STC89C51时钟 - 嘉立创EDA开源硬件平台

 如图2-1所示，本系统以STC89C51RC单片机为核心，时钟芯片提供时间日期等信息，温湿度检测模块采集温湿度信息，功能按键输入配合主控芯片实现各种功能，以LCD1602作为显示器显示信息及提供人机交互界面，蜂鸣器可实现各类提示音。 # * 1       硬件设计 ## 1.1       显示模块  显示模块采用LCD1602液晶屏，LCD1602液晶显示器是广泛使用的一种字符型液晶显示模块。它是由字符型液晶显示屏（LCD）、控制驱动主电路HD44780及其扩展驱动电路HD44100，以及少量电阻、电容元件和结构件等装配在PCB板上而组成。电路采用排针将LCD1602显示模块与电路相连接，电路图如图3-1所示。 表3-1给出了LCD1602的引脚功能图，其编号与排母U3端口编号相对应，其中3号端口用于液晶对比度的调节，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”现象，所以加入一个10K的可变电阻用于调节对比度使液晶字符显示更加清楚。5号端口对应R/W引脚根据实际系统功能需要此端口直接接地用于节省单片机端口。 表3‑1 LCD1602引脚功能表 | | | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | 编号 | 符号 | 引脚说明 | 标号 | 符号 | 引脚说明 | |
1 |
VSS | 电源地 |
9 |
D2\| | 数据 | |
2 |
VDD | 电源正极 |
10 |
D3 | 数据 | |
3 |
VL | 液晶显示偏压 |
11 |
D4 | 数据 | |
4 |
RS | 数据/命令选择 |
12 |
D5 | 数据 | |
5 |
R/W | 读/写选择 |
13 |
D6 | 数据 | |
6 |
E | 使能信号 |
14 |
D7 | 数据 | |
7 |
D0 | 数据 |
15 |
BLA | 背光源正极 | |
8 |
D1 | 数据 |
16 |
BLK | 背光源负极 | ## 1.2       温湿度传感器  温湿度传感器采用DHT11传感器，DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为该类应用中，在苛刻应用场合的最佳选择。 表3-2给出了DHT11温湿度传感器的引脚及功能，其引脚与图3-2中U1引脚编号相对应，DATA串行数据总线上拉4.7K电阻提高通信稳定性和准确性。

表3‑2 DHT11引脚功能图 | | | | | --- | --- | --- | | 编号 | 名称 | 功能注释 | |
1 |
VDD | 供电3－
5.5VDC | |
2 |
DATA | 串行数据，单总线 | |
3 |
NC | 空脚，请悬空 | |
4 |
GND | 接地，电源负极 | 图3‑2 DHT11模块电路 ## 1.3       DS12C887模块 时钟芯片采用DS12C887时钟芯片，DS12C887时钟日历芯片采用24引脚双列直插式封装，内部集成晶振、振荡电路、充电电路和可充电锂电池，组成一个加厚的集成电路模块，在没有外部电源的情况下可工作10年。具有良好的微机接口、精度高、外围接口简单、工作稳定可靠等优点，可广泛使用于各种需要较高精度的实时场合。 DS12C887时钟芯片模块电路如图3-3所示，时钟芯片引脚及功能如表3-3所示。MOT引脚接地工作模式选择Motorola模式，采用Motorola通信协议。IRQ#引脚当没有中断条件存在时，IRQ电平处于高阻抗状态所以上拉4.7K电阻，RESET#引脚直接接VCC，这样可以保证DS12C887在掉电时，其内部控制寄存器不受影响。 表3‑3 DS12C887引脚功能表 [2]
| | | | | --- | --- | --- | | 编号 | 名称 | 引脚说明 | |
1 |
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。 | | 2、
3 |
NC | 空脚 | |
4~11 |
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。 | |
12 |
GND | 电源地 | |
13 |
CS# | 片选输入，低电平有效。 | |
14 |
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。 | |
15 |
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。 | |
16 |
NC | 空脚 | |
17 |
DS | 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。 | |
18 |
RESET# | 时钟复位输入 | |
19 |
IRQ# | 中断请求输入，低电平有效，该引脚有效对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。 | | 20、21、
22 |
NC | 空脚 | |
23 |
SQW | 方波输出引脚。当供电电压VCC大于4.25V时，SQW引脚可进行方波输出，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。 | |
24 |
VCC | 电源正
+5V |  图3‑3 DS12C887模块电路 ## 1.4       蜂鸣器发声电路
蜂鸣器发声电路如图3-4所示，蜂鸣器选用无源蜂鸣器，利用三极管驱动蜂鸣器，当P15输出低电平后三极管导通，P15通过单片机输出不同频率的脉冲信号来驱动无源蜂鸣器发出不同频率的提示音。电阻R3、R8均用来限制通路电流，防止电流过大损坏电路。  图3‑4 蜂鸣器驱动电路 ## 1.5       按键输入电路  系统共设有四个功能按键、一个复位按键，其电路图如图3-5所示。设置按键、温湿度显示按键、数值设置按键、确认按键分别连接一个单片机的IO口，当按键被按下电路导通，单片机与按键相连的IO口电平被拉低，单片机通过检测这个低电平信号判断对应按键是否被按下。其中SW3（温湿度显示按键）连接单片机的P3.3（INT1）采用中断来实现温湿度显示功能。