四路多段定时开关(一)信息工程毕业论文(2)

2013-06-01 01:32

导读：· 兼容MCS51指令系统· 8k可反复擦写(1000次)Flash ROM · 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

  · 兼容MCS51指令系统 · 8k可反复擦写(>1000次)Flash ROM
  · 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

1-3-2 DS12C887时钟芯片
DS12C887的特性：DS12C887实时时钟芯片功能丰富，可以用来直接代替IBM PC上的时钟日历芯片DS12C887，同时，它的管脚也和MC146818B、DS12887相兼容。
由于DS12C887能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决子“千年”问题； DS12C887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10年之久；对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午；时间的表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种是用BCD码表示；DS12C887中带有128字节 RAM，其中有11字节RAM用来存储时间信息，4字节RAM用来存储DS12C887的控制信息，称为控制寄存器，113字节通用RAM使用户使用；此外用户还可对DS12C887进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。
DS12C887的引脚功能：DS12C887的引脚排列如图1所示，各管脚的功能说明如下：
GND、 VCC：直流电源，其中VCC接+5V输入，GND接地，当VCC输入为+5V时，用户可以访问DS12C887内RAM中的数据，并可对其进行读、写操作；当VCC的输入小于+4.25V时，禁止用户对内部RAM进行读、写操作，此时用户不能正确获取芯片内的时间信息；当VCC的输入小于+3V时， DS12C887会自动将电源发换到内部自带的锂电池上，以保证内部的电路能够正常工作。（科教作文网http://zw.ΝsΕAc.Com编辑整理）
MOT：模式选择脚，DA12C887有两种工作模式，即Motorola模式和Intel模式，当MOT接VCC时，选用的工作模式是Motorola模式，当MOT接GND时，选用的是Intel模式。本文主要讨论Intel模式。
SQW：方波输出脚，当供电电压VCC大于4.25V时，SQW脚可进行方波输出，此时用户可以通过对控制寄存器编程来得到13种方波信号的输出。
AD0～AD7：复用地址数据总线，该总线采用时分复用技术，在总线周期的前半部分，出现在AD0～AD7上的是地址信息，可用以选通DS12C887内的RAM，总线周期的后半部分出现在AD0～AD7上的数据信息。
AS：地址选通输入脚，在进行读写操作时，AS的上升沿将AD0～AD7上出现的地址信息锁存到DS12C887上，而下一个下降沿清除AD0～AD7上的地址信息，不论是否有效，DS12C887都将执行该操作。
DS/RD：数据选择或读输入脚，该引脚有两种工作模式，当MOT接VCC时，选用Motorola工作模式，在这种工作模式中，每个总线周期的后一部分的DS为高电平，被称为数据选通。在读操作中，DS的上升沿使DS12C887将内部数据送往总线AD0～AD7上，以供外部读取。在写操作中，DS的下降沿将使总线 AD0～AD7上的数据锁存在DS12C887中；当MOT接GND时，选用Intel工作模式，在该模式中，该引脚是读允许输入脚，即Read Enable。
R/W：读/写输入端，该管脚也有2种工作模式，当MOT接VCC时，R/W工作在Motorola模式。此时，该引脚的作用是区分进行的是读操作还是写操作，当R/W为高电平时为读操作，R/W为低电平时为写操作；当MOT接GND时，该脚工作在Intle模式，此时该作为写允许输入，即Write Enable。
CS：片选输入，低电平有效。
IRQ：中断请求输入，低电平有效，该脚有效对DS12C887内的时钟、日历和RAM中的内容没有任何影响，仅对内部的控制寄存器有影响，在典型的应用中，RESET可以直接接VCC，这样可以保证DS12C887在掉电时，其内部控制寄存器不受影响。

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DS12C887的地址分布
附图1是DS12877的地址分布图。所有的地址包括114字节通用RAM、10字节用于记录时间、日历、闹钟和RAM以及4字节的控制、状态RAM。所有字节都可以在除以下的情况下直接读写。

