數(shù)字時(shí)鐘畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著生活節(jié)奏的加快，人們時(shí)間觀念的加強(qiáng)，時(shí)鐘已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，而如何在時(shí)鐘的基礎(chǔ)上，根據(jù)人們生活的需要增加相應(yīng)的功能以方便人們的生活，成為時(shí)鐘設(shè)計(jì)方面的重點(diǎn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)原理，以單片機(jī)芯片STC89C52作為核心控制器，通過(guò)硬件電路的制作以及軟件程序的

2、編制，設(shè)計(jì)了基于數(shù)字時(shí)鐘的可定時(shí)報(bào)警并向手機(jī)發(fā)送短信的巡檢定時(shí)器。其中時(shí)鐘系統(tǒng)主要由時(shí)鐘模塊、液晶顯示模塊、鍵盤控制模塊以及報(bào)警模塊組成。系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單清晰的操作界面，能在+5V直流電源下正常工作。能夠準(zhǔn)確顯示日期和時(shí)間（顯示格式為年、月、日、時(shí)、分、秒；24小時(shí)制），可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整。具有鬧鐘時(shí)間設(shè)置、鬧鐘開/關(guān)、止鬧功能。而定時(shí)向手機(jī)發(fā)送短信的部分則是基于單片機(jī)的GSM短信收發(fā)系統(tǒng)。</p><p>　　關(guān)鍵

3、詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；數(shù)字時(shí)鐘；巡檢；定時(shí)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the accelerated pace of life,with people’s concept of time to strengthen,the clock has become an integral part of daily life,a

4、nd how to increase,according to the needs of people’s lives on the basis of the clock,the corresponding functions to facilitate people’s lives becomes what the clock design focuses on.</p><p>　　Based on prin

5、ciples of single-chip computer,using chip STC89C52 as the core controller,the paper shows a design of a polling timer based on the design of the digital clock timing alarm.The design can realize the function of sending S

6、MS to mobile phone. The clock system is mainly composed of a clock module, LCD display module, keyboard control module and a warning module. The system has a simple and clear user interface, and it can be in the +5V DC p

7、ower supply to work. Also it can be able to acc</p><p>　　Key words: Single chip microcomputer;digital clock; On-site inspection;Timing</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b&g

8、t;　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題研究背景及意義1</p><p>　　1.2 數(shù)字時(shí)鐘的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排3</p><p>　　第2章 總體方案論證與設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)要求4</p>

9、<p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)方案5</p><p>　　2.3 各功能模塊方案選擇5</p><p>　　2.4 本章小結(jié)7</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.2 LCD顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)11</p>

10、;<p>　　3.3 時(shí)鐘系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.4 鍵盤控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.5 報(bào)警系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.6 手機(jī)傳送短信系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.7 串行通信接口系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.8 本章

11、小結(jié)20</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.1 主程序的設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.2 時(shí)鐘電路程序的設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.3 LCD顯示電路程序的設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.4 按鍵電路程序的設(shè)計(jì)27</p><p>　　

12、4.5 報(bào)警電路程序的設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.6 定時(shí)向手機(jī)發(fā)送短信電路程序的設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.7 本章小結(jié)30</p><p>　　第5章 系統(tǒng)調(diào)試31</p><p>　　5.1 系統(tǒng)調(diào)試環(huán)境31</p><p>　　5.2 軟件調(diào)試31</p><p>

13、;　　5.3 硬件調(diào)試32</p><p>　　5.4 調(diào)試結(jié)果33</p><p>　　5.5 本章小結(jié)34</p><p><b>　　結(jié) 論35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　致 謝37<

14、;/b></p><p>　　附錄1 程序清單38</p><p>　　附錄2 電路原理圖47</p><p>　　附錄3 實(shí)物圖48</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究背景及意義</p><p>　　數(shù)字時(shí)鐘

15、顯示的計(jì)時(shí)裝置，廣泛用于個(gè)人家庭、車站、碼頭辦公室等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵罚捎跀?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式指針式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此

16、，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。</p><p>　　在數(shù)字時(shí)鐘的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種巡檢定時(shí)器，突破了每次定時(shí)一次就只提醒一次的鬧鈴的功能，可以實(shí)現(xiàn)只預(yù)設(shè)一次時(shí)間就起到每隔特定時(shí)間提醒的作用。間隔的時(shí)間可以通過(guò)按鍵來(lái)設(shè)定，在預(yù)設(shè)的時(shí)間點(diǎn)上報(bào)警并向手機(jī)發(fā)送短信告訴人們時(shí)間。將巡檢定時(shí)器應(yīng)用于工廠中，給工作人員帶來(lái)了很大的方便。</p><p>　　1.2 數(shù)字時(shí)鐘的發(fā)展現(xiàn)狀<

17、/p><p>　　現(xiàn)今，高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英表、石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高、穩(wěn)定性好、使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用LCD顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)，分，秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)和分的校對(duì)，片選的靈活性好[1]。</p><p>　　時(shí)鐘電路在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

18、中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要用在對(duì)時(shí)間精度要求不高的場(chǎng)合；二是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對(duì)時(shí)間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時(shí)鐘

19、芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以滿足高精度的要求。近些年，隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)數(shù)字鬧鐘的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的時(shí)鐘不能滿足人們的需求。多功能數(shù)字鬧鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化，有電子鬧鐘、數(shù)字鬧鐘等等[2]。</p><p>　　數(shù)字時(shí)鐘的發(fā)展現(xiàn)狀：</p><p>　　一、基于微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)</p><p>

