高精度大屏幕LED日历时钟 毕业设计

高精度大屏幕LED日历时钟 毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 毕业设计(论文)任务书 课题名称: 高精度大屏幕LED日历时钟 专 业: 机电一体化技术 班 级: XXX 设 计: XXX 指导教师: XXX 完成期限:X年X月至X年X月 X年X月X日 目录 摘要............................................................1 第一章 前言 1.1课题研究的背景及意义.................................2 1.2 LED显示屏涉及到的领域.............................3 1.3 LED大屏幕的发展趋势................................5 1.4系统需求分析............................................8 第二章 高精度大屏幕LED日历时钟 2.1高精度大屏幕LED日历时钟基本结构..............11 2.2高精度大屏幕LED日历时钟工作原理..............12 2.3高精度大屏幕LED日历时钟应用及发展前景......13 第三章 总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计 3.1设计任务................................................15 3.2设计基本思路...........................................15 3.3设计思想................................................18 第四章 系统软件设计 2 4.1单片机的选 择..............................................20 4.2 LED配件介 绍.................................................................24 4.3软件设 计....................................................29 第五章 调试过程 5.1在Keil中的调试并连接实验 箱.......................40 第六章 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf .................................................44 参考文献.....................................................45 3 摘要: 相比于其他显示媒介，LED显示屏有其独特的优越性，比如:可靠性高、使用寿命长、亮度高、功耗低、色彩丰富等。LED显示屏已经广泛应用于工业、交通、商业广告、信息发布、体育比赛等各个领域。相信随着全彩色显示技术的日益完善，LED显示屏必将得到更广泛的应用。 4 第一章 前言 1.1 LED (light emitting diode，发光二极管)是六十年代末发展起来的一种半导体显示器件。七十年代，随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和P一结形成技术的研究进展，发光二极管在发光颜色、亮度等性能方面得以提高，并迅速进入批量化和实用化。进入八十年代后，LED在发光波长范围和性能方面大大提高，并开始形成平面显示产品即LED显示屏。 LED显示屏采用发光二极管或由多个发光二极管构成像素点所组成的面积点阵，通过X-Y寻址方式显示图文或视频，又称为LED显示技术。通过一定的控制方式，LED显示屏可以用于显示文字、图形、图像、动画、视频、录像等各种信息，随着计算机技术和半导体技术的飞速发展，把计算机控制技术和半导体技术结合起来，使LED显示系统成为集计算机控制技术、视频技术、光电子技术、微 5 电子技术、通信技术、数字处理技术为一体的显示设备。它己成为既可以播放来自于计算机的动态视频信息，也可以播放来自存储设备的静态图像的综合的多功能大型显示设备。 LED显示屏在八十年代后期在全球迅速发展，成为新型信息显示媒体，它凭借亮度高、功耗小、视角广、故障率低、组合灵活、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富等优点，在短短十几年中已迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。LED光源比白炽灯节电87%、比荧光灯节电50%，而寿命比白炽灯长20-30倍、比荧光灯长10倍，因此利用LED作为光源也被认为是节省电能、降低能耗的最佳实现途径之一。 1.2 LED涉及到的领域 随着半导体技术的日新月异，如今的发光二极管性能达到新的水平，其光电转换效率达到l Ocd/mz以上，尤其蓝色超高亮度LED器件的光谱覆盖了自然光的范围。因此利用LED器件制造大型平板显示系统成为LED器件主要应用领域，进而推动LED大屏幕发展并形成一种产业，LED显示屏的最大特点是不受面积的限制，可以达到几十甚至几百平方米以上，应用于室内外各种公共场所显示文字、 6 图形、动画、视频图像等各种信息。LED显示屏的应用涉及到社会经济的许多领域，主要包括: 1 机场、港口、车站旅客引导信息显示。以LED显示屏为主体的信息系统和广播系统、票务信息系统、列车通讯显示系统等共同构成客运枢纽的自动化系统。 2 证券交易、金融信息显示。在证券行情屏、银行汇率、利率屏等方面的应用占有较大比例，是LED显示屏的主要需求行业。 