畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于單片機(jī)定時(shí)控制器的研制-資料下載頁

　　

【正文】 R S T5I / O6S C L K7V C C 18D S 13 021 215pFC115pFC2V C C3VR1R2R3V C C 圖 33 DS1302 與單片機(jī)接口電路 在圖 33 中，由于 DS1302 采用的是同步串行的工作方式，它與單片機(jī)的相接的端口只有三個(gè)： SCLK， I/O， RST ，相對應(yīng)的接到單片機(jī)的 ， ， ，單片機(jī)的P0 口在用作 I/O 口的時(shí)候要接上拉電阻； X1 ， X2 端接的是 的外部晶振；VCC2 作為主電源接到 +5V 電源上，而 VCC1 是 DS1302 的后備電源，具有涓流充電的特性，接的是 +3V的電 池。 基于前述的內(nèi)容，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)鐘模塊選擇了 DS1302。 21 液晶外部時(shí)鐘模塊 液晶 12232 要正常工作需要接入頻率為 2kHz 的外部時(shí)鐘信號，在本系統(tǒng)中，由74HC14 和電阻 R、電容 C 組成的振蕩電路為 12232 提供時(shí)鐘信號。 74HC14 的引腳如圖 34 所示。 1A11Y22A32Y43A53Y6GND74Y84A95Y105A116Y126A13V C C14U?74 H C 14 圖 34 74HC14 引腳圖 74HC14 為有施密特觸發(fā)器的六反相器，其主要電特性的典型值如 表 34 所示。 表 34 74HC14 電特性 型號 △ Vt tPLH tPHL PD 54/7414 15nS 15nS 引出端符號 ： 1A－ 6A 輸入端 1Y－ 6Y 輸出端 邏輯圖如圖 35所示。 圖 35 74HC14邏輯圖 22 極限值 ： 電源電壓 …………………………………………. 7V 輸入電壓 ： 74HC14…………………………………………. 工作環(huán)境溫度 ： 74HC14………… ……………………………… 0~70 ℃ 存儲(chǔ)溫度 …………………………………………. 65~150℃ 功能表如表 35 所示 。 表 35 74HC14 功能表 Input Output A Y L H H L 注： Y=A 推薦工作條件如表 36所示。 表 36 74HC14工作條件 最小 額定 最大 電源電壓 Vcc 5V 輸入正向閥值電壓 VIT+ 2V 輸入負(fù)向閥值電壓 VIT 滯后電壓 ΔVt 輸出高電平電流 I OH 800181。A 輸出低電平電流 I OL 16mA 23 74HC14 應(yīng)用在振蕩電路中，如圖 36 所示。 圖 36 施密特反相器應(yīng)用電路 該電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號頻率為： T RC?? 具體電路圖如圖 37 所示。 1A11Y22A32Y43A53Y6GND74Y84A95Y105A116Y126A13V C C147 4 H C 1 4V S S1VDD2V L C D3CL7RD8WR9R E T18V L E D +19V L E D 20D B 010D B 111D B 212D B 313D B 414D B 515D B 616D B 717A04C S 15C S 261 2 2 3 2 2CRV C C 圖 37 液晶的外部時(shí)鐘電路 在圖 37 中， R 阻值選擇 ， C 的電容選擇 100181。F。 鍵盤接口電路 系統(tǒng)采用的是獨(dú)立式鍵盤結(jié)構(gòu)，這是出于對單片機(jī)的端口不夠的考慮。為 了保證按鍵在按下時(shí)相應(yīng)的單片機(jī)端口為低電平，每個(gè)按鍵都通過上拉電阻接到了 VCC 上，具體的電路如圖 38 所示 [7]。 24 K1 K2 K3E A / V P P31X T A L 119X T A L 218R S T9P ( R D )17P ( W R )16P ( I N T 0)12P ( I N T 1)13P ( T 0)14P ( T 1)15P ( T 2)1P ( T 2E X )2P 3P 4P 5P ( M O S I )6P ( M I S O )7P ( S C K )8( A D 0) P 39( A D 1) P 38( A D 2) P 37( A D 3) P 36( A D 4) P 35( A D 5) P 34( A D 6) P 33( A D 7) P 32( A 8) P 21( A 9) P 22( A 10 ) P 23( A 11 ) P 24( A 12 ) P 25( A 13 ) P 26( A 14 ) P 27( A 15 ) P 28P S E N29A L E / P R O G30( T X D ) P 11( R X D ) P 10GND20V C C40S T C 89 C 58 R D +1KR 111KR 121KR 13V C C 圖 38 鍵盤接口電路 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 系統(tǒng)以 12232 液晶模塊作為顯示的載體，可以實(shí)現(xiàn)比較美觀的顯示界面。