20、;　　計(jì)時(shí)單元由定時(shí)／計(jì)數(shù)器8253的通道0來(lái)實(shí)現(xiàn)。定時(shí)采用硬件計(jì)數(shù)和軟件技術(shù)相結(jié)合的方式，即通過(guò)8253產(chǎn)生一定的定時(shí)時(shí)間，然后再利用軟件進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)24小時(shí)制定時(shí)。8253定時(shí)時(shí)間到了之后產(chǎn)生中斷信號(hào)，8253在中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、鈔的累加。時(shí)間顯示采用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的6個(gè)LED數(shù)碼管分別顯示時(shí)、分、秒，采用動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)。校時(shí)和鬧鈴定時(shí)通過(guò)鍵盤電路和單脈沖產(chǎn)生單元來(lái)輸入。按鍵包括校時(shí)鍵、鬧鐘定時(shí)鍵、加1鍵、減1鍵等。報(bào)警

21、聲響用蜂鳴器產(chǎn)生，將蜂鳴器接8253的一個(gè)端口，通過(guò)輸出電平的高低來(lái)控制蜂鳴器的發(fā)聲。</p><p>　　二、基于VHDL的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)</p><p>　　基于VHDL語(yǔ)言，用Top_Down的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　用CN6無(wú)進(jìn)位六進(jìn)制計(jì)數(shù)器選擇數(shù)碼管的亮滅以及對(duì)應(yīng)的數(shù)、循環(huán)掃描顯示，用SEL61六選一選擇器選擇給定的信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)送到七段碼譯碼

22、器。K4模塊進(jìn)行復(fù)位，設(shè)置小時(shí)和分、輸出整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號(hào)和時(shí)、分、秒信號(hào)。</p><p>　　三、基于單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)</p><p>　　基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)是模塊化設(shè)計(jì)，以單片機(jī)做主控制模塊，控制時(shí)鐘芯片、溫度傳感器芯片等，又將數(shù)據(jù)控制輸出到顯示模塊。</p><p>　　基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)具有顯示準(zhǔn)確、直觀、易于調(diào)整等特點(diǎn)。單片機(jī)自誕生以來(lái)給全世界人

23、類的生活和工作起到了劇烈的變化，通過(guò)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)單片機(jī)的原理和功能有個(gè)比較系統(tǒng)和全面的掌握。</p><p>　　單片機(jī)指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入

24、輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上[3]。</p><p>　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，錄象機(jī)、攝象機(jī)，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算

25、機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)在多功能數(shù)字鐘中的應(yīng)用已是非常普遍的，人們對(duì)數(shù)字鐘的功能及工作順序都非常熟悉。但是卻很少知道它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理。由單片機(jī)作為數(shù)字鐘的核心控制器，可以通過(guò)它的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，將其時(shí)間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)輸出，利用顯示器顯示出來(lái)。通過(guò)鍵盤可以進(jìn)行定時(shí)、校時(shí)功能。輸出設(shè)備顯示器可以用液晶顯示技術(shù)和數(shù)碼管顯示技術(shù)。</p><p>　　單片機(jī)在多功能數(shù)字鬧鐘中的應(yīng)用已是

26、越來(lái)越普遍，人們對(duì)數(shù)字鬧鐘的功能及工作順序都非常熟悉。但是卻很少知道它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理。由單片機(jī)作為數(shù)字鬧鐘的核心控制器，可以通過(guò)它的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，將其時(shí)間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)輸出，利用顯示器顯示出來(lái)，與此同時(shí)，還可以設(shè)定時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的時(shí)間時(shí)，在LCD上可以顯示的溫度，通過(guò)鍵盤可以進(jìn)行定時(shí)、校時(shí)功能。輸出設(shè)備顯示器用液晶顯示技術(shù)[4]。</p><p>　　1.3 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 <

27、;/p><p>　　本次在數(shù)字時(shí)鐘的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種巡檢定時(shí)器，突破了每次定時(shí)一次就只提醒一次的鬧鈴的功能，可以實(shí)現(xiàn)只預(yù)設(shè)一次時(shí)間就起到每隔特定時(shí)間提醒的作用。本次的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)中由單片機(jī)AT89S52芯片和LCD為核心，輔以必要的電路，如調(diào)時(shí)按鍵、蜂鳴器等。實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)單元的有效控制，本文分五章對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，各章節(jié)安排如下：</p><p>　　第1章 簡(jiǎn)要介紹了數(shù)字時(shí)鐘的發(fā)展現(xiàn)狀

28、，提出了研究課題，介紹了論文的章節(jié)安排。</p><p>　　第2章 本章給出了總體方案的論證與設(shè)計(jì)，其中提出了設(shè)計(jì)要求，給出方案的比較并最終確定了方案。</p><p>　　第3章 本章主要是對(duì)巡檢定時(shí)器各個(gè)功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。并且分別闡述了各個(gè)功能模塊的工作原理、具體工作過(guò)程以及硬件連接。</p><p>　　第4章 本章主要研究了在電路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件程序

29、，說(shuō)明程序運(yùn)行過(guò)程，給出各個(gè)功能模塊應(yīng)用程序的流程圖以及源程序。</p><p>　　第5章 本章主要介紹數(shù)字時(shí)鐘的調(diào)試，包括調(diào)試環(huán)境、硬件制作和軟件調(diào)試過(guò)程，給出了調(diào)試軟件的成功運(yùn)行結(jié)果。</p><p>　　第2章 總體方案論證與設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　本系統(tǒng)采

30、用單片機(jī)STC89C52為L(zhǎng)CD顯示屏的控制核心，基本要求是設(shè)計(jì)鍵盤電路，用按鍵完成系統(tǒng)信息的輸入，用三個(gè)按鍵分別實(shí)現(xiàn)調(diào)整，按鍵加和按鍵減的功能；顯示電路擬采用LCD液晶顯示；要求顯示屏可以顯示兩個(gè)界面：一個(gè)界面顯示實(shí)時(shí)日期和時(shí)間，另一個(gè)界面顯示鬧鐘時(shí)間和設(shè)定鬧鐘響起的間隔時(shí)間。有定時(shí)報(bào)警系統(tǒng)，用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)，預(yù)計(jì)響聲持續(xù)一分鐘；有定時(shí)向手機(jī)傳送短信系統(tǒng)。</p><p>　　在數(shù)字時(shí)鐘的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種巡檢定時(shí)器，

