74595功能相仿，都是8位串行输入转并行输出移位寄存器。74164的驱动电流25MA比7459535MA的要小,14脚封装，体积也小一些。274595的主要优点是具有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处，数码管没有闪烁感。与164只有数据清零端相比，595还多有输出端时能/禁止控制端，可以使输出为高阻态。3595是串入并出带有锁存功能移位寄存器，它的使用方法很简单，在正常使用时SCLR为高电平，G为低电平。从SER每输入一位数据，串行输595是串入并出带有锁存功能移位寄存器，它的使用方法很简单，如下面的真值表，在正常使用时SCLR为高电平，G为低电平。从SER每输入一位数据，串行输入时钟SCK上升沿有效一次，直到八位数据输入完毕，输出时钟上升沿有效一次，此时，输入的数据就被送到了输出端。入时钟SCK上升沿有效一次，直到八位数据输入完毕，输出时钟上升沿有效一次，此时，输入的数据就被送到了输出端。综合题目要求，本设计采用方案二。14控制系统的论证与选择方案一单片机的选型选择单片机型号的出发点有以下几个方面1、市场货源系统设计者只能在市场上能够提供的单片机中选择，特别是作为产品大批量生产的应用系统，所选的单片机型号必须有稳定、充足的货源。2、单片机性能应根据系统的功能要求和各种单片机的性能，选择最容易实现系统技术指标的型号，而且能达到较高的性能价格比。单片机性能包括片内硬件资源、运行速度、可靠性、指令系统功能、体积和封装形式等方面。影响性能价格比的因素除单片机的性能价格外，还包括硬件和软件设计的容易程度、相应的工作量大小，以及开发工具的性能价格比。3、研制周期在研制任务重、时间紧的情况下，还要考虑所选的单片机型号是否熟悉，是否能马上着手进行系统的设计。与研制周期有关的另一个重要因素是开发工具，性能优良的开发工具能加快系统地研制进程。贵州大学本科毕业论文（设计）11在众多的51系列单片机中，要算ATMEL公司的AT89C51、AT89S51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为ATMELAT89XX做的编程器均带有这些功能。显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。再着，AT89C51、AT89S51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。8051系列单片机的内部结构是各种逻辑单元及其之间的互连构成的。其主要由中央处理器（CPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、串行接口、并行I/0接口、定时/计数器、中断系统等几大单元，以及数据总线、地址总线和控制总线组成。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROMFLASHPROGRAMMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51单片机特点能与MCS51兼容，有4K字节可编程闪烁存储器，寿命能够达到1000写/擦循环，数据可以保留时间长达10年，全静态工作0HZ24MHZ，三级程序存储器锁定，1288位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。综合考虑。AT89C51符合本次设计的主控芯片。2电路硬件设计21硬件设计要求设计并制作基于单片机点阵控制系统的显示要满足下述要求（1）设计一个电源模块，输出正负5V的电压给单片机模块供电；（2）用ALTIUMDESIGNER软件绘制电路原理图及PCB板、3D实物效果图；贵州大学本科毕业论文（设计）12（3）电路设计或仿真用PROTEUS设计软件,程序的编写和生成目标代码用KEIL软件完成；（4）设计报告正文中要包括系统总体框图、核心电路原理图、工作原理描述与分析、主要流程图。（5）制作实物、调试、功能。（6）遥控实现汉字、时间、温度多功能选择。22单片机控制系统本系统采用的处理器是我们常用的STC89C51RC，STC89C51RC是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含2KBYTES的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128BYTES的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS5L指令系统，片内置通用8位央处理器和FLASH存储单元，功能强大。