3 邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。 4 道路交通信息显示。随着智能交通系统的兴起，在城市交通、高速公路等领域，LED显示屏作为可变情报板、限速标志等，都有了较大的发展，为最大限度地减少交通事故、维护良好交通管理提供帮助。 5 高校教学管理信息发布显示。为学生、教师提供方便快捷的获取信息的手段，为维护良好教学管理提供帮助。 6 文艺演出和体育比赛。越来越多各种文艺演出采用LED显示屏作为同步显示平台，同时我国绝大部分体育场馆都采取LED显示屏来进行相关比赛信息的发布和赛况直播 7 室外产品广告及信息发布。除单一大型户内、户外显示屏作为广告媒体外，国内一些城市还出现了集群LED显示屏广告系统;同时列车LED显示屏广告发布系统也在全国数十列旅客列车上得到推广。 7 1.3我国LED大屏幕发展状况 我国LED显示屏的发展可以说基本上与世界的发展趋势同步，国内的LED显示屏的发展经历了三个阶段: 1990年以前——LED显示屏的成长形成时期 一方面，受LED材料器件的限制，LED显示屏的应用领域没有广泛展开，另一方面，显示屏控制技术基本上是通信控制方式，客观上影响了显示效果。这一时期的LED显示屏在国外应用较广，国内没有广泛使用。 1990-1995年—LED显示屏迅速发展的时期 进入90年代后，国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高。LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏，一直到全彩色视频显示屏的发展过程。无论是产品的性能还是控制技术都取得了长足的进步。 1995年以来—LED显示屏应用领域更为广阔 近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现。我国LED显示技术的发展可 8 以说基本上与世界水平同步，至今己形成了一个具有相当发展潜力的产业，并且产生了一批技术水平处于领先地位的国内公司。南京洛普股份有限公司是专业从事大型公众信息显示屏的企业，产品己批量出口，并在本行业中获有较高的知名度。 LED大屏幕的发展趋势 目前LED电子显示屏的显示向更高亮度、更高耐气候性、更高的发光均匀比、更高的可靠性、全色化、多媒体的方向发展，系统的运行，操作与维护也向集成化、网络化、智能化方向发展。二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一将有更大的发展。 高亮度、全彩化 蓝色及绿色超高亮度LED产品出现以来，成本逐年快速降低，使LED全彩色显示屏产品成本下降，推广速度加快。同时，随着控制技术的发展和屏幕稳定性的提高，全彩色LED大屏将是LED显示屏的发展方向，LED产品性能的提高使得全彩色LED显示屏的亮度、色彩、对比度均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求。 标准化、规范化 材料、技术的成熟及市场价格基本均衡之后，LED显示屏的标准化和规范化将成为LED显示屏发展的一个趋势。近几年，业内的几次价格的调整，产品的价格已经基本达到稳定，产品质量、系统的可靠性等将成为主要的竞争因素，这就对LED显示屏的标准化和规范化有了较高的要求。行业规范和标准体系的形成，IS09000系列标准的应用，使LED显示屏行业的发展趋于有序。 产品结构多样化 随着信息化社会的形成，信息领域愈加广泛， 9 LED显示屏的应用前景更为)一阔。预计大型或超大型LED显示屏为主流产品的局面将会发生改变，适合于服务行业特点和专业性要求的小型LED显示屏会有较大提高，面向信息服务领域的LED显示屏产品门类和品种体系将更加丰富，部分潜在市场需求和应用领域将会有所突破，如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高，大批量、小型化的标准系统LED显示屏在LED显示屏市场总量中将会占有多数份额。 总之，LED大屏幕的设计制造和应用水平日益提高，LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏，一直到今天的全彩色视频显示屏的发展过程。相信随着技术的发展，LED显示屏的市场日益壮大成熟，LED显示技术产业也必将得到越来越多的关注。 自上个世纪以来，随着电脑的逐渐普及，人们的工作和生活越来越方便和快捷，也使越来越多的人依赖于电脑办公。而传统的日程记事本逐渐显现出在当今时代的不足和局限性，比如不便携带、不便查阅、不能自动提醒等等，电脑桌面日历由此孕育而生。很快，桌面日历就以其方便的日期查询、个性化的日程安排、精确的闹钟提醒与配套的日志系统、美观的界面设计，受到广大电脑办公者的喜爱。 本设计就是针对当前网络上众多的桌面日历，综合其各项基本功能来开发一套属于自己的个性化日历日志系统。本设计主要采用C#+SQL的C/S设计模式，来实现不同用户的登录、日程编辑、日程提醒、日 10 期查询、节假日管理等工作。方便了使用者对每日行程的掌握，也保护了各使用者之间的私人信息。 1.4 用户需求 该系统的用户主要分为三种:未登录用户、登录用户、管理员，未登录用户只能查看日历主界面和注册模块，登录用户可以使用除删除用户和修改其他用户以外功能，管理员可以使用该桌面日历所有功能。 登录用户和系统管理员都是通过密码验证登录，当角色操作完成后点击“注销”或“退出”按钮退出登录状态。 功能需求 系统功能模块主要包括以下几个方面:1，用户注册模块;2，登录模块;3，日志提醒模块;4，节假日模块;5，日历主模块;6，用户信息、节假日信息和日志信息都保存在数据库模块中.以下按照不同的用户对具体功能进行描述: 未登录用户 未登录用户运行该系统后进入日历主界面，可以查看日历信息，可以查看当前的系统时间，当点击日历上某一天时可以查看该天是否是已设置的节假日。