31、突破了每次定時(shí)一次就只提醒一次的鬧鈴的功能，可以實(shí)現(xiàn)只預(yù)設(shè)一次時(shí)間就起到每隔特定時(shí)間提醒的作用。間隔的時(shí)間可以通過(guò)按鍵來(lái)設(shè)定，在預(yù)設(shè)的時(shí)間點(diǎn)上報(bào)警并向手機(jī)發(fā)送短信告訴人們時(shí)間。將巡檢定時(shí)器應(yīng)用于工廠中，給工作人員帶來(lái)了很大的方便。其中巡檢定時(shí)器的功能有：</p><p>　　本設(shè)計(jì)時(shí)鐘能用LCD顯示年、月份、日期、小時(shí)（24小時(shí)制）、分鐘、秒，能對(duì)各位進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p>　　(1)

32、本設(shè)計(jì)有2種顯示模式，分別是顯示模式和調(diào)整模式，并且有兩個(gè)界面，分別是時(shí)間、日期界面和鬧鐘界面。</p><p>　　(2)用戶可以設(shè)置電子時(shí)鐘的時(shí)間。設(shè)置時(shí)間時(shí)必須先單擊模式選擇按鈕，進(jìn)入調(diào)整時(shí)間模式，選擇相應(yīng)的調(diào)節(jié)位，然后再單擊調(diào)整時(shí)間加減按鈕，使其調(diào)節(jié)為正確的時(shí)間。</p><p>　　(3)單擊調(diào)整時(shí)間的加按鈕時(shí)，數(shù)字時(shí)鐘的分或者秒會(huì)一直往上增加，當(dāng)增加到59就會(huì)循環(huán)到0，數(shù)字時(shí)鐘

33、的時(shí)會(huì)增加到23就會(huì)循環(huán)到0，數(shù)字時(shí)鐘的月也是增加到12循環(huán)至0，但日就不一樣了，它會(huì)由月來(lái)決定增加到的最高數(shù)值，其數(shù)值遵循現(xiàn)實(shí)的值。當(dāng)單擊調(diào)整時(shí)間的減按鈕時(shí)，與增剛好相反，減為0時(shí)，循環(huán)到相應(yīng)數(shù)值最高位去。</p><p>　　(4)鬧鈴響起時(shí)可通過(guò)按下加按鈕停止響鈴，減按鈕使鬧鈴重新開始響起。</p><p>　　(5)進(jìn)入調(diào)整模式后，在預(yù)設(shè)鬧鐘的時(shí)間后再按一次調(diào)整按鍵可以調(diào)整鬧鐘響起

34、的間隔時(shí)間，實(shí)現(xiàn)巡檢定時(shí)的作用：定時(shí)響鈴和發(fā)送短信。</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　綜合上述要求系統(tǒng)主要包括LCD顯示系統(tǒng)模塊、時(shí)間采集系統(tǒng)模塊、按鍵控制系統(tǒng)模塊、報(bào)警系統(tǒng)模塊、手機(jī)發(fā)送短信模塊，其中手機(jī)發(fā)送短信模塊又是由TC35i模塊和GSM網(wǎng)絡(luò)組成的。系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。下面對(duì)各模塊的設(shè)計(jì)逐一進(jìn)行論證比較。</p><p>　

35、　圖2-1總體硬件組成框圖</p><p>　　2.3 各功能模塊方案選擇</p><p>　　2.3.1 LCD顯示系統(tǒng)模塊</p><p>　　方案一：用液晶12864顯示。用可以顯示漢字的12864液晶顯示器可以增加顯示信息的可讀性，讓人看起來(lái)會(huì)很方便。但是價(jià)格高些。</p><p>　　方案二：用液晶1602顯示。用1602液晶雖然顯

36、示數(shù)據(jù)有限，但對(duì)于本次的設(shè)計(jì)顯示是足夠的且顯示數(shù)據(jù)的可讀性好，價(jià)格便宜。</p><p>　　比較以上兩種方案，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用方案二。</p><p>　　2.3.2 時(shí)鐘采集系統(tǒng)模塊</p><p>　　方案一：通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，用軟件實(shí)現(xiàn)，直接用單片機(jī)的定時(shí)器編程以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘；雖然用軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘硬件線路簡(jiǎn)單，但是程序運(yùn)行的每一步都需要時(shí)間，多一步或少

37、一步程序都會(huì)影響記時(shí)的準(zhǔn)確度，對(duì)定時(shí)器定時(shí)也不是十分準(zhǔn)確，時(shí)鐘精度很低，對(duì)于我們實(shí)現(xiàn)所需要的功能造成軟件編程非常復(fù)雜。</p><p>　　方案二：用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的記時(shí)，再把時(shí)間數(shù)據(jù)送入單片機(jī)，由單片機(jī)控制顯示。用專用時(shí)鐘芯片硬件成本相對(duì)較高，但它的精度很高，軟件編程很簡(jiǎn)單。</p><p>　　比較以上兩種方案，方案二有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此選擇方案二。</p><

38、;p>　　2.3.3 按鍵控制系統(tǒng)模塊</p><p>　　方案一：購(gòu)買集成鍵盤，采用矩陣形式連接。集成美觀，與單片機(jī)的接口少，但是它的成本比較高。</p><p>　　方案二：購(gòu)買單個(gè)復(fù)位開關(guān)做成鍵盤。單片機(jī)的IO口對(duì)于我們的設(shè)計(jì)綽綽有余。</p><p>　　比較以上兩種方案，我們選用價(jià)格便宜的單個(gè)復(fù)位開關(guān)做成鍵盤。因此選擇方案二。</p>