在该系统中，对于题目对于系统的要求，用STC89C51RC单片机可以满足要求，而且STC89C51RC单片机是我们最容易使用的、最熟悉的单片机，所以再选择处理器时，我们首先选择的就是该单片机。如图1所示是STC89C51RC的引脚封装图。221控制芯片引脚说明AT89C51芯片图21所示P10P15P14P13P12P11P16RSTP30P32P31P36P35P34P33P37XTAL2XTAL1GNDVCCP00P06P05P04P03P02P01P07E/OP27P21P22P23P24P25P26P20RXDTXDT0T1IW112111098765432191817161514132627282930313233343536373839402324252122P1720图21STC89C52RC的引脚封装图VCC供电电压。GND接地。贵州大学本科毕业论文（设计）13P0口P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示P30RXD（串行输入口）P31TXD（串行输出口）P32/INT0（外部中断0）P33/INT1（外部中断1）P34T0（记时器0外部输入）P35T1（记时器1外部输入）P36/WR（外部数据存储器写选通）P37/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。贵州大学本科毕业论文（设计）14RST复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2来自反向振荡器的输出。贵州大学本科毕业论文（设计）15222控制芯片电路模块1）电源模块上图为电源模块电路，交流电通过整流桥整流，目的是利用具有单项导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。这种单方向的脉动电压有很大的脉动成分。在通过滤波电路将整流后的单向脉动电压中的脉动成分尽可能地滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。稳压电路是采取一些措施，当市电电压或负载电流变化时，是输出的直流电压保持稳定。从而输出稳定平滑的直流电。2）复位电路RST/VPD复位/备用电源线，可以使8051处于（即初始化）工作状态。以上电容为10UF，电阻为10K。接单片机的9脚。3）晶振电路模块贵州大学本科毕业论文（设计）16XTAL1和XTAL2片内振荡输入线，这两个端子用来外接石英晶振和微调电容。主要给单片机提供振荡时钟频率，供单片机工作，C6于C8的电容值范围在10UF33UF224蜂鸣器电路模块蜂鸣器俗称喇叭，广泛应用与电子产品的元器件，它用于提示、报警、音乐等许多应用场合。通常蜂鸣器的工作电流比较大，TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，需要增加一个电流放大的电路才可以，因此本设计用NPN三极管来对电流进行放大，给蜂鸣器足够的驱动电流，让蜂鸣器发出明亮的声音，在本次设计中蜂鸣器的主要作用是来检测红外线发射信号按键的按下，声音提示。225继电器电路模块贵州大学本科毕业论文（设计）17继电器就是一种电控制器件，小电流控制大电流，有控制系统和被控制系统之间的互动关系。常应用与电气控制电路中，俗称“自动开关”。在电子电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。在本设计电路中的做要作用是功能选择的一个提示。22618B20电路模块DS18B20数字温度计提供9位温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DS18B20或DS18B20送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线。读、写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。超小的体积，超低的硬件开销，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得DS18B20更受欢迎，对于我们普通爱好者来说，18B20的优势更是我们学习单片机技术开发温度相关的小产品的不二选择。对工作原理和应用可以拓展队单片机的开发思路。本设计采用18B20就是来检测温度在显示屏上显示。227DS1302时钟模块DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为25V55V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送贵州大学本科毕业论文（设计）18多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。