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7.总结13
8.参考文献14
1.直流电机控制系统概述
1.1电子钟的描述
数字电子钟是采用电子电路实现对年、月、日、时、分、秒数字显示的计时装置,由于数字集成电路的发展和石英晶体震荡器的广泛应用,使得数字电子钟的精度远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,成为人们日常生活中不可缺少的必需品。
1.2电子钟的概述
20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。
随着科技的发展和社会的进步,人们对钟表的要求也越来越高,传统的钟表已不能满足人们的需求。
单片机在多功能电子钟中的应用已是非常普遍的,人们对电子钟的功能及工作顺序都非常熟悉。
电子时钟是采用数字电路实现对时间、日期数字显示的计时装置,是人们日常生活中必不可少的必需品,广泛用于个人家庭以及车站、航站、剧院、办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。
纵观我们现在生活的各个领域,从导弹的导航装置,到飞机上各个仪表的控制,从计算机的网络通讯与数据传输,到工业自动化过程的实时控制和数据处理;
以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡等,这些都离不开单片机。
以前没有单片机时,这些东西也能做,但是智能使用复杂的模拟电路、然而这样做出来的产品不仅体积大,而且成本高,并且由于长期使用,与元件不断老化,控制精度自然也会达不到标准。
在单片机产生后,我们就将控制这些东西变为智能化了,我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路,核心部分只是由人为的写入程序来完成。
这样产品的体积变小了,成本也降低了。
随着电子技术的飞速发展,家用电器和办公电子设备逐渐增多,不同的设备都有自己的控制器,使用起来很不方便。
根据这种实际情况,设计了一个单片机多功能电子钟系统,他可以避免多种控制器的混淆,利用一个控制器对多路电器进行控制,同时又可以进行时钟校准,它可以任意设置时间。
这种具有人们所需要的智能化特性的产品减轻了人们的劳动,扩大了数字化的范围,为家庭数字化提供了可能。
2.题目及要求
2.1题目
基于AT89C52单片机电子钟设计
2.2要求
(1)在LCD1602液晶显示器上显示年份、月、日、星期、时、分、秒、。
(2)年-月-日-星期显示在第一行,格式XX-XX-XX-星期X;
时-分-秒显示在第二行,格式XX-XX-XX(24小时格式)
(3)用按键任意更改显示的时间:
1)S1按键功能是停止时钟,进行设置显示的时间,光标移动。
2)在s1按下的时候,s2进行时间的增加。
按一次就增加1。
3)在s2按下的时候,s3进行时间的减少。
按一次就减少1.
1.2系统基本方案选择和论证
1.2.1单片机芯片的选择方案和论证
方案一:
采用STC89C52芯片作为硬件核心。
STC89C52内部具有8KBROM存储空间,512字节数据存储空间,带有2K字节的EEPROM存储空间,与MCS-51系列单片机完全兼容,STC89C52可以通过串口下载。
方案二:
采用AT89S52。
AT89S52片内具有8K字节程序存储空间,256字节的数据存储空间没有EEPROM存储空间,也与MCS-51系列单片机完全兼容,具有在线编程可擦除技术。
两种单片机都完全能够满足设计需要,STC89C52相对ATS89C52价格便宜,且抗干扰能力强。
考虑到成本因素,因此选用STC89C52。
1.2.2显示模块选择方案和论证
方案一:
采用点阵式数码管显示。
点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成,可用来显示数。
但体积较大,且价格也相对较高,从便携实用的角度出发,不采用此种方案。
方案二:
采用LED数码管动态扫描。
LED数码管价格便宜,对于显示数字最合适,但功耗较大,且显示容量不够,所以也不用此种方案。
方案三:
采用LCD液晶显示屏。
液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,显示多样,清晰可见,且价格适中,所以采用了LCD数码管作为显示。
1.3电路设计最终方案决定
综上各方案所述,对此次作品的方案选定:
采用STC89C52单片机作为主控制系统;
采用1602LCD液晶作为显示器件。
2.1STC89C52介绍
2.1.1STC89C52主要功能及PDIP封装
STC89C52是由深圳宏晶科技公司生产的与工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机。
STC89C52主要功能如表2.1所示,其PDIP封装如图2.1所示
主要功能特性
兼容MCS51指令系统
8K可反复擦写FlashROM
32个双向I/O口
256x8bit内部RAM
3个16位可编程定时/计数器中断
时钟频率0-24MHz
2个串行中断
可编程UART串行通道
2个外部中断源
共6个中断源
2个读写中断口线
3级加密位
低功耗空闲和掉电模式
软件设置睡眠和唤醒功能
表2.1STC89C52主要功能
2.1.2STC89C52引脚介绍
①主电源引脚(2根)
VCC(Pin40):
电源输入,接+5V电源
GND(Pin20):
接地线
②外接晶振引脚(2根)
XTAL1(Pin19):
片内振荡电路的输入端
XTAL2(Pin20):
片内振荡电路的输出端
③控制引脚(4根)
RST/VPP(Pin9):
复位引脚,引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。
ALE/PROG(Pin30):
地址锁存允许信号
PSEN(Pin29):
外部存储器读选通信号
EA/VPP(Pin31):
程序存储器的内外部选通,接低电平从外部程序存储器读指令,如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
④可编程输入/输出引脚(32根)
STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口,分别位P0、P1、P2、P3口,每个口有8位(8根引脚),共32根。
P0口(Pin39~Pin32):
8位双向I/O口线,名称为P0.0~P0.7
P1口(Pin1~Pin8):
8位准双向I/O口线,名称为P1.0~P1.7
P2口(Pin21~Pin28):
8位准双向I/O口线,名称为P2.0~P2.7
P3口(Pin10~Pin17):
8位准双向I/O口线,名称为P3.0~P3.7
图2.1STC89C52PDIP封装图
2.1.3STC89C52最小系统
最小系统是指能进行正常工作的最简单电路。
STC89C52最小应用系统电路如图2.2所示。
它包含五个电路部分:
电源电路、时钟电路、复位电路、片内外程序存储器选择电路、输入/输出接口电路。
其中电源电路、时钟电路、复位电路是保证单片机系统能够正常工作的最基本的三部分电路,缺一不可。
①电源电路芯片引脚VCC一般接上直流稳压电源+5V,引脚GND接电源+5V的负极,电源电压范围在4~5.5之间,可保证单片机系统能正常工作。
为提高电路的抗干扰性能,通常在引角Vcc与GND之间接上一个10uF的电解电容和一个0.1uF陶片电容,这样可抑制杂波串扰,从而有效确保电路稳定性。
②时钟电路单片机引脚18和引脚19外接晶振及电容,STC89C52芯片的工作频率可在2~33MHz范围之间选,单片机工作频率取决于晶振XT的频率,通常选用11.0592MHz晶振。
两个小电容通常取值3pF,以保证振荡器电路的稳定性及快速性。
③复位电路一般若在引脚RST上保持24个工作主频周期的高电平,单片机就可以完成复位,但为了保证系统可靠地复位,复位电路应使引脚RST保持10ms以上的高电平。
如图复位电路带有上电自动复位功能,当电路上电时,由于C1电容两端电压值不能突变,电源+5V会通过电容向RST提供充电电流,因此在RST引脚上产生一高电平,使单片机进入复位状态。
随着电容C1充电,它两端电压上升使得RST电位下降,最终使单片机退出复位状态。
正常运行时,可按复位按钮对单片机复位
图2.2STC89C52最小系统
1602字符液晶介绍
2.3.11602液晶概述
工业字符型液晶,1602是指显示的内容为16*2,能同时显示两行,每行16个字符。
常见的1602字符液晶有两种,一种显示绿色背光黑色字体,另一种显示蓝色背光白色字体,目前市面上绝大多数基于HD44780液晶芯片控制,原理是完全相同的。
本课题所用1602液晶模块,显示屏是蓝色背光白色字体。
如图2.5所示
图2.51602字符液晶
2.3.21602引脚介绍
编号
符号
引脚说明
1
GND
电源地
2
VCC
电源正极
3
VO
液晶显示对比度调节端
4
RS
数据/命令选择端
5
R/W
读写选择
6
E
使能信号
7
D0
数据口
8
D1
9
D2
10
D3
11
D4
12
D5
13
D6
14
D7
15
BLA
背光电源正
16
BLK
背光电源负
表2.41602字符液晶引脚说明
各个引脚具体功能说明:
第1脚:
GND为地电源。
第2脚:
VCC接5V正电源。
第3脚:
VO为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高,对比度过高时会产生重影,使用一个1K的电位器调整对比度。
第4脚:
RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器,低电平时选择指令寄存器。
第5脚:
R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。
第6脚:
E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。
第7~14脚:
DB0~DB7为8位双向数据线。
第15~16脚:
背光灯电源。
2.3.31602字符液晶使用方法
(1)基本操作时序
操作
输入
输出
读状态
RS=L,RW=H,E=H
D0~D7=状态字
写指令
RS=L,RW=L,D0~D7=指令码,E=高脉冲
无
读数据
RS=H,RW=H,E=H
D0~D7=数据
写数据
RS=H,RW=L,D0~D7=数据,E=高脉冲
表2.51602字符液晶读写状态表
图2.61602液晶写时序图
图2.71602液晶读时序图
(2)RAM
1602液晶控制器芯片内部带有80个8位的RAM缓冲区,其地址和屏幕的对应关系如图2.8示
图2.8
(3)1602字符液晶字库
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,如下表所示,这些字符有:
阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,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”。
高位
低位
0000
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1010
1011
1100
1101
1110
1111
XXXX0000
⑴
@
P
\
p
-
タ
ミ
α
XXXX0001
⑵
!
A
Q
a
q
□
ア
チ
ム
ä
XXXX0010
⑶
“
B
R
b
r
┌
イ
ツ
メ
β
θ
XXXX0011
⑷
#
C
S
c
s
┘
ゥ
テ
モ
ε
∞
XXXX0100
⑸
$
D
T
d
t
ェ
ト
ャ
μ
Ω
XXXX0101
⑹
%
U
e
u
ロ
ォ
ナ
ュ
σ
o
XXXX0110
⑺
&
F
V
f
v
カ
ニ
ョ
ρ
∑
XXXX0111
⑻
’
G
W
g
w
キ
ヌ
ラ
ζ
ⅹ
XXXX1000
(
H
X
h
x
ィ
ク
ネ
リ
XXXX1001
)
I
Y
i
y
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^
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表2.61602字符液晶字库表
第3章系统硬件设计
电路设计框图
硬件框图
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