39、<p>　　2.3.4 報(bào)警系統(tǒng)模塊</p><p>　　方案一：語(yǔ)音報(bào)警，電路復(fù)雜。</p><p>　　方案二：采用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)用聲音報(bào)警。價(jià)格便宜，電路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　比較以上兩種方案，我們選用價(jià)格便宜的蜂鳴器實(shí)現(xiàn)用聲音報(bào)警。因此選擇方案二。</p><p>　　2.3.5 手機(jī)短信發(fā)送系統(tǒng)模塊</p

40、><p>　　方案一：通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送短消息，使用該方法不需要附加的硬件，但是需要到電信部門申請(qǐng)網(wǎng)關(guān)，比較適用于一些大型的網(wǎng)絡(luò)通訊公司開發(fā)，目前華為、中興等公司就做的這方面的工作，并且還有相應(yīng)的開發(fā)包供開發(fā)人員使用。</p><p>　　方案二：通過(guò)一些網(wǎng)站上提供的短信發(fā)送功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如新浪網(wǎng)、網(wǎng)易都提供這方面的服務(wù)，這種方法是這三種方法中實(shí)現(xiàn)起來(lái)最簡(jiǎn)單，所需資源最少的，但是對(duì)于網(wǎng)站的依賴性

41、太強(qiáng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴同樣無(wú)法避免,不適用于項(xiàng)目開發(fā)。</p><p>　　方案三：在電腦或單片要上通過(guò)GSM MODEM向手機(jī)發(fā)送中文短消息，這是目前比較適合于小項(xiàng)目開發(fā)的一種方法，所需硬件包括一款手機(jī)，提供GSM MODEM，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)線或是紅外線適配器。該方法編碼簡(jiǎn)單，只需對(duì)AT指令和串口編程比較熟悉就可以實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)硬件需求不高，并能自動(dòng)收發(fā)短消息。</p><p>　　比較以上三

42、種方案，選擇方案三。</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章給出了各個(gè)模塊的方案論證，比較與選擇。經(jīng)過(guò)多方比較，我們最終確定出各個(gè)模塊的最佳方案。液晶顯示采用LCD1602，時(shí)鐘采集系統(tǒng)采用專用芯片DS1302來(lái)實(shí)現(xiàn)，按鍵用復(fù)位開關(guān)實(shí)現(xiàn)，報(bào)警系統(tǒng)用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)，手機(jī)短信發(fā)送系統(tǒng)則利用TC35i模塊和GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。如圖2-2所示。

43、</p><p>　　圖2-2 模塊選擇形式方框圖</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　為使該模塊化LCD顯示屏控制系統(tǒng)具有更加方便和靈活性，我們對(duì)系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計(jì)。硬件電路包括LCD顯示模塊、時(shí)間采集系統(tǒng)模塊、按鍵控制系統(tǒng)模塊、報(bào)警系統(tǒng)模塊、手機(jī)發(fā)送短信系統(tǒng)模塊、串口下載程序模塊。</p><p>　　3.1

44、 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1 單片機(jī)芯片選擇</p><p>　　單片機(jī)采用52系列單片機(jī)。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Fl

45、ash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高

46、運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選[5]。 </p><p>　　3.1.2 單片機(jī)管腳說(shuō)明</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。 </b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，每

47、腳可吸收8TTL門流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 </p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外

48、部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

49、進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 </p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出

50、電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 </p><p>　　P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口。</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 </p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 </p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖

51、存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX、MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁

52、止，置位無(wú)效。 </p><p>　　PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 </p><p>　　EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），</p><p>　　不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式

53、1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 </p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出[6]。</p><p>　　3.1.3 單片機(jī)的最小系統(tǒng)</p><

54、p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由復(fù)位電路、晶振電路、電源等幾部分組成。</p><p><b>　　(1)復(fù)位電路</b></p><p>　　復(fù)位電路有兩種方式：上電復(fù)位和按鈕復(fù)位，我們采用上電和按鍵復(fù)位方式。如圖3-1所示： </p><p><b>　　圖3-1 復(fù)位電路</b></p><

55、p><b>　　(2)晶振電路 </b></p><p>　　晶振電路原理圖如3-2：選取原則：電容選取30pF，晶振為12MHz。如圖3-2所示：</p><p><b>　　圖3-2 晶振電路</b></p><p><b>　　(3)電源</b></p><p>　

56、　AT89S52單片機(jī)的供電電源是5V的直流電。用USB口實(shí)現(xiàn)。如圖表3-3所示。USB引腳如表3-3所示。</p><p>　　圖3-3 電源電路 </p><p>　　表3-1 USB引腳介紹</p><p>　　(4)EA非/Vpp腳</p><p>　　我們沒(méi)有用外部擴(kuò)展ROM，因此EA非/Vpp為高電平，即接+5V電源。</p

57、><p>　　3.2 LCD顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 LCD1602簡(jiǎn)介 </p><p>　　工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符（16列2行）。注：為了表示的方便，后文皆以1表示高電平，0表示低電平。 </p><p>　　1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型

58、液晶模塊它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形 （用自定義CGRAM，顯示效果也不好）1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2，即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 </p><p>　　目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是

59、完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。藍(lán)底白字，標(biāo)準(zhǔn)型16X2液晶顯示字符模塊（背光/藍(lán)屏）。</p><p>　　1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：V0為液晶顯示

60、器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高

61、電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：背光電源正極。</p><p>　　第16腳：背光電源負(fù)極。</p><p

62、>　　1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A” 。</p><p>　　3.2.3 液晶顯示電路</p><p&g

63、t;　　設(shè)計(jì)中采用 LCD1602液晶顯示。1602的4腳與單片機(jī)的P1.0相連，5腳接地，6腳與單片機(jī)的P1.1相連。7~14腳與單片機(jī)的 P0口相連。1、16號(hào)腳接地，2號(hào)腳接電源，15號(hào)腳背光燈與電源相連。3號(hào)腳是對(duì)比度（亮度）調(diào)整，這里要用一個(gè)滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)整亮度，這里我們?nèi)‰娢黄鞔笮?0K。LCD1602顯示電路如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 LCD驅(qū)動(dòng)電路原理圖</p>