DS1302存在时钟精度不高，易受环境影响，出现时钟混乱等缺点。也能满足本设计要求。228红外遥控器模块22974HC595行驱动电路模块595是串入并出带有锁存功能移位寄存器，它的使用方法很简单，在正常使用时SCLR为高电平，G为低电平。从SER每输入一位数据，串行输595是串入并出带有锁存功能移位寄存器，它的使用方法很简单，如下面的真值表，在正常使用时SCLR为高电平，G为低电平。从SER每输入一位数据，串行输入时钟SCK上升沿有效一次，直到八位数据输入完毕，输出时钟上升沿有效一次，此时，输入的数据就被送到了输出端。入时钟SCK上升沿有效一次，直到八位数据输入完毕，输出时钟上升沿有效一次，此时，输入的数据就被送到了输出端。221074HC154列驱动电路模块贵州大学本科毕业论文（设计）1974HC154是一款高速CMOS器件，四个输入信号线，16个译码输出，在本设计的主要作用是控制点阵显示屏的列的电平，来驱动显示屏的正常显示。2211点阵显示电路模块LED点阵显示的一般表现形式为静态和动态显示。静态显示原理复杂、接线简单、控制也很方便，我们现在一般用到的是动态显示，采用扫描的工作方式进行工作，从上到下持续的对显示屏各行进行开通的同时向每列送出数据信号，然后循环工作。由16个8X8的点阵模块组成，显示滚动汉字、时间、温度。实现人机信息互换。23原理图及PCB板图1、原理图见附件12、PCB板图及3D效果图见附件23程序设计31程序的设计311程序功能描述与设计思路1、程序功能描述根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。1）键盘实现功能设置显示屏内容显示，显示内容的切换。2）汉字滚动显示、温度显示、时间显示、蜂鸣器报警、继电器吸和等。2、程序设计思路贵州大学本科毕业论文（设计）20KEIL创建文件步骤1新建一个项目文件，点击PROJECT菜单，选择NEWPROJECT。在文件名中写入第一个程序项目名称。保存后的文件名为ZHAO，后面可以直接点击此文件名，然后此文件会打开刚刚做的项目。2选择自己需要的单片机。3创建一个新的程序文件，用C语言编写程序，程序编写完成后，点击保存。新建的程序保存到项目所在的文件中。检查程序后发现程序中字母颜色发生改变，这就说明KELL的语法错误检查生效了。4编译运行。5查错一直到没有错误为止。6点击KEIL界面的设置，生成HEX文件。PROTEUS仿真步骤1）创建文件并命名。2）根据题目要求，选取原件布局，然后进行布线。3）布线完毕，双击AT89C52芯片，添加KEIL生成的HEX文件。4）仿真运行。5）检查错误，一直做到项目要求。本电路图用到的元件有（AT89C52、移位寄存器74HC595、译码器74HC154、实时时钟芯片DS1302、温度传感器18B20、电阻、按键等）。312程序流程图1、主程序流程图2、温度子程序流程图3、时间子程序流程图4、XXX子程序流程图313程序1、程序见附录34测试方案与测试结果41测试方案1、硬件测试2、软件仿真测试3、硬件软件联调贵州大学本科毕业论文（设计）2142测试条件测试条件打开电源按钮，查看显示屏显示效果，显示内容与题目要求是否一致。一致，说明设计要求达到题目设计要求。确保硬件电路无需焊。检查多次，仿真电路和硬件电路与系统原理图完全相同，43测试结果及分析431测试结果数据1、PROTEUS仿真结果1文字显示2）温度显示3）时间显示2、实物显示1）汉字显示贵州大学本科毕业论文（设计）222）温度显示3）时间显示432测试分析与结论根据上述测试数据，由此可以得出以下结论1、2、3、综上所述，本设计达到设计要求。贵州大学本科毕业论文（设计）23附录1电路原理图附录2PCB板图及3D效果图PCB板图贵州大学本科毕业论文（设计）243D仿真效果图（正）3D仿真效果图（反）贵州大学本科毕业论文（设计）25附录3源程序INCLUDE/头文件INCLUDEINCLUDE“18B20H“DEFINEUCHARUNSIGNEDCHAR/定义一下方便使用DEFINEUINTUNSIGNEDINT/定义一下方便使用/位定义/SBITSH_CPP12/串行数据输入时间脉冲端口SBITDSP10/串行数据输入端口SBITST_CPP11/锁存脉冲端口在上升沿是移位寄存器的数据被传入存储寄存器/SBITHAP20SBITHBP21SBITHCP22SBITHDP23SBITEP30/按键引脚定义/SBITK1P14SBITK2P15SBITK3P16/变量定义/UINTWUCHARXUCHARK0UCHARSHI1,FEN1,MIAO1UINTTEMP/UCHARMIAO10,MIAO20,FEN10,FEN20,SHI10,SHI20UINTDOT,FLASH,A,B,CUCHARNUM/SBITLEP34/延时程序/VOIDDELAYUCHARXWHILEX/毫秒延时/VOIDDELAYMSUINTMS贵州大学本科毕业论文（设计）26UCHARQWHILEMSFORQ120Q0Q/以下为点阵显示的字模提取/UCHARCODEDIAN0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X40,0X00,0X40,0X80,0X40,0X80,0X5E,0X9F,0X52,0X41,0X52,0X41,0X52,0X21,0X7F,0X1D,0X52,0X01,0X52,0X21,0X52,0X21,0X5E,0X5F,0X40,0X40,0X40,0X80,0X40,0X00,0X00,0X00,/“贵“,0/0X00,0X81,0XE0,0X40,0X00,0X30,0XFF,0X0F,0X00,0X00,0X20,0X00,0XC0,0X00,0X00,0X00,0XFE,0X3F,0X00,0X00,0X20,0X00,0XC0,0X00,0X00,0X00,0XFF,0XFF,0X00,0X00,0X00,0X00,/“州“,1/0X20,0X80,0X20,0X80,0X20,0X40,0X20,0X20,0X20,0X10,0X20,0X0C,0X20,0X03,0XFF,0X00,0X20,0X03,0X20,0X0C,0X20,0X10,0X20,0X20,0X20,0X40,0X20,0X80,0X20,0X80,0X00,0X00,/“大“,2/0X40,0X04,0X30,0X04,0X11,0X04,0X96,0X04,0X90,0X04,0X90,0X44,0X91,0X84,0X96,0X7E,0X90,0X06,0X90,0X05,0X98,0X04,0X14,0X04,0X13,0X04,0X50,0X04,0X30,0X04,0X00,0X00,/“学“,3/0X00,0X80,0X00,0X40,0X00,0X20,0X00,0X10,0X00,0X0C,0X00,0X03,0XC0,0X00,0X3F,0X00,0XC0,0X00,0X00,0X03,0X00,0X0C,0X00,0X10,0X00,0X20,0X00,0X40,0X00,0X80,0X00,0X00,/“人“,4/0X20,0X40,0X20,0XC0,0X24,0X7E,0X24,0X40,0X24,0X40,0XA4,0X3F,0X24,0X22,0X24,0X22,0X20,0X20,0XFF,0X03,0X20,0X0C,0X22,0X10,0X2C,0X20,0X20,0X40,0X20,0XF8,0X00,0X00,/“武“,5/0X40,0X04,0X30,0X04,0X11,0X04,0X96,0X04,0X90,0X04,0X90,0X44,0X91,0X84,0X96,0X7E,0X90,0X06,0X90,0X05,0X98,0X04,0X14,0X04,0X13,0X04,0X50,0X04,0X30,0X04,0X00,0X00,/“学“,6/0X00,0X00,0XFE,0XFF,0X22,0X04,0X5A,0X08,0X86,0X07,0X10,0X80,0X0C,0X41,0X24,0X31,0X24,0X0F,0X25,0X01,0X26,0X01,0X24,0X3F,0X24,0X41,0X14,0X41,0X0C,0X71,0X00,0X00,/“院“,7/0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X58,0X00,0X38,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,贵州大学本科毕业论文（设计）270X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,/“，“,8/0X40,0X80,0X48,0X60,0X48,0X1F,0X48,0X20,0XFF,0X7F,0X48,0X44,0X48,0X44,0X00,0X40,0X04,0X48,0X08,0X44,0X30,0X43,0XC0,0X40,0X30,0X43,0X0E,0X4C,0X00,0X40,0X00,0X00,/“赵“,9/0X10,0X04,0X10,0X03,0XD0,0X00,0XFF,0XFF,0X90,0X00,0X10,0X83,