时间、日历和闹钟的数据格式
地址功能十进制范围范　　　　围
   二进制数据模式  BCD数据模式
0  秒 0－59 00－3B 00－59
1  秒闹钟 0－59 00－3B 00－59
2  分钟 0－59 00－3B 00－59
3 分钟闹钟 0－59 00－3B 00－59
4 小时（12进制） 1－12 01－0CAM，81－8CPM 01-12AM，81-92PM
小时（24进制） 0－23 00－17 00－23
5  时闹钟（12时制） 1－12 01－0CAM，81－8CPM 01-12AM，81-92PM
时闹钟（24时制） 0－23 00－17 00－23
6 星期（星期天＝1） 1－7 00－07 00－07
7 日期 1－31 01－0F 1－31
8 月份 1-12 01-0C 1-12
9 年 0-99 00-63 00-99
DS12887有四个控制寄存器，它们可以在任何时候读写。
寄存器A
最高位　　　　　　最低位
BIT7 BIT6  BIT5 BIT4  BIT3  BIT2  BIT1  BIT0
UIP DV2 DV1 DV0 RS3 RS2 RS1  RS0
UIP更新（UIP）位用来标志芯片是否即将进行更新。当UIP位为1时，更新即将开始；当它为0时，表示在至少244μs内芯片不会更新，此时，时钟、日历和闹钟信息可以通过读写相应的字节获得和设置。UIP位为只读位并且不受复位信号（RESET）的影响。通过把寄存器B中的SET位设置为1可以禁止更新并将UIP位清0。

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DV0，DV1，DV2
这3位是用来开关晶体振荡器和复位分频器。当［DV0　DV1　DV2］＝［010］时，晶体振荡器开启并且保持时钟运行；当［DV0　DV1　DV2］＝［11X］时，晶体振荡器开启，但分频保持复位状态。
RS3，RS2，RS1，RS0作用：1.设置周期中断允许位（PIE）；2.设置方波输出允许位（SQWE）；3.两位同时设置为有效并且设置频率；4.全部禁止。周期性中断率和方波中断频率表列出了可通过RS寄存器选择的周期中断的频率和方波的频率。这四个可读写的位不受复位信号的影响。
最高位　　　　　　最低位
BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0
SET PIE AIE UIE SQWE DM 24/12 DSE
寄存器B
SET当SET＝0，芯片更新正常进行；当SET＝1，芯片更新被禁止。SET位可读写，并不会受复位信号的影响。
PIE当PIE＝0，禁止周期中断输出到IRQ；当PIE＝1，允许周期中断输出到IRQ。
AIE当AIE＝0，禁止闹钟中断输出到IRQ；当AIE＝1，允许闹钟中断输出到IRQ。
UIE当UIE＝0，禁止更新结束中断输出到IRQ；当UIE＝1，允许更新结束中断输出到IRQ。此位在复位或设置SET为高时清0.
SQWE当SQWE＝0，SQW脚为低；当SQWE＝1，SQW输出设定频率的方波。
DMDM＝0，BCDDM＝1，二进制，此位不受复位信号影响。
24/12此位为1，24时制；为0，12小时制
DSE夏令时允许标志。在四月的第一个星期日的1∶59∶59AM，时钟调到3∶00∶00AM；在十月的最后一个星期日的1∶59∶59AM，时钟调到1∶00∶00AM。
寄存器C
最高位　　　　　　最低位
BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0
IRQF PF AF UF 0 0 0 0