它在實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘走時(shí)的功能，能夠進(jìn)行時(shí)、分、秒以及漢字的顯示。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，我們確定了系統(tǒng)的組成模塊：單片機(jī)主控模塊，時(shí)鐘模塊，液晶顯示模塊，鍵盤接口模塊，控制輸出模塊。本系統(tǒng)軟件采用 C 語言編寫，增強(qiáng)了軟件的可讀性 和可移植性，便于糾錯(cuò)和擴(kuò)展；采用模塊化的編程方法， 使軟件設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加明確。 基于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，硬件采用了時(shí)鐘芯片 DS1302，單片機(jī) STC89C58RD+從DS1302 中讀取時(shí)、分、秒的數(shù)據(jù)信息，放入內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器中，然后單片機(jī)執(zhí)行顯示程序，由數(shù)據(jù)口 P1 將 DS1302 的時(shí)、分、秒信息送入 LCD12232 進(jìn)行顯示，這是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)走時(shí)功能的硬件設(shè)計(jì)思路。 系統(tǒng)的調(diào)時(shí)和定時(shí)功能在硬件上是通過按鍵 MOV,ADD,OK 實(shí)現(xiàn)的 :系統(tǒng)在上電后進(jìn)入初始化的顯示界面，按下 ADD 鍵，進(jìn)入功能選擇界面；按下 MOV 鍵，選擇 要執(zhí)行的功能；按下 OK 鍵，進(jìn)入所選的功能。在本系統(tǒng)中，按鍵 MOV,ADD,OK 是一鍵多功能的，在進(jìn)入要選定的功能界面后，例如時(shí)間調(diào)整界面， MOV 鍵是移動(dòng)要調(diào)整的時(shí)間， ADD 鍵執(zhí)行加 1 操作，按下 OK 鍵，退出到主界面。這些按鍵的功能定義是在軟 25 件中定義好的。 系統(tǒng)在設(shè)定的時(shí)間到時(shí)會(huì)有一個(gè)控制輸出，在硬件上就是讓接在 P2_2 口上的繼電器動(dòng)作，同時(shí)接在繼電器兩端的發(fā)光二極管亮或滅。由于繼電器輸出電路接的是 12V的電壓，因此在與單片機(jī)連接的時(shí)候要做好隔離，光電耦合器 TLP5211 便是起到這種作用的。繼電器是由兩個(gè)三極 管驅(qū)動(dòng)的。 繼電器輸出模塊用到了光耦 TLP5211，單片機(jī)的端口不能直接驅(qū)動(dòng)光耦，因此在單片機(jī)端口和光耦之間加了一個(gè)三極管 9013 用于光耦的驅(qū)動(dòng)。 光耦到繼電器接入三極管 9013，目的是驅(qū)動(dòng)繼電器，使繼電器在設(shè)定時(shí)間到時(shí)能夠可靠動(dòng)作。 硬件框圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求所設(shè)計(jì)的定時(shí)控制器硬件框圖如圖 39 所示。 圖 39 系統(tǒng)硬件框圖 在圖 39 中，單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其它的外圍電路都是圍繞單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的：時(shí)鐘模塊為系統(tǒng)提供一個(gè)數(shù)字鐘；鍵盤電路可以進(jìn)行 調(diào)時(shí)和定時(shí)以及功能的選擇；控制輸出電路提供設(shè)定時(shí)間到時(shí)的標(biāo)志（發(fā)光二極管的亮和滅）； LCD 讓系統(tǒng)的顯示成為現(xiàn)實(shí)。 STC89C58RD+ 主控模塊 DS1302時(shí)鐘模塊 鍵盤電路 LCD 顯示電路 控制輸出電路 時(shí)鐘產(chǎn)生電路 26 系統(tǒng)功能說明 系統(tǒng)在上電后，首先進(jìn)入初始化畫面，顯示 設(shè)計(jì) 小組成員的姓名，過 5 秒后自動(dòng)轉(zhuǎn)入數(shù)字鐘的顯示畫面。