0X02,0X80,0X1E,0X40,0XE2,0X20,0X02,0X13,0X02,0X0C,0X02,0X13,0XE2,0X20,0X1E,0X40,0X00,0X80,0X00,0X00,/“权“,10/0X40,0X00,0X50,0X00,0X4E,0X3E,0X48,0X02,0X48,0X02,0XFF,0XFF,0X48,0X12,0X48,0X22,0X48,0X1E,0X40,0X00,0XF8,0X0F,0X00,0X40,0X00,0X80,0XFF,0X7F,0X00,0X00,0X00,0X00,/“制“,11/0X00,0X01,0X80,0X00,0X60,0X00,0XF8,0XFF,0X07,0X00,0X40,0X00,0X30,0X00,0X0F,0X00,0XF8,0XFF,0X88,0X08,0X88,0X08,0X88,0X08,0X88,0X08,0X08,0X08,0X08,0X00,0X00,0X00,/“作“,12/0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X18,0X00,0X24,0X00,0X24,0X00,0X18,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,/“。“,13/0X00,0X40,0X00,0X42,0X00,0X44,0XFE,0X58,0X92,0X40,0X92,0X7F,0X92,0X40,0X92,0X40,0X92,0X40,0X92,0X7F,0X92,0X40,0XFE,0X50,0X00,0X48,0X00,0X46,0X00,0X40,0X00,0X00,/“显“,14/0X40,0X20,0X40,0X10,0X42,0X08,0X42,0X06,0X42,0X00,0X42,0X40,0X42,0X80,0XC2,0X7F,0X42,0X00,0X42,0X00,0X42,0X00,0X42,0X02,0X42,0X04,0X40,0X08,0X40,0X30,0X00,0X00,/“示“,15/0X10,0X04,0X60,0X04,0X02,0X7E,0X8C,0X01,0X00,0X40,0X00,0X7E,0XFE,0X42,0X92,0X42,0X92,0X7E,0X92,0X42,0X92,0X7E,0X92,0X42,0XFE,0X42,0X00,0X7E,0X00,0X40,0X00,0X00,/“温“,16/0X00,0X40,0X00,0X30,0XFC,0X8F,0X24,0X80,0X24,0X84,0X24,0X4C,0XFC,0X55,0X25,0X25,0X26,0X25,0X24,0X25,0XFC,0X55,0X24,0X4C,0X24,0X80,0X24,0X80,0X04,0X80,0X00,0X00,/“度“,17/0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X04,0X00,0X08,0X00,0X18,0X00,0X30,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,/“、“,18/0X00,0X40,0X00,0X42,0X00,0X44,0XFE,0X58,0X92,0X40,0X92,0X7F,0X92,0X40,0X92,0X40,0X92,0X40,0X92,0X7F,0X92,0X40,0XFE,0X50,0X00,0X48,0X00,0X46,0X00,0X40,0X00,0X00,/“显“,19/0X40,0X20,0X40,0X10,0X42,0X08,0X42,0X06,0X42,0X00,0X42,0X40,0X42,0X80,0XC2,0X7F,0X42,0X00,0X42,0X00,0X42,0X00,0X42,0X02,0X42,0X04,0X40,0X08,0X40,0X30,0X00,0X00,/“示“,20/0X00,0X00,0XFC,0X3F,0X84,0X10,0X84,0X10,0X84,0X10,0XFC,0X3F,0X00,0X00,0X10,0X00,0X10,0X01,0X10,0X06,0X10,0X40,0X10,0X80,0XFF,0X7F,0X10,0X00,0X10,0X00,0X00,0X00,/“时“,21/0X00,0X00,0XF8,0XFF,0X01,0X00,0X06,0X00,0X00,0X00,0XF0,0X1F,0X12,0X11,0X12,0X11,0X12,0X11,0XF2,0X1F,0X02,0X0