用户当点击“日志记录”或“节日设置”的时候，系 11 统提示对话框显示“该用户为未登录用户”，点击确定按钮后进入登录界面，输入账号和密码后实现用户登录。 未登录用户在日历主界面或登录界面上点击“用户信息”可以进入用户注册界面，在用户注册界面可以实现用户的注册，可以查看其他已注册用户的基本信息，可以对某用户名进行查找，但是不能删除其他用户或修改其他用户的个人信息，当点击“删除”或“修改”按钮后有错误信息提示。 普通登录用户 用户通过登录模块登录系统后进入日历主界面，可以查看日历信息，可以查看当前的系统时间，当点击日历上某一天时可以查看该天是否是已设置的节假日，可以访问节日设置模块并对节日进行添加和删除。 登录用户可以访问用户日志模块并对日志信息进行添加和删除，当系统时间到达当前登录用户设置的日志提醒时间时，系统自动加载日志提示模块提醒用户，用户可以点击日志提示界面上的“删除日志”按钮从数据库中删除该日志信息。 登录用户可以在日历主界面上点击“用户信息”进入用户注册和信息界面，在用户注册界面可以实现注册其他用户，可以查看其他已注册用户的基本信息，可以修改当前登录用户的基本信息和密码，可以对某用户名进行查找，但是不能删除其他用户或修改其他用户的个人信息。当点击“删除”或选择其他用户后点击“修改”按钮，有错误信息提示。 12 登录用户在日历主界面上点击“用户注销”可以退出当前登录，并连接到用户登录模块。 管理员 管理员除了可以实现登录用户的所有功能外，还有更高的权限，可以对其他用户信息进行修改和删除。 可以对数据库进行直接操作，可以查看其他用户的资料等等。但是管理员不能查看其他注册用户的登录密码和日志信息，因为密码在数据库里是采用的MD5加密，而日志信息也采用了Unicode编码技术，在一定程度上保护了其他注册用户的权益。 13 第二章 高精度大屏幕LED日历时钟 2.1基本结构 本文介绍的时钟制作套件采用目前比较流行的器件和技术，具有精度高、屏幕大、多种显示颜色、程序调试方便等特点。单片机爱好者通过该学习套件可以完成单片机原理、双色LED动态扫描显示方式、12C总线的控制、单片机软件编制方法等的学习，并且具有一定的实用性。它也是学校进行单片机教学的理想教具。下面分别对这些特点进行介绍: ? 本时钟的显示器件选用的是型号为OASIS 1819的1(8英寸。三色高亮LED数码管。它显示的颜色纯正鲜艳，在证券公司的LED大屏中采用较多; ? 单片机选用的是ATMEL公司的51家族新型单片机AT89C51。它内部自带8Kb 的FlashROM、256b 的RAM、双DPTR指针、看门狗、关闭ALE输出等，更重要的是它具备了现代MCU所必备的ISP (在系统编程)功能，不需要将CPU从电路板上取下，也不需要专用编程器， 14 只需轻按电脑键盘，通过套件自带的下载电缆就可将写好的程序下载到单片机中，避免了繁琐的单片机烧写过程，使得调试程序非常方便: ? 时钟芯片选用的是DS12C887,这种实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需程序干预。此外，事实上时钟芯片多数带有锂电池做后备电源，具备永不停止的计时功能;具有可编程方波输出功能，可用做实时测控系统的采样信号等;有的实时时钟芯片内部还带有非易失性RAM，可用来存放需长期保存但有时也变更的数据。LED数码管电子时钟电路采用24小时记时方式，日期和时间用16位数码管显示，采用AT89C51单片机，5V电池供电，只要使用一个按键开关即可进入省电(显示LED数码管)和正常显示两种状态。 2.2工作原理 设计的题目是电子日历的控制。根据设计要求日历显示正常的年、月、日、时、分、秒。要想实现上述功能，就必须将硬件系统和软件系统有机的结合在一起，方可实现我们设计任务中的各项要求。 硬件系统主要有单片机AT89C51、DS12C887、74LS154 等。 AT89C51 主要功能是存储程序、根据程序的内容对各个端口进行判断并做出相应的处理。DS12C887主要的功能是控制年、月、日、时、分、秒的显示效果。 根据设计要求，电子日历要显示年、月、日、时、分、秒就需要 15 16个显示数码管，由于数码管的数量较多，必须采用动态显示扫描的方法。例如07-12-01，首先日分为个位和十位，个位显示到09时，应向日的十位自动进位，即个位清0，十位置1，显示为10，继续累计;当显示为31时，日的十位就应自动向月的个位进位，显示为01，当月显示到09时，月的个位自动向月的十位进位，个位清0，十位置1，即为10，当月至12时，月向年的个位进位，即显示08，同时月、日开始从01月01日继续显示，依次周而复始的循环运行。 2.3发展前景 LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是:亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。 LED显示屏性能超群: 1.发光亮度强，在可视距离内阳光直射屏幕 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面时，显示内容清晰可见. 超级灰度控制 具有1024-4096级灰度控制，显示颜色16.7M以上，色彩清晰逼真，立体感强. 2.静态扫描技术，采用静态锁存扫描方式，大功率驱动，充分保证发光亮度. 3.自动亮度调节 具有自动亮度调节功能，可在不同亮度环境 16 下获得最佳播放效果. 4.全面采用进口大规模集成电路,可靠性大大提高，便于调试维护. 5. 全天候工作，完全适应户外各种恶劣性环境，防腐，防水，防潮，防雷，抗震整体性能强、性价比高、显示性能好，像素筒可采用P10mm、P16mm..等多种规格。 17 第三章 总体方案设计 3.1设计任务 通过制作高精度大屏幕LED日历时钟，认识单片机AT89C51的工作原理，并且熟练的运用已经学习的知识来正确连接电路图，将单片机知识运用于实际生活中。 