按下 ADD 鍵，系統(tǒng)進(jìn)入功能選擇界面：時(shí)間設(shè)置、開停機(jī)設(shè)置、取消設(shè)置、運(yùn)行、返回。 1）時(shí)間設(shè)置：按下 OK 鍵進(jìn)入時(shí)間設(shè)置的界面（分兩行：第一行，需要設(shè)置的時(shí)間；第二行， “確定 ”），按 MOV 鍵選擇要調(diào)整的時(shí)、分、秒的數(shù)值，按 ADD 鍵進(jìn)行 +1操作，當(dāng)時(shí)間調(diào)整好以后，按 MOV 鍵將選擇條移動(dòng) 到第二行的 “確定 ”，再按 OK 鍵返回到數(shù)字鐘的界面。 2）開停機(jī)設(shè)置：在功能選擇界面選擇 “開停機(jī)設(shè)置 ”，按下 OK 鍵進(jìn)入（分兩行顯示：第一行， “ ”；第二行， “01組 未設(shè)置 ”，此時(shí)選擇條在第二行），按下OK 鍵開始對 01 組時(shí)間的設(shè)置：首先進(jìn)入開機(jī)時(shí)間設(shè)置的界面，再次按下 OK 鍵，開始設(shè)置開機(jī)時(shí)間，按 MOV 選擇要設(shè)定的時(shí)、分、秒的數(shù)字，按 ADD 鍵進(jìn)行調(diào)整，設(shè)定好后按 OK 鍵和 MOV 鍵進(jìn)入停機(jī)時(shí)間設(shè)置的界面，時(shí)間設(shè)定的操作相同，設(shè)定好以后按 OK 鍵和 MOV 鍵進(jìn)入 02 組、 03 組、 04 組時(shí)間的設(shè)置 。如果開機(jī)時(shí)間設(shè)定好以后，而停機(jī)時(shí)間未設(shè)置就返回，那么系統(tǒng)會(huì)提示 “停機(jī)時(shí)間必須設(shè)置 ”；如果停機(jī)時(shí)間比開機(jī)時(shí)間早，系統(tǒng)會(huì)提示 “停機(jī)必須晚于開機(jī)，重設(shè)停機(jī) ”的字樣。當(dāng)四組時(shí)間設(shè)定好后，按OK 鍵返回功能選擇界面。 3）取消設(shè)置：在功能選擇界面下選擇 “取消設(shè)置 ”，按下 OK 鍵進(jìn)入（分兩行顯示：第一行， “3 取消設(shè)置 ”；第二行， “01組 已設(shè)置 ”，此時(shí)選擇條在第二行），按 MOV鍵選擇要重設(shè)時(shí)間的那一組，選定后按 OK 鍵進(jìn)行取消設(shè)置操作。假設(shè)我們要取消 01 組時(shí)間的設(shè)置，按下 OK 鍵以后，液晶屏?xí)@示 “01組 未設(shè)置 ”。 4） 運(yùn)行：當(dāng)開停機(jī)時(shí)間設(shè)置好以后，進(jìn)入 “運(yùn)行 ”的界面（分兩行顯示：第一行，顯示當(dāng)前的實(shí)時(shí)時(shí)間；第二行，顯示開停機(jī)標(biāo)志 “開 ”或 “停 ”以及 “返回 ”字樣，選擇條在 “返回 ”上），當(dāng)設(shè)定的開機(jī)時(shí)間未到時(shí)，開停機(jī)標(biāo)志顯示的是 “停 ”，設(shè)定的時(shí)段開機(jī)時(shí)間到時(shí)，開停機(jī)標(biāo)志變?yōu)?“開 ”，與此同時(shí)，控制輸出部分繼電器動(dòng)作，發(fā)光二極管亮，而所設(shè)定的該時(shí)段停機(jī)時(shí)間到時(shí)，開停機(jī)標(biāo)志又變?yōu)?“停 ”，直到下一時(shí)段的開機(jī)時(shí)間到時(shí)才會(huì)變化，與此同時(shí)，發(fā)光二極管滅。按下 OK 鍵返回到功能選擇界面。 5）返回：在功能選擇界面選擇 “返回 ”，系統(tǒng)會(huì)返回到數(shù)字鐘 的顯示界面。 27 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求所設(shè)計(jì)的定時(shí)控制器的硬件電路如圖 310 所示。 1212MHZ30pFC1 30pFC222uFC3VCC1KRX12X23VCC21GND4RST5I/O6SCLK7VCC18DS1302VCC3V1215pFC415pFC5R2R3R1K1K2K310KR4D 4148510R5LED0VCCEA/VPP31XTAL119XTAL218RST9P(RD)17P(WR)16P(INT0)12P(INT1)13P(T0)14P(T1)15P(T2)1P(T2EX)2P3P4P5P(MOSI)6P(MISO)7P(SCK)8(AD0)P39(AD1)P38(AD2)P37(AD3)P36(AD4)P35(AD5)P34(AD6)P33(AD7)P32(A8)P21(A9)P22(A10)P23(A11)P24(A12)P25(A13)P