1微型计算机控制技术课程设计报告学 号 姓 名 指 导 老 师 所 在 学 院 物联网工程学院完 成 日 期 2016 年 6 月 22日 2目 录1 课程设计目的32 主要设计任务和内容32.1 液晶时钟显示32.1.1基本设计要求 32.1.2方案介绍 32.2 密码锁 72.2.1 基本设计方案 72.2.2 方案介绍 73 现场调试和修改 83.1 液晶时钟显示 83.2 密码锁 84 课程设计小结 9附录 10液晶时钟显示程序源代码 10密码锁程序源代码 163一、 课程设计的目的计算机控制技术课程是集微机原理、计算机技术、控制理论、电子电路、自动控制系统、工业控制过程等课程基础知识一体的应用性课程，具有很强的实践性，通过这次课程设计进一步加深对计算机控制技术课程的理解，掌握计算机控制系统硬件和软件的设计思路，以及对相关课程理论知识的理解和融会贯通，提高运用已有的专业理论知识分析实际应用问题的能力和解决实际问题的技能，培养独立自主、综合分析与创新性应用的能力。二、 主要设计任务和内容 2.1 液晶时钟显示利用 STC89C51 单片机、LCD1602 电子显示屏和 DS1302 时钟芯片实现电子时钟。2.1.1 基本设计要求1、实现液晶显示时钟；2、实现按键调节和校准时间。2.1.2 方案介绍1、设计思路电路整体上由 AT89C51CPU 控制模块、LCD 显示模块、DS1302时钟采集模块、按键处理模块四大模块组成，以 AT89C51 为核心电路，控制 LCD 显示，具体的显示内容和方式由软件来完成；由于有时钟和日期的调节功能需要校准电路，按键有移位键，加 1 键、减 1 键三个按键组成，计时功能由 DS1302 完成，显示功能则由 LCD1602 液晶完成。A. 电子时钟的设计框图B. DS1302 时钟模块DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片。内含 6 有一个实时时钟/日历和 31 字节静态 RAM 通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日星期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作。a) 管脚描述：X1 X2 32.768KHz 晶振管脚GND 地RST 复位脚D S 1 3 0 2 时钟采集模块按键处理模块A T 8 9 C 5 1 C PU 控制L C D 1 6 0 2 显示模块4I/O 数据输入/输出引脚SCLK 串行时钟Vcc1,Vcc2 电源供电管脚。b) DS1302 内部寄存器 CH: 时钟停止位 寄存器 2 的第 7 位 12/24 小时标志CH=0 振荡器工作允许 bit7=1,12 小时模式CH=1 振荡器停止 bit7=0,24 小时模式WP: 写保护位 寄存器 2 的第 5 位:AM/PM 定义WP=0 寄存器数据能够写入 AP=1 下午模式WP=1 寄存器数据不能写入 AP=0 上午模式TCS: 涓流充电选择 DS: 二极管选择位TCS=1010 使能涓流充电 DS=01 选择一个二极管TCS=其它 禁止涓流充电 DS=10 选择两个二极管DS=00 或 11, 即使 TCS=1010, 充电功能也被禁止RS 位 电阻 典型位00 没有 没有01 R1 2K10 R2 4K11 R3 8Kc) 时钟小时寄存器（85h、84h）的位 7 用于定义 DS1302 是运行于 12 小时模式还是 24 小时模式。当为高时，选择 12 小时模式。在 12 小时模式时，位 5 是 10 小时位，当为 1 时，表示 PM。在 24 小时模式时，位 5 是第二个 10 小时位。 秒寄存器（81h、80h）的位 7 定义为时钟暂停标志（CH）。当该位置为1 时，时钟振荡器停止，DS1302 处于低功耗状态；当该位置为 0 时，时钟开始运行。 控制寄存器（8Fh、8Eh）的位 7 是写保护位（WP），其它 7 位均置为0。在任何的对时钟和 RAM 的写操作之前，WP 位必须为 0。当 WP 位为 1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。d) 控制字（即地址及命令字节）7 6 5 4 3 2 1 0RAM RD1 CKA4 A3 A2 A1 A0 WR控制字的最高有效位（位 7）必须是逻辑 1，如果它为 0，则不能把数据写入到 DS1302 中。 位 6：如果为 0，则表示存取日历时钟数据，为 1 表示存取 RAM 数据； 位 5 至位 1（A4A0）：指示操作单元的地址； 位 0（最低有效位）：如为 0，表示要进行写操作，为 1 表示进行读操作。 5控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个 SCLK 时钟的上升沿时，数据被写入 DS1302，数据输入从最低位（0 位）开始。同样，在紧跟 8 位的控制字指令后的下一个 SCLK 脉冲的下降沿，读出DS1302 的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。