3.2设计基本思路 根据设计要求日历显示正常的年、月、日、时、分、秒。要想实现上述功能，就必须将硬件系统和软件系统有机的结合在一起，方可实现我们设计任务中的各项要求。 硬件系统主要有单片机AT89C51、DS12C887、74LS154 等。 18 AT89C51 主要功能是存储程序、根据程序的内容对各个端口进行判断并做出相应的处理。DS12C887主要的功能是控制年、月、日、时、分、秒的显示效果。 根据设计要求，电子日历要显示年、月、日、时、分、秒就需要16个显示数码管，由于数码管的数量较多，必须采用动态显示扫描的方法。例如07-12-01，首先日分为个位和十位，个位显示到09时，应向日的十位自动进位，即个位清0，十位置1，显示为10，继续累计;当显示为31时，日的十位就应自动向月的个位进位，显示为01，当月显示到09时，月的个位自动向月的十位进位，个位清0，十位置1，即为10，当月至12时，月向年的个位进位，即显示08，同时月、日开始从01月01日继续显示，依次周而复始的循环运行。 根据按键电路可实现年、月、日、时、分、秒的调整，当K1键按下时，可以调整时间，K2、K3键分别对时间进行加或减，K4键可以切换正常模式与省电模式。 利用单片机将RC复位电路、动态显示电路、电源电路、去抖电路等正确的连接在一起，并通过单片机的编程来实现本次设计任务中的要求。 19 设计电路采用ATMEL的AT89C51芯片来做CPU，用AT89C51的内部EPROM作为程序存储器。显示部分位码的扩展采用74LS154，七段数码管的驱动采用ULN2003A控制部分采用普通独立按键。 在确定系统的大体形式之后，画出系统的总框图如图2.1所示。 LED0LED1LED2LED3aaaabbbbccccddddeeeVCCeffffggggR4R1R2R3dpdpdpdp10K10K10K10K139P10P00238P11P01337K10000P12P02436P13P03535P14P04K2634P15P05733P16P06832K3P17P07Y0AT89C51LED4LED5LED6LED71321Y1INT1P20K41222Y2aaaaINT0P2123A3Y3bbbbP221524Y4ccccT1P2374LS1541425Y5ddddT0P24C126A2Y6eeeeP253127Y7ffffVCCEA/VPP2628Y8ggggP2730μF19A1Y9dpdpdpdpX118Y10Y1X212MHzY11C2910A0Y120000RESETRXD11Y13TXD1730Y14RDALE/P30μF1629Y15C3WRPSENVCC74LS154AT89C5130μFLED8LED9LED10LED11R5aaaa82Kbbbbccccdddde1B1CeeeULN2003Af2B2Cfffg3B3Cgggdp4B4Cdpdpdp5B5C6B6C00007B7CGNDVCCULN2003AVCCVCCLED12LED13LED14LED15AD0VCCaaaaAD1RSTbbbbAD2CSccccDS12C887AD3ASddddAD4NCeeeeAD5NCffffAD6NCggggAD7NCdpdpdpdpSQWNCR/WMOTDSGND0000IRQNCDS12C887 图2.1 系统总框图 系统总体框图包括:单片机、控制电路、复位电路、显示电路、电源部分。 单片机AT89C51芯片的主要功能是:存储程序，对存储程序进行相应的处理从I/O口输出。 复位电路:在单片机上有一个复位引脚RST，在单片机外部用电容和电阻控制RST。 控制电路:是用一个按键控制日历的省电和正常显示。 20 显示电路:主要用于显示日历的结果。 电源电路:采用+5V的直流电源供电。 硬件电路主要包括:时钟芯片、单片机、显示电路、译码器以及电源等几部分。 时钟芯片选择:选用DS12C887实时芯片。 单片机的选择:选用AT89C8051单片机，配备11.0592MHz晶振。P1.0—P1.4作数码管的位选口，P0.0—P0.6作数码管的段选口。 显示电路的选择:采用软件译码器动态显示，共阴极LED数码管。 复位电路的选择:RC复位电路。 译码器的选择:采用4线—16线译码器74LS154。 电源电路的选择:采用直流+5V电源供电。 3.3设计思想 设计电路采用ATMEL的AT89C51芯片来做CPU，用AT89C51的内部EPROM作为程序存储器。显示部分位码的扩展采用74LS154，七段数码管的驱动采用ULN2003A控制部分采用普通独立按键。 单片机AT89C51芯片的主要功能是:存储程序，对存储程序进行相应的处理从I/O口输出。 21 复位电路:在单片机上有一个复位引脚RST，在单片机外部用电容和电阻控制RST。 控制电路:是用一个按键控制日历的省电和正常显示。 显示电路:主要用于显示日历的结果。 电源电路:采用+5V的直流电源供电。 硬件电路主要包括:时钟芯片、单片机、显示电路、译码器以及电源等几部分。 时钟芯片选择:选用DS12C887实时芯片。 单片机的选择:选用AT89C8051单片机，配备11.0592MHz晶振。P1.0—P1.4作数码管的位选口，P0.0—P0.6作数码管的段选口。 显示电路的选择:采用软件译码器动态显示，共阴极LED数码管。 复位电路的选择:RC复位电路。 译码器的选择:采用4线—16线译码器74LS154。 电源电路的选择:采用直流+5V电源供电。 22 第四章 系统元件设计 4.1单片机的选择 单片机实质上是一个芯片，在实际应用中，必须外加各种扩展接口电路、外部设备等相关硬件和软件，才能构成一个单片机系统。尽管各类单片机很多，但无论是从世界范围或是从全国范围来看，使用最为广泛的应属MCS-51单片机。 