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IRQF当有以下情况中的一种或几种发生时，中断请求标志位（IRQF）置高；PF＝PIE＝1AF＝AIE＝1UF＝UIE＝1IRQF＝PF·PIE+AF·AIE+UF·UIEIRQF－且为高IRQ脚输出低。所有标志位在读寄存器C或复位后清0。
PF　周期中断标志。AF　闹钟中断标志。UF　更新中断标志。
BIT　0　THROUGH　BIT3第0位到第3位无用，不能写入，只读且读出的值恒为0。
寄存器D
最高位　　　　　　最低位
BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0
VRT 0 0 0 0 0 0 0
VRT当VRT＝0时表示内置电池能量耗尽，此时RAM中的数据的正确性就不能保证了。
BIT6　THROUGH　BIT0第0位到第6位无用，只读，且读出的值恒为0。
2-2-3 74C922
我们采用专用键盘管理芯片74C922。74C922为CMOS工艺技术制造，工作电压为3—15V，“二键锁定”功能，编码输出为三芯输出，可直接与微处理器数据线相连，内部振荡器完成4×4矩形键盘扫描，有按键时，DA变高，通过非门接到AT89C51的INT1口，并且设INT0为边沿触发方式，当DA变高时，经过非门变为低电平跳变产生INT1外部中断，通知AT89C51从数据总线读键值，判断键值从而完成相应的散转程序功能。
系统中共用了16个键盘按钮形状，当时图纸设计时以矩阵型4X4行之安排，后由于板的大小和实际等问题，便以每行八个,排做两行处理。
2-2-4 SN74LS04N
如下图所示，SN74LS04N的引脚如下，7脚接地，14脚接VCC正电源，并且形象的体现出了SN74LS04N的作用，SN74LS04N作用就是反相器，SN74LS04N内部形成了六个非门，分别是1与2、3与4、5与6、8与9、10与11、12与13构成六个非门，起到一个反相的作用。

2-2-5 ULN2003A
ULN2003A是内含7个达林顿管的驱动芯片，输入电压与TTL电平兼容。每个上达林顿管的集电极可吸收最大500mA的电流，耐压30V，因此可以用来驱动四相步进电机。ULN2003A电路具有以下特点：　　●电流增益高(大于1000)；　　●带负载能力强(输出电流大于500mA)；　 ●温度范围宽(－40～85℃)；　　●工作电压高(大于50V)。 ULN2003电路主要用于如下领域：　　●伺服电机；　●步进电机；　　●电磁阀； ●可控照明灯。

第二章、系统软件设计

2-1 KEIL51软件的应用（转载自科教范文网http://fw.nseac.com）
因此苏老师购见意我用C语言进行编程。还好时间尚早，我开始利用空闲时间进行C语言对单片机编程的学习。
首先我对KEIL51软件进行了学习，软件是苏老师发给我的，在平日的时间里就自己捉摸着怎么用，在周日的时间我就回学校找苏老师问一周累积的问题。KEIL51跟MEDWIN不同的是：KEIL51需要新建项目(new project),之后选择单片机，这里难住了我好久，怎么选择单片机的型号也没选对，后来学校问老师应选择Ateml的AT89C51。这个就新建好了一个项目了。
新建一个程序文件(File－New),建好后保存新建的程序，如果是用C语言进行编程的话扩展名应为(.c)，如果是用汇编语言进行编程的话扩展名应为(.a或.asm)，建好保存该文件，然后还需要将程序加到项目中，如图所示右键点击Source Group1文件夹弹出菜单，选择"Add File to Group 'Source Group 1'"就会弹出文件窗口，选择刚刚保存的文件，按ADD按钮，关闭文件窗，程序文件已加到项目中了。
用KEIL51进得软件调试，在硬件没焊好的情况下，我都是直接用KEIL51进行仿真调试。图片由左到右分别编译单个文件、是编译当前项目及重新编译。此键为停止编译按钮，这个键只有在点击了前三个中的任一个后才会生效。这就是开启\关闭调试模式的按钮，它也存在于菜单Debug－Start\Stop Debug Session中。为运行按钮，当程序处于停止状态时才有效。为模拟芯片的复位，程序回到最开头处执行。为停止按钮，程序处于运行状态时才有效。
后来硬件板焊好后就需要芯片烧写成HEX文件。
2-2 C语言编程单片机的学习
设计中所用到的运算符
关系和逻辑运算符含义
> 大于
>= 大于等于
< 小于
<= 小于等于
== 等于

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!= 不等于
&& 与
‖ 或
! 非
相对的优先级：最高为！运算再进行>=、<=运算，接着运行==、!=运算，后&&运算，最后执行‖运算。
运算符作用
+ 加法
- 减法
* 乘法
/ 除法
++ 自加
-- 自减

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