64、<p>　　3.3 時(shí)鐘系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 時(shí)鐘芯片選擇</p><p>　　我們采用具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302。它可以對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。它采用主電源和備用電源雙電源供電。它的工作電壓范圍2.0－5.5V，在2.2V時(shí)，小于300mA。它內(nèi)部含有31個(gè)字節(jié)的靜態(tài)RAM，可提供用戶訪問(wèn)。

65、</p><p>　　DS1302可以對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，可以達(dá)到我們?cè)O(shè)計(jì)的基本要求。內(nèi)部的寄存器為我們調(diào)時(shí)，鬧鐘定時(shí)提供了寄存空間。備用用電源也實(shí)現(xiàn)了當(dāng)系統(tǒng)斷電后，時(shí)鐘仍然可以保持。而且它是串行接口，與單片機(jī)通信所需要的接口少。不像DS12887等芯片并行通信需要很多IO口。</p><p>　　3.3.2 DS1302管腳及寄存器說(shuō)明</p><p&g

66、t;　　(1)DS1302的引腳排列 </p><p>　　Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。</p><p>　　當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。因此，我們Vcc1用3V的紐扣電池作為備用電源，Vcc2

67、用系統(tǒng)電源作為主電源。 X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。 RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，

68、在Vcc≥2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。 SCLK為時(shí)鐘輸入端。</p><p>　　(2)DS1302的寄存器說(shuō)明 </p><p>　　DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄

69、存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。 </p><p>　　3.3.3

70、 DS1302時(shí)鐘電路</p><p>　　DS1302與單片機(jī)的連接僅需3條線：時(shí)鐘線SCLK、數(shù)據(jù)線I/O和復(fù)位線RST。時(shí)鐘線SCLK與P1.4相連，數(shù)據(jù)線I/O與P1.3相連，復(fù)位線RST與P1.2相連。由于DS1302是靠涓細(xì)電流充電來(lái)實(shí)現(xiàn)串行輸入輸出的，因此，在SCLK、I/O、RST線上要加上拉電阻，其中，它們的電流應(yīng)該在500u－1mA之間，若電源為5V，則R約為5K，因此，我們的電阻R=4.7K

71、。</p><p>　　在單電源與電池供電系統(tǒng)中，Vcc1提供低電源并提供低功率的備用電源。Vcc2提供高電源作為芯片供電的主電源。因此，這里Vcc1用3V紐扣電池，Vcc2用5V的系統(tǒng)電源。</p><p>　　晶振為32.768KHz接入X1、X2引腳。DS1302時(shí)鐘電路如圖3-5所示：</p><p><b>　　圖3-5 時(shí)鐘電路</b&g

72、t;</p><p>　　3.4 鍵盤控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　按鍵需要3個(gè)，分別實(shí)現(xiàn)為時(shí)間調(diào)整、時(shí)間的加、時(shí)間的減三個(gè)功能。用單片機(jī)的3個(gè)I/O口接收控制信號(hào)，3個(gè)按鍵的一端與地相連，另一端分別與P2.0、P2.1、P2.2相連。這時(shí)當(dāng)按鍵按下就輸入低電平。其中按下K1set鍵后，系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)整模式，即可對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒、鬧鐘定時(shí)時(shí)間及響鈴間隔時(shí)間進(jìn)行設(shè)定。K2up和K

73、3down鍵分別是可實(shí)現(xiàn)進(jìn)入調(diào)整狀態(tài)后的加操作和減操作。另外，在鬧鐘響起時(shí)，按下K2up可使鬧鐘停止，再按下K3down則可使鬧鐘重新開始響起。其電路圖如圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 鍵盤控制電路</p><p>　　3.5 報(bào)警系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　報(bào)警電路設(shè)計(jì)原理：用一個(gè)三極管，平時(shí)導(dǎo)通，短接基極和發(fā)射極該管截止蜂鳴器不響，一旦斷開，

74、三極管導(dǎo)通蜂鳴器鳴響。蜂鳴器與單片機(jī)的連接僅需1條線，與單片機(jī)的P3.5口相連。電路圖如圖3-7所示。</p><p><b>　　圖3-7 報(bào)警電路</b></p><p>　　3.6 手機(jī)傳送短信系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)和GSM模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)手機(jī)短信的傳送。GSM(Global System for Mobile

75、 communication)系統(tǒng)是目前基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通訊體制中比較成熟、完善、應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)。目前已建成的覆蓋全國(guó)的GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，是我國(guó)公眾移動(dòng)通信網(wǎng)的主要方式。基于GSM的短信息服務(wù)，是一種信息在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)寄的過(guò)程。由于公眾GSM網(wǎng)絡(luò)在是一種在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上傳送簡(jiǎn)短信息的無(wú)線應(yīng)用全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，建立上述系統(tǒng)不須再組建專用通信網(wǎng)絡(luò)，所以具有實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)功能的短信應(yīng)用將得到迅速普及。</p

76、><p>　　目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開始使用的GSM模塊有Falcom的A2D系列、Wavecome的WMO2系列、西門子的TC35系列、愛立信的DM10/DM20系列、中興的ZXGM18系列等，而且這些模塊的功能、用法差別不大。其中西門子的TC35系列模塊性價(jià)比很高，并且已經(jīng)有國(guó)內(nèi)的無(wú)線電設(shè)備入網(wǎng)證[7]。所以本設(shè)計(jì)選用的是西門子TC35系列的TC35i。這是西門子推出的最新的無(wú)線模塊，功能上與TC35兼容，設(shè)計(jì)緊湊，大大

77、縮小了用戶產(chǎn)品的體積。TC35i與GSM2/2+兼容、雙頻（GSM900/GSM1800）、RS232數(shù)據(jù)口、符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705，且易于升級(jí)為GPRS模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.6.1 TC35i模塊簡(jiǎn)介</p><p>