单片微型计算机市指集成在一个芯片上的微型计算机，也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、基本输入/输出接口电路、定时器/计数器等部件都制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，从而实现微型计算机的基本功能。 89C51单片机是在一块芯片中集成了CPU、存储器、定时器/计数器和多种功能的I/O现等一台计算机所需的基本功能部件。主要包括1个8位CPU、1个片内振荡器及时钟电路、128B RAM、4KB ROM、2个16位定时器计数器、32条可编程的I/O线和一个可编程的全双工串行接口、5个中断源、2个中断优先级套中断结构。其内部结构示 23 意图如图3.1: 图3.1 单片机内部结构示意图 1、中央处理器 CPU是单片机的内部核心部件，是一个8位二进制数的中央处理单元，主要由运算器，控制器和寄存器阵列构成。 2、控制器 控制器是单片机内部各部件按一定时序协调工作的控制核心，是分析和执行指令的部件。控制器主要由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、振荡和定时控制逻辑电路等构成。 3、寄存器阵列 寄存器阵列式单片机内部的临时存储单元或固定用途单元，包括通用寄存器组和专用寄存器组。 4、存储器 程序存储器是可读不可写的，用于存放编号的程序和表格常数。 5、数据存储器是即可读也可写的，用于存放运算的中间结果，进行数据暂存及数据缓冲等。 6、定时器计数器 89C51内部有2个16位可编程定时器计数器，简称为定时器0(T0)和定时器1(T1)，T0和T1在定时器控制寄存器TCON和定时器方式选择寄存器TMOD的控制下，可工作在定时器模式 24 或计数器模式下，每种模式又有不同的工作方式。89C51有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 7、并行输入输出(I/O)口 89C51共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。 89C51单片机内部总线是单总线结构，即数据总线和地址总线是 89C51公用的。 89C51有40条引脚， 与其他51系列单片机引脚是兼容的。 这40条引脚可分为I/O接口线、电源线、控制线、外接晶体线4部分。 89C51单片机为双列直插式封装结构， 如图3.2所示。 139P10P00238P11P01337P12P02436P13P03535P14P04634P15P05733P16P06832P17P07 1321INT1P201222INT0P2123P221524T1P231425T0P2426P253127EA/VPP2628P2719X118X2 910RESETRXD11TXD1730RDALE/P1629WRPSEN 图3.2 89C51引脚分配图 Pin40:电源脚。工作电压为+5V Pin20:接地端 P0口:P0口为一个8位漏极开路的双向I/O口，每脚可以吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写“1”时，被定义为高阻输入， 25 P0口能够用于外部数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位，在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0口输出原码，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时，被内部上拉为高，可用作输出，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口缓冲器可以接收、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。因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流，这就是内部上拉的缘故。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，它利用内部上拉的优势，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，可以接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”时，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口将输处电流(ILL)，这就是上拉的缘故。 P3口也可以作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示: P3.0: RXD (串行输入口) 26 P3.1: TXD (串行输出口) P3.2: (外部中断0) P3.3: (外部中断1) P3.4:T0 (定时/计数器0) P3.5: T1 (定时/计数器1) P3.6: (外部数据存储器写选通线) P3.7: (外部数据存储器读选通线) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号 RST复位输出:当振荡器复位时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 XTAL1:反向振荡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。 