C. 按键处理模块首先，给 P1 赋值 0xf0，这时 P14，P15，P16，P17 为高电平，P10，P11，P12，P13 为低电平。如果这时候有按键按下那么P14，P15，P16，P17 就有一个会变成低电平。因此 P1 的值就不等于 0xf0，这是就可以判断有按键按下。然后延时一段时间去抖动，然后给 P1 赋值 0xfe，也就是 P10 为低电平，其他为高电平，这时如果有在 P10 线上的 P14，P15，P16，P17 有按键按下，那么就会出现低电平，从而判断哪个按键按下；如果没有那么就给 P1 赋值 0xfd，也就是 P11 为低电平，其他为高电平.，相同方法判断是否有按键按下；如果没有那么就给 P1 赋值 0xfb如此类推，一共四次检测。D. LCD 显示模块1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个 5X7 或者 5X11 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义 CGRAM，显示效果也不好）。a) 管脚描述第 1 脚：VSS 为电源地第 2 脚：VCC 接 5V 电源正极6第 3 脚：V0 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“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度)。第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平 1 时选择数据寄存器、低电平 0时选择指令寄存器。第 5 脚：RW 为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第 6 脚：E(或 EN)端为使能(enable)端,高电平(1)时读取信息，负跳变时执行指令。第 714 脚：D0D7 为 8 位双向数据端。第 1516 脚：空脚或背灯电源。15 脚背光正极，16 脚背光负极。b) 控制命令表1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1 为高电平、0 为低电平）指令 1：清显示，指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H。 指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。 指令 4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。 指令 6：功能设置命令 DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示 5x7 的点阵字符，高电平时显示 5x10 的点阵字符。 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置。 指令 8：DDRAM 地址设置。 指令 9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令10：写数据。 指令 11：读数据。E. 主程序流程图7F. 实验设备与材料单片机开发板、计算 机、KeiluVision4 G. 步骤1、将所设计的程序 通过 keil 编译并产生 hex 文件2、用 usb 连接开发板与计算机3、在开发板上调试观察实验现象并记录4、调试完毕，切断开发板电源，整理好实验仪器。H. 程序代码另附纸2.2 密码锁电子密码校验设计，由输入密码、设定密码、寄存电路、比较电路、显示电路、修改密码组成。本电子密码锁利用数字逻辑电路，实现对锁的电子控制，突破了传统的机械锁的单一性、保密性低、易撬性的缺点，数字电子密码锁具有保密性高、使用灵活性好、安全系数高的优点。2.2.1 基本设计要求1、具有解锁指示；2、具有密码修改功能；3、显示修改密码。2.2.2 方案介绍 1、设计思路其基本电路由七个部分组成，其中开锁输入电路和密码输入电路组成输入电路；由锁存移位寄存，译码器组成显示电路；将输入的十进制数由输入电路转换为 8421BCD 码；密码送入寄存器进行寄存，利用 541744S350 寄存器的移位功能把输入密码进行移位，每输入一个新密码将之前输入的密码向左移位，最后是密码的十进制在显示器显示。A. 密码锁的设计框图B. 数码管显示模块数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为 1 位、2 位、3 位、4 位、5 位、6 位、7 位等数码管；按初始化 L C D 、 定时器初始化 D S 1 3 0 2按键扫描功能键是否按下N时间 L C D 显示子程序时间写入子程序Y单片机控制模块键盘模块电源模块报警模块显示模块8发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮，本次课设采用的是 8 位共阴极数码管。C. 流水灯模块当密码正