78、;　　TC35i新版西門子工業(yè)GSM模塊是一個(gè)支持中文短信息的工業(yè)級(jí)GSM模塊,工作在EGSM900和GSM1800雙頻段，電源范圍為直流3.3～4.8V，電流消耗休眠狀態(tài)為3.5mA，空閑狀態(tài)為25mA，發(fā)射狀態(tài)為300mA(平均)，2.5A峰值；可傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào), 功耗在EGSM900(4類)和GSM1800(1類)分別為2W和1W，通過(guò)接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。SIM電壓為3V/1.8V，TC35i的

79、數(shù)據(jù)接口(CMOS電平)通過(guò)AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，可選波特率為300b/s～115kb/s，自動(dòng)波特率為1.2kb/s～115kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short Message Service,短消息)，可通過(guò)AT命令或關(guān)斷信號(hào)實(shí)現(xiàn)重啟和故障恢復(fù)，資料如下：     TC35i由供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口等6部分組成。作為TC35i的核心基

80、帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有模擬和數(shù)字功能。 TC35i硬件設(shè)計(jì)：TC35i模塊有40個(gè)引腳，通過(guò)一個(gè)ZIF(Z</p><p>　　3.6.2 SIM卡</p><p>　　用戶識(shí)別模塊（SIM），SIM卡上包含了所有的用戶信息。TC35i使用外接式SIM卡，ZIF連接器上有6個(gè)引腳作為SIM卡的接口，SIM卡上也有6個(gè)引腳分別與它

81、們相對(duì)應(yīng)，如圖3-8所示：</p><p>　　圖3-8 SIM卡引腳圖</p><p>　　與TC35i模塊的引腳連接方式見圖3-9。但是SIM卡不能真焊到電路板上，應(yīng)該需要一個(gè)SIM卡座，這里我們用一個(gè)8個(gè)引腳的SIM卡座。</p><p>　　圖3-9 手機(jī)發(fā)送短信電路</p><p>　　3.7 串行通信接口系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</

82、p><p>　　MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5v單電源供電。它可以將TTL電平轉(zhuǎn)換成和電腦串口匹配的電壓。DB9通過(guò)下載線纜于電腦連接，可以將程序下載到單片機(jī)上。MAX232芯片的11腳和12腳分別接單片機(jī)的P3.1和P3.0口，電路圖如圖3-10所示。</p><p>　　MAX232內(nèi)部有兩個(gè)電荷泵，將+5V 轉(zhuǎn)換為±

83、10V (空載)，為RS-232驅(qū)動(dòng)器提供工作電壓。第一個(gè)轉(zhuǎn)換器利用電容C1 將+5V輸入加倍，得到V+ 輸出端C3上的+10V；第二個(gè)轉(zhuǎn)換器利用電容C2將+10V轉(zhuǎn)換為V-輸出端C4上的-10V。可以從+10V (V+)和-10V (V-)輸出端獲取少量的電源功率，為外部電路供電；當(dāng)V+、V-為外部電路提供電流時(shí)，注意不要因?yàn)樗迂?fù)載的原因使V+、V-低于EIA/TIA-232E驅(qū)動(dòng)器輸出電壓最小值±5V的限制[9]。<

84、;/p><p>　　MAX232引腳和內(nèi)部電路引腳功能如下：</p><p>　　第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。</p><p>　　第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。</p><p>　　

85、其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。</p>&

86、lt;p>　　第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5V）。</p><p>　　圖3－10串行通信接口電路</p><p><b>　　3.8 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)思想的介紹,分別對(duì)單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵模塊、LCD顯示模塊、時(shí)鐘模塊、報(bào)警模塊、串行通信接口模塊的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行分析和闡述。對(duì)各模塊所需

87、的芯片、元器件進(jìn)行介紹。</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)用Keil編程軟件進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。Keil軟件是目前最流行的開發(fā)系列單片機(jī)軟件，近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil。Keil提供了包括C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和仿真調(diào)試器在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。Keil支持匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，易學(xué)易用。&

88、lt;/p><p>　　4.1 主程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)主程序首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括設(shè)置端口，液晶，DS1302的初始化。由于單片機(jī)沒(méi)有命令指令，所以可以設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序不斷的循環(huán)執(zhí)行顯示程序，用while語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)。如果單片機(jī)接收命令指令，就執(zhí)行相應(yīng)的程序及鬧鐘是否到的判斷，執(zhí)行相應(yīng)的報(bào)警及手機(jī)發(fā)送短信程序。主程序流程圖如圖4-1所示：</p><p>　

89、　圖4-1 主程序流程圖</p><p>　　4.2 時(shí)鐘電路程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　DS1302 所進(jìn)行的一切工作必須先由CPU 向DS1302 發(fā)送命令字節(jié), 命令字節(jié)格式如圖4-2。各位定義如下：命令字節(jié)的最高位7 必須為“1”，否則禁止對(duì)DS1302 進(jìn)行操作。第6 位是時(shí)鐘/日歷或RAM 選擇位，如它為“1”可對(duì)內(nèi)部RAM 讀寫，如它為“0”可對(duì)時(shí)鐘日歷操作。此處所謂日歷

90、型數(shù)據(jù)即數(shù)據(jù)格式為壓縮型BCD 碼，且數(shù)值必須在它的定義域內(nèi)；例如：“月份”的定義域?yàn)?～12， “秒”的定義域?yàn)?～59 等等。所謂RAM型數(shù)據(jù)即指一般16 進(jìn)制數(shù)據(jù)。位5 至位1 為DS1302 內(nèi)部寄存器地址。DS1302 有單字節(jié)和多字節(jié)兩種讀、寫方式。所謂單字節(jié)讀、寫方式即每次只能從DS1302 中讀、寫1 字節(jié)數(shù)據(jù)。所謂多字節(jié)讀、寫方式則每次可從DS1302 中連續(xù)讀、寫若干字節(jié)數(shù)據(jù)。當(dāng)位5 至位1 各位均為“1”時(shí)，DS1