振荡器特性 XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出，该反向放大器可以配置为片内振荡器，石英振荡器和陶瓷振荡器均可采用，如果采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不连接，有余的输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉冲没有任何严格的要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 27 4.2 LED配件介绍 4.2.1时钟芯片DS12C887介绍: 本次设计采用实时时钟芯片是DS12C887，这种实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需程序干预。此外，事实上时钟芯片多数带有锂电池做后备电源，具备永不停止的计时功能;具有可编程方波输出功能，可用做实时测控系统的采样信号等;有的实时时钟芯片内部还带有非易失性RAM，可用来存放需长期保存但有时也变更的数据。LED数码管电子时钟电路采用24小时记时方式，日期和时间用16位数码管显示，采用AT89C51单片机，5V电池供电，只要使用一个按键开关即可进入省电(显示LED数码管)和正常显示两种状态。 显示范围:年份可走99年，如2001—2099;日、月正常显示，能识别闰年闰月;时间采用24小时制。 显示格式:日期按照年、月、日排列，如2005年12月20日显示为:05-12-20;时间按时、分、秒排列，如12点30分55秒显示为12-30-55。 显示位数:6位七段LED数码管工作正常和节电显示。 时钟误差:24小时误差3-5秒。 DS12C887时钟芯片采用CMOS技术制成，该芯片带有内部晶体振荡器并内置有锂电池，因此断电后仍可运行十年以上不丢失数据。时间、日历和定闹具有二进制码和BCD码两种形式，并可设定12小时 28 或24小时制式以及Motorola和Intel总线时序。DS12C887内含128字节RAM，其中有10个时钟寄存器、4个控制寄存器和114字节通用RAM，所有RAM单元都具有掉电保护功能，因此可被用作非易失性RAM。DS12C887内部具有定闹中断、周期中断、时钟更新周期、结束中断等，且三个中断源可分别由软件屏蔽。 4.2.2 DS12C887引脚说明及原理 DS12C887管脚图如图3.5所示: MOTVCC NCSQW NCNCDS12C887AD0NC AD1NC AD2IRQ AD3RST AD4DS AD5NC AD6R/W AD7AS GNDCS DS12C887 图3.5 DS12C887管脚排列图 VCC:直流电源+5V电压。当5V电压在正常范围内时数据可读写;当VCC低于4.25V，读写被禁止，计时功能仍继续;当VCC下降到3V以下时，RAM和计数器被切换到内部锂电池。 MOT(模式选择):MOT管脚接到VCC时，选择MOTORLA时序;当接到GFND时。选择INTEL时序。 SQW(方波信号同):SQW管脚能从实时时钟内部15级分频器的13 29 个抽头中选择一个作为输出信号，其输出频率可通过对寄存器A编程改变。 AD0,AD7(双向地址数据复用线):总线接口即MOROROLA微机系列和INTEL微机系列接口。 AS(地址选通输入):用于实现信号分离，在ADALE的下降沿把地址锁入DS12C887。 DS(数据选通或读输入):DSRD客脚有两种操作模式，取决于MOT管脚放的电平，当使用MOTOROLA时序时，DS时一正脉冲，出现在总线周期的后段称为数据选通;在读周期DS指示DS12C887驱动双向总的时刻，在写周期DS的后沿使DS12C887锁存写数据。选择INTEL时序时DS称作(RD)，RD与典型存储器的允许信号(OE)的定义相同。 R/W(读/写输入):R/W管脚也有两种操作模式。选MOTOROLA时序时，R/W是一电平信号，指示当前周期是读或写周期;DSO为高电平时，R/W高电平指示读周期，R/W低电平指示写周期;选INTEL时序，R/W信号是一低电平信号，称为WR。在此模式下，R/W管脚与通用RAM的写允许信号(WE)的含义相同。 CS(片选输入):在访问DS12887的总线周期内，片选信号必须保持为低。 IRQ(中断申请输入):低电平有效，可作微处理的中断输入。没有中断条件满足时，IRQ处于高阻态。IRQ线是漏极开路输入，要求外接上接电阻。 RESET(复位输出):当该脚保持低电平时间大于200ms，保证 30 DS12C887有效复位。 DS12C887内部由振荡电路、分频电路、周期中断/方波选择电路，14字节时钟和控制单元，114字节用户非易失RAM，十进制/二进制累加器，总线接口电路，电源开关写保护单元和内部锂电池等部分组成。Vcc:直流电源+5V电压。当5V电压在正常范围内时，数据可读写，当Vcc低于4。25V，读写被禁止，计时功能仍继续;当Vcc下降到3V以下时，RAM和计时器供电被切换到内部锂电池。 4.2.3 S12C887主要功能简介 (1) 内含一个锂电池，断电后运行十年以上不丢失数据。 (2) 计秒、分、时、天、星期、日、月、年、并有闰年补偿功能。 (3) 二进制数码或BCD码表示时间，日历和定闹。 (4) 12小时或24小时制，12小时时钟模式带有PM和AM指示，有夏令时功能。 (5) Motorola和Intel总线时序选择。 (6) 有128个字节RAM单元与软件接口，其中14个字节作为时钟和控制寄存器，114字节为通用RAM，所有RAM单元数据都具有掉电保护功能。 (7) 可编程方波信号输出。 (8) 中断信号输出(IRQ)和总线兼容、定闹中断、周期性中断、时钟更新周期、结束中断可分别由软件屏蔽，也可分别进行测试。 31 4.3软件设计 软件设计分为:动态扫描、主程序、系统资源分配和软件模块几部分，在此设计中采用定时器来完成动态扫描显示。用定时器T0定20ms的时间间隔，每次定时时间到时就输出一个LED信号，即显示一位。主程序初始化后，就开始进行对DS12C887的读时间;读完后送显示缓冲区，同时并对定时时间进行判断比较。DS12C887的地址由114字节的用户RAM存放。10字节的存放实时时钟时间\日历和定闹RAM及用于控制和状态的4字节特殊寄存器组成，几乎所有的128个字节直接读写。 设计程序有:主程序、读取时间的子程序和显示刷新程序。 主程序框图如图4.1所示: 32 图4.1 主程序框图 主程序如下所示: ORG 000H LJMP START ORG 0030H START: MOV 30H，#0 SETB P1.1 SECOND EQU 2000H MINUNTE EQU 2001H ;时钟芯片寄存器 HOUR EQU 2004H WEEK EQU 2006H ;它们代表秒、分钟、时、 日期 DATE EQU 2007H ;年、月 33 MONTH EQU 2008H YEAR EQU 2009H ;可以改变实际连线，地址也相应改变 TREGA EQU 200AH ;四个控制寄存器 TREGB EQU 200BH TREGC EQU 200CH TREGD EQU 200DH TUPDATE EQU 80H ;如果TREGA.7=1，时钟芯片更新 TBHALT EQU 10000010B ;24/12=1，采用24小时计时制 将TBHALT写入TREGB，停止计时 TBSALT EQU 0000000B ;将TBSTART写入TREGB继续计时 F32K EQU 20H MOV A，#TBHALT ;SET=1，PIE，AIE，UIE，SQWE=0，DM=0 MOVX @DPTR，A ;24/12=1，24HOURS，DSE=0 MOV @DPTR，#TREGD MOV A，#32H ;设置控制寄存器，开晶振。 34 MOV @DPTR，A MOV DPTR，BHALT MOV A， @DPTR MOV @DPTR，A MOV A，@DPTR MOV A，#TBHALT ;开始计时 MOVX @DPTR，A SS1:LCALL TIMEREC JNB P1.4 ，SS1 LCALL DSPLAY LJMP SS1 读取时间子程序框图如图4.2所示: 35 开始 时钟芯片初始化 开晶振并计时 读日期存 判断时间到没, 秒存首址 读月份存 读分存 读年号存 子程序返回 读时存 图4.2 读取时间的子程序框图 读取时间程序如下所示: TIMEREC:PUSH ACC MOV ACC，IE CLR ETO MOVRO，DPL ;将指针存入RO、R1 MOVR1，DPH MOV DPTR ，#TREGA ;如果DS12C887正在更新 则等待 36 TIMEWALT:MOVX A，@A+DPTR JB ACC.7，TIMEWALT ;否则，读取秒数、分钟等 数值 MOV DPTR，#SECOND MOVX A，@A+DPTR MOV R6 ，A MOV DPL ，R3 MOV DPH ，R1 MOVX A，@DPTR ;取出原来的秒数 SUB A， R6 ;如果时间未改变则退出 JNZ GETTIME RET GETTIME: INC RO INC RO ;指向:所指单元 MOV A， @EO CPL A ;将“:”取反，每秒变化 一次 MOV @EO ， A ;以控制亮和灭，形成闪烁 效果 MOV A， R6 ;恢复时间值 MOVX @DPTR ，A INC DPTR 37 MOV R3，DPL MOV R1，DPH MOV DPTR ，#MINUTE ;读取并存储分钟 MOVX A，@DPTR MOV DPL ，R3 MOV DPH，R1 MOVX A， @DPTR，A INC DPTR MOV R3，DPL MOV R1，DPH MOV DPTR，#HOUR ;读取并存储小时 MOVX A， @DPTR MOV DPL，R3 MOVDPH，R1 MOVX @DPTR，A INC DPTR MOV R3，#DPL MOV R1，#DPH MOV DPTR ，#DATA ;读取并存储日期 MOVX A，@DPTR MOV DPL ，R3 MOV DPH ，R1 38 MOVX @DPTR ，A INC DPTR MOV R3 ，#TONTH ;读取并存储月份 MOVX A， @DPTR MOV DPL ，R3 MOV DPH ，R1 MOVX @DPTR ，A INC DPTR MOV R3，DPL MOV R1，DPH INC DPTR，#HOUR ;读取并存储年号 MOVC A，@DPTR MOV DPL ，R3 MOV DPH ，RR1 MOVX @DPTR ，A ;寄存器恢复保护 POP ACC MOV IE，ACC POP ACC RET 显示刷新子程序框图如图4.3所示: 39 开始读日期高位送47 读秒低位送40 读月份低位送48 读秒高位送41 读月份高位送49 读分低位送42 读年号低位送50 读分高位送43 读年号高位送51 读时低位送44 调显示程序 读时高位送45 子程序返回 读日期低位送46 图4.3 显示刷新子程序框图 显示刷新子程序如下所示: MOV 40H ，R3 PUSH ACC DISPLAY: MOV A， RO MOV R6 ，A ;显示指针首址保护，存入 R6 40 INC DPTR ;先将指针指向分钟单元 MOVX A，@DPTR MOV R3，A ;保护寄存器A数据 ANL A， #OFOH SWAP A ;得到小时的十位 MOV @R0 ，A INC R0 ;显示指针加一 MOV A， R3 ANL A， #OFOH ;得到小时的个位 MOV @R0，A ;存入显示缓冲区 INC R0 ;跳过分号的显示单元 INC R0 DEC DPTR MOVX A， @DPTR SWAP A ;得到分钟的十位 MOV @R0，A INC R0 ;显示指针加一 MOV A，R3 ANL A， #OFOH ;得到分的个位 MOV @R0 ，A ;存入显示缓冲区 MOVX @DPTR，A ;A\C 口均为输出，方式0 MOV R4，#1FH ;位选字 41 MOV A，R4 ;送位选字中间变量 MOVX @DPTR，A ;从位选字入(采用共阴接法 全灭) DEC DPTR ;指向PA口 DEC DPTR MOV A，@R0 ;查段码 ADD A，#0DH MOVC A，@A+PC MOVX @DPTR，A ;段选码送PB口 ACALL DLL ;延时一毫秒 INC R0 ;指向显示缓冲区下一单元 MOV A， R4 JNB ACC .0，LD1 ;判断16位显示完 RR A ;未显示完，变为下一位位选字 MOV A，R4 AJMP LDO ;转显示下一位 POP ACC LD1:RET DSGE: DB 3FG，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7D，07H，7FH， 67H，77H，7CH， “ 0”“1”“2”“3”“4”“5”“6”“7”“8”“9” “A”“B” 42 39H，5EH，79H，71H; “C”“D”“E”“F” DL1: MOV R7，#02H ;延时子程序 DL: MOV R6，#OFFH NOP DL6: DJNZ R6，DL6 DJNZ R7，DL RET 43 5.1在Keil中的调试并连接实验箱 1、打开项目 在伟福内调试通过以后，再在Keil中下载到实验箱上进行验证，显现出所要求的效果。而在Keil中也要进行一些参数的设置，首先打开Keil仿真软件，首先要新建一个项目，点菜单Project?New Project，在弹出的对话框中选择保存的路径并输入项目名称“wang”后保存，然后在弹出新的项目窗口中选择参数，其参数的设置如下，由于我们使用的是Atmel公司的芯片，所以要选Atmel后， 点击确定。 2、设置芯片 在弹出的对话框中选择AT89C51这个芯片，点击确定。如图5.4所示: 图5.4 芯片选择 44 3、设置参数值 所设置的参数值如图5.5所示: 图5.5 参数设置 4、设置频率 在Xtal中输入频率为11.0592MHz，然后再选Debug这个标签，选中第二个Use复选框后点击Setting在弹出的对话框中选择Baudrate这一项，设置它的参数为38400。如图5.6所示: 45 图5.6 频率设置 调试结果如下:完成了硬件的设计、制作和软件编程之后，要使系统能够按设计意图正常运行，必须进行系统调试。系统调试包括硬件调试和软件调试两个部分。不过，作为一个单片机系统，其运行是软硬件相结合的，因此，软硬件的调试也是绝对不可能分开的。 程序的调式应一个模块一个模块地进行，单独调试各功能子程序，检验程序是否能够实现预期的功能，接口电路的控制是否正常等;最后逐步将各个子程序连接起来总调。联调需要注意的是，各程序模块间能否正确传递参数，特别要注意各子程序的现场保护与恢复。调试的基本步骤如下: 将所要调试的程序输入道伟福6000中，然后进行编译，根据系统的提示查找原因将出错的地方调整正确，例如:有的时标号未定义，有的时少标点符号等。最后以ASM扩展名保存。 将在伟福中调试好的程序方入keil内，将单片机实验相与计算 46 机连接，然后在keil中进行编译程序，运行程序，根据单片机所显示的结果分析程序，修改程序直到程序正常。 根据设计要求，模拟日历要显示年、月、日就需要6个显示数码管，如(07年05月01日即显示为07-05-01)，由于数码管的数量较多，必须采用动态显示扫描的方法。例如07-05-01，首先日分为个位和十位，个位显示到09时，应向日的十位自动进位，即个位清0，十位置1，显示为10，继续累计;当显示为31时，日的十位就应自动向月的个位进位，显示为06，当月显示到09时，月的个位自动向月的十位进位，个位清0，十位置1，即为10，当月至12时，月向年的个位进位，即显示08，同时月、日开始从01月01日继续显示，依次周而复始的循环运行。 47 总结 在本次毕业设计中，我在彭老师的帮助下，系统地学习了单片机和Keil 51集成开发环境、RS-48串口通信技术以及应用程序编制等方面的知识。本次设计可以说是软硬结合，又以硬件为主。但由于实际工作的需要以及个人的爱好，我还涉足了一些软件编制的工作。 当今科技发展迅速，单片机嵌入式开发有着光明的前景。由于单片机经济实用、开发简便等特点依然在工业控制、家电等领域占据了广泛的市场。所以我选择这样的毕业设计课题，并且能通过此次设计来提高自己软件编制和硬件电路设计的能力。在我完成这次毕业设计的过程中，当看到自己将专业知识用于解决实际的问题时，那份成就感和喜悦感是难以形容的。但是，在实际的编程以及调试程序过程中，我发现自己所应该学的太多太多。光靠自己在书本上所学过的这点知识是远远不够的，真正地认识到了工作就是学习的道理。 回首毕业设计这段日子，虽然过的很紧张，但我却感到很充实。由于在本次设计中让我遇到不少的我们学习中没有接触到的东西，所以毕业设计的任务十分紧迫。通过对本系统的设计，我学习到了硬件开发和软件开发的基本流程并有了一定的驾御此开发过程的能力。编程的过程中，虽然不乏辛苦，但更多的是程序调试成功后的喜悦。 总之，这次毕业设计对我来说是一次比较全面的、富有创造性和探索性的锻炼，完成了我选题时的心愿。同时，彭老师无私的敬业精神以及同学们的热情帮助也令我深有感触，对于我今后的学习将是受益无穷的～ 48 参考文献 [1] 吴金戎.《8051单片机实践及应用》.北京.清华大学出版社， 2002 [2] 张振荣.《MCS-51单片机原理及实用技术》.北京.机械工业出版社，2000 [3] 先锋工作室.《单片机程序设计实例》.北京.清华大学出版社，2002 [4] 陈明荧.《8051单片机课程设计实训教材》.北京.清华大学出版社，2003 [5] 陈立国.陈宇等.《单片机原理及应用》.北京.机械工业出版社，2001 [6] 李全利.《单片机原理及应用技术》.北京.高等教育出版社，2001 [7] 朱家建.《单片机于可编程控制器》.北京.高等教育出版社，1998 内部资料， 请勿外传～ 49 内部资料， 请勿外传～ 50 内部资料， 请勿外传～ 51