91、302為多字節(jié)讀、寫方式。最低位0 為“0”表示寫操作，否則為讀操作。命令字節(jié)的傳輸都是從最低位開始。</p><p>　　7 6 5 4 3 2 1 0</p><p>　　圖4-2 DS1302時(shí)鐘芯片的控制字</p><p>　　DS1302 采用串行方式與微控制器

92、通訊。在片選信號(hào)RST 變?yōu)楦唠娖胶螅上蛐酒l(fā)送指令及讀取數(shù)據(jù)。DS1302 的命令字的傳輸從最低位開始。當(dāng)對(duì)DS1302 進(jìn)行寫數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)寫控制指令，在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。當(dāng)對(duì)DS1302 進(jìn)行讀數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)讀控制指令，在緊跟8 位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0 位至高位7。注意在SCLK為高電平

93、期間，不能讀I/O 線，此期間I/O 端為高阻狀態(tài)。因此，在程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證在SCLK上升沿之前讀I/O線，即可正確讀出時(shí)鐘數(shù)據(jù)。在本記錄儀表系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘軟件首先應(yīng)將日歷信息初值———秒、分、時(shí)、日、月、星期、年等按序?qū)懭氲紻S1302 相關(guān)寄存器中，此后，時(shí)鐘便以此初值為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)時(shí)，只要主電源VCC2 和備份電源VCC1 尚有一個(gè)工作正常，則計(jì)時(shí)就不會(huì)終止。初始化日歷信息程序分為三部分：(1) 發(fā)送“解除寫保護(hù)”命令字8EH 和

94、內(nèi)容00H ，以開放DS1302 寫操作。(2) 發(fā)送“涓流充電”命令字90H 和內(nèi)</p><p>　　圖4-3 DS1302讀狀態(tài)流程圖 圖4-4 DS1302寫狀態(tài)流程圖</p><p>　　圖4-5 DS1302程序流程圖</p><p>　　4.3 LCD顯示電路程序的設(shè)計(jì)</p><p>

95、　　4.3.1 LCD的四種基本操作</p><p>　　LCD有四種基本操作，具體如表所示。</p><p>　　表4-1 LCD與單片機(jī)之間有四種基本操作</p><p><b>　　（1）讀狀態(tài)操作</b></p><p>　　執(zhí)行讀狀態(tài)字操作，如表4-1所示須滿足RS=0、R/W=1。根據(jù)管腳功能，當(dāng)為有效電平時(shí)

96、，狀態(tài)命令字可從LCD模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總線。同時(shí)可以保持一段時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)讀狀態(tài)字的功能。如圖4-6所示為讀入狀態(tài)字流程圖。</p><p>　　圖4-6 LCD讀入狀態(tài)字流程圖</p><p><b>　?。?）寫命令操作</b></p><p>　　由表4-1可知當(dāng)RS=0，R/W=0時(shí)，才可以通過(guò)單片機(jī)或用戶指令把數(shù)據(jù)即命令，寫到LCD模塊

97、，此時(shí)就對(duì)LCD進(jìn)行調(diào)制?？刹捎貌樵兎绞剑合茸x入狀態(tài)字，再判斷忙標(biāo)志，最后寫命令字。寫命令字流程圖如圖4-7所示。</p><p>　　圖4-7 寫命令流程圖</p><p><b>　?。?）定義光標(biāo)位置</b></p><p>　　把顯示數(shù)據(jù)要某個(gè)位置，就是把顯示數(shù)據(jù)寫在相應(yīng)的DDRAM地址中，DDRAM地址占7位。Set DDRAM ad

98、dress 命令如表4-2所示。光標(biāo)定位，寫入一個(gè)顯示字符后，DDRAM地址會(huì)自動(dòng)加1或減1，加或減由輸入方式設(shè)置。第一行DDRAM地址與第二行DDRAM地址并不連續(xù)。如表4-3所示。</p><p>　　表4-2 Set DDRAM address 命令</p><p>　　表4-3 DDRAM地址</p><p><b>　?。?）LCD初始化<

99、/b></p><p>　　從通電開始通過(guò)延時(shí)，先經(jīng)過(guò)判忙后再進(jìn)行功能設(shè)置，過(guò)一段時(shí)間后可以設(shè)置顯示狀態(tài)（如設(shè)置行、位或陣列）再經(jīng)過(guò)后清屏后再可以設(shè)置輸入方式。</p><p>　　4.3.2 LCD顯示程序設(shè)計(jì)</p><p>　　LCD顯示程序的設(shè)計(jì)一般先要確定LCD的初始化、光標(biāo)定位、確定顯示字符后，LCD就可以按如圖4-8顯示。</p>

100、<p>　　圖4-8 LCD顯示程序流程圖</p><p>　　4.4 按鍵電路程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　采用三按鍵控制模式，設(shè)定三個(gè)變量keyset、k1up、k2down分別代表調(diào)整模式、按鍵加、按鍵減。當(dāng)這三個(gè)變量等于零時(shí)表示按鍵按下。電路程序流程圖如圖4-9所示：</p><p>　　圖4-9 按鍵調(diào)整程序設(shè)計(jì)</p><

101、p>　　4.5 報(bào)警電路程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)置標(biāo)志位did，當(dāng)did==0時(shí)，蜂鳴器響起。在蜂鳴器響起的過(guò)程中，按下按鍵加可停止響鈴，再按下按鍵減可使蜂鳴器重新響起。過(guò)一分鐘后蜂鳴器自動(dòng)停響。</p><p>　　4.6 定時(shí)向手機(jī)發(fā)送短信電路程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　利用西門子TC35i模塊組成一個(gè)短信息收發(fā)系統(tǒng)，TC35i直接與單片機(jī)相

102、連，單片機(jī)通過(guò)AT命令來(lái)控制TC35i模塊。單片機(jī)與PC機(jī)相連，兩者通過(guò)RS232接口通信。TC35i模塊短信息內(nèi)容采用PDU格式，可以發(fā)送中文，短信息內(nèi)容中文在單片機(jī)中通過(guò)查表轉(zhuǎn)換成Unicode編碼方式后發(fā)送至TC35i。程序流程圖如圖4-10所示。</p><p>　　圖4-10 手機(jī)發(fā)送短信程序流程圖</p><p>　　4.6.1 PDU模式的信息編碼格式 </p>

103、<p>　　在上述說(shuō)明中提到了在PDU Mode中，可以采用三種編碼方式來(lái)對(duì)發(fā)送的內(nèi)容進(jìn)行編碼，它們是7-bit、8-bit和UCS2編碼。7-bit編碼用于發(fā)送普通的ASCII字符，它將一串7-bit的字符(最高位為0)編碼成8-bit的數(shù)據(jù)，每8個(gè)字符可“壓縮”成7個(gè)；8-bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息，比如圖片和鈴聲等；而UCS2編碼用于發(fā)送Unicode字符。PDU串的用戶信息(TP-UD)段最大容量是140字節(jié)，

104、所以在這三種編碼方式下，可以發(fā)送的短消息的最大字符數(shù)分別是160、140和70。這里，將一個(gè)英文字母、一個(gè)漢字和一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)都視為一個(gè)字符[10]。</p><p>　　(1) 7-bit編碼 </p><p>　　缺省的GSM 字符集為7位編碼，可以簡(jiǎn)單地理解為ASCII碼（ASCII值小于80Hex，因此，Bit8被忽略），依次將下一7位編碼的后幾位逐次移至前面，形成新的8位編碼，GS

105、M并非支持所有的ASCII字符顯示。 </p><p>　　(2) 8-bit編碼 </p><p>　　8-bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息，比如圖片和鈴聲等；8-bit編碼其實(shí)沒(méi)有規(guī)定具體的算法。 </p><p>　　(3) UCS2編碼 </p><p>　　UCS2編碼是將每個(gè)字符(1-2個(gè)字節(jié))按照ISO/IEC10646的規(guī)定，轉(zhuǎn)

106、變?yōu)?6位的Unicode寬字符。在Windows系統(tǒng)中，特別是在2000/XP中，可以簡(jiǎn)單地調(diào)用API 函數(shù)實(shí)現(xiàn)編碼和解碼。如果沒(méi)有系統(tǒng)的支持，比如用單片機(jī)控制手機(jī)模塊收發(fā)短消息，只好用查表法解決了。 </p><p>　　需要注意的是，PDU串的用戶信息長(zhǎng)度(TP-UDL)，在各種編碼方式下意義有所不同。7-bit編碼時(shí)，指原始短消息的字符個(gè)數(shù)，而不是編碼后的字節(jié)數(shù)。8-bit編碼時(shí)，就是字節(jié)數(shù)。UCS2編碼

107、時(shí)，也是字節(jié)數(shù)，等于原始短消息的字符數(shù)的兩倍。如果用戶信息(TP-UD)中存在一個(gè)頭(基本參數(shù)的TP-UDHI為1)，在所有編碼方式下，用戶信息長(zhǎng)度(TP-UDL)都等于頭長(zhǎng)度與編碼后字節(jié)數(shù)之和。如果采用GSM 03.42所建議的壓縮算法(TP-DCS的高3位為001)，則該長(zhǎng)度也是壓縮編碼后字節(jié)數(shù)或頭長(zhǎng)度與壓縮編碼后字節(jié)數(shù)之和[11]。</p><p><b>　　4.7 本章小結(jié)</b>

108、</p><p>　　本章主要介紹軟件程序的設(shè)計(jì)，包括主程序的設(shè)計(jì)、時(shí)鐘電路程序的設(shè)計(jì)、LCD顯示電路程序的設(shè)計(jì)、按鍵電路程序設(shè)計(jì)、報(bào)警電路程序的設(shè)計(jì)、定時(shí)向手機(jī)發(fā)送短信程序的設(shè)計(jì)幾個(gè)部分。并且給出了各個(gè)部分的程序流程圖。</p><p><b>　　第5章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　5.1 系統(tǒng)調(diào)試環(huán)境</p>&l

109、t;p>　　本系統(tǒng)所有的電路都設(shè)計(jì)在一塊電路板上，整個(gè)電路板結(jié)構(gòu)緊湊、分布合理，便于加工和調(diào)試，并且降低了相互間以及與其他部件的干擾。電路焊接好過(guò)后進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)試過(guò)后，系統(tǒng)便能正確、可靠的運(yùn)行。本設(shè)計(jì)采用Keil軟件對(duì)源程序進(jìn)行編譯和調(diào)試。</p><p><b>　　5.2 軟件調(diào)試</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的軟件部分，全部采用C語(yǔ)言編寫，軟件模塊較

110、多，程序可分為主程序模塊、數(shù)據(jù)顯示程序模塊、時(shí)鐘控制程序模塊、按鍵程序模塊、蜂鳴器程序模塊。因此采用分塊調(diào)試的方法來(lái)調(diào)試程序。首先用Keil調(diào)試，調(diào)試結(jié)果如圖5-1所示，產(chǎn)生HEX文件，無(wú)誤后，再通過(guò)串口燒到單片機(jī)里用裝置實(shí)驗(yàn)調(diào)試，如圖5-2所示。此次調(diào)試采用了自下而上的調(diào)試方法，即先單獨(dú)調(diào)試好每一項(xiàng)功能，然后再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和指標(biāo)對(duì)照，若有不符，再修改，直到程序完全正確為止，這樣保證了軟件編寫的正確性和可行性。