基于STC12C5A16S2单片机电子打铃器设计

毕业设计说明书基于STC12C5A16S2单片机电子打铃器设计专业电气工程及其自动化学生姓名班级学号指导教师完成日期2012年5月26日基于STC12C5A16S2单片机电子打铃器设计摘要：随着社会、科技的开展，从手动打铃到现在电子打铃，不断研究、创新。为了在人类更好的学习和生活，能够了解与人类密切相关的信息，电子打铃器诞生了，它集时间、日期、打铃等功能于一身，具有显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点，具有广阔的市场前景。该电子打铃器主要采用STC12C5A16S2单片机作为主控核心，由DS1302时钟芯片提供时钟、LCD1602动态扫描显示屏显示。STC12C5A16S2单片机是由Atmel公司推出的，功耗小，电压可选用4～6V电压供电；DS1302时钟芯片是美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电功能的低功耗实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。电子打铃器是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用自动打铃器，从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。而且通过电子打铃器的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。关键词：STC12C5A16S2单片机；时钟芯片DS1302；显示器LCD16DesignofElectronicBellbasedonSTC12C5A16S2Abstract：Alongwiththesociety,thedevelopmentofscienceandtechnology,frommanualringingnowelectronicbell,continuetoresearch,innovation.Inordertobetterlearningandlivinghuman,abletounderstandthepeoplecloselyrelatedtoinformation,electronicringerwasborn,itsetsthetime,date,bellandotherfunctionsinabody,hastheadvantagesofvisualdisplay,multiplefunctions,simplecircuitandmanyotheradvantages,hasbroadmarketprospects.TheelectronicringermainlyadoptsSTC12C5A16S2chipascontrollingcore,bytheDS1302clockchipwithclock,LCD1602dynamicscanningdisplay.SinglechipSTC12C5AKeywords:STC12C5A16S2singlechipmicrocomputer;ClockchipDS1302;目录TOC\o"1-2"\h\z\u1．概述12．整体设计方案论证23．硬件设计33.1模块设计33.2单片机介绍33.3电源介绍53.4键盘扫描模块103.5时钟和复位模块123.6显示模块及芯片123.7响铃模块183.8RS485通信协议184．软件设计264.1程序流程图264.2定时中断程序流程图275．结束语28参考文献29致谢30附录31附录1：汇编程序清单32附录2：PCB图44附录3：设计原理图45基于STC12C5A16S2单片机电子打铃器设计概述当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未有的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、本钱低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。近年来，随着电子技术和微机计算机的迅速开展，单片机的档次不断提高，其应用领域也在不断的扩大，已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人信息终端及通信产品中得到了广泛的应用，成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对作息时间的安排要求越来越高，电子打铃器的消费需求也是越来越多。学习单片机的最有效的方法就是理论与实践并重，本文用STC12C5A本设计为软件，硬件相结合的一组设计。在软件设计过程中，应对硬件局部有相关了解，这样有助于对设计题目的更深了解，有助于软件设计。根本的要了解一些主要器件的根本功能和作用。除了采用集成化的采用软件和硬件结合的方法，控制LED数码管输出，分别用来显示年、月、日、时、分、秒，其最大特点是:硬件电路简单，安装方便易于实现，软件设计独特,可靠。STC12C5A16S2是由ATMEL公司推出的一种小型单片机。95年出现在中国市场。其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造本钱，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，可以很快被中国广阔用户接受。本设计是一个具有报时功能的作息时间控制钟。它利用单片机的外扩接口与DS1302连接计时，进行年历计算，并用的蜂鸣器驱动模块将它报出来；在进行时间计算，分每加一时，都与规定的作息时间比拟，如果相等那么进行相应的控制或动作。由七段显示驱动模块、蜂鸣器驱动模块和按钮控制模块三局部组成，四个按键用于报时及校正时间。现代机关企业，特别是学校要求对时间加以控制，要按时打铃及播放播送，以保证学习与工作的正常运行。本设计实现了这些功能，给学校及其他机关企业带来方便，整体性好，人性化强、可靠性高，实现了对时间控制的智能化。整体设计方案论证方案一：采用电子计算器在VB平台上设计一种应用程序，通过计算机与电子打铃器的串行通信，实现计算机对电子打铃器的控制。由于采用VB设计，而且设计较复杂，电路程序繁琐。采用FPGA〔现场可编程门阵列〕作为系统的控制器。FPGA可以实现系统的各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有的器件集成在一块芯片上，减小了体积，提高了稳定性，并且可以利用EDA软件仿真、调试，易于进行功能扩展。FPGA采用并行的输入方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。但是由于本设计对数据处理的速度要求不是很高，FPGA高速处理的优势得不到充分的表达，并且由于其集成度高，使其本钱偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的操作。使用传统的数码管显示。传统数码管具有：低能耗，低损耗，寿命长，防火，防潮，对外界环境要求低，易于维护等优势。但显示资源有限。方案二：采用单片机STC12C5A16S2为核心，STC12C5A16S2是16KFlash的宏晶STC12C5A60S2系列单片机，采用宏晶第六代加密技术，STC12C5A60S2系列单片机器件是1个时钟/机器周期8051单片机，低功耗、高速、高可靠、强抗静电、强抗干扰。采用单片机STC12C5A16S2使用液晶显示屏显示计时值。液晶显示屏〔LCD〕具有轻薄短小，低耗电量，无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。所以我们选择LCD1602作为显示器。综上所述，选择方案二，采用单片机STC12C5A16S2硬件设计3.1模块设计教学用电子打铃器主要由STC12C5A16S2单片机、键盘扫描模块、时钟和复位模块、打铃器模块、八段数码管显示模块等组成。运用汇编语言来控制单片机STC12C5A16S2来实现、动态数码显示等功能。且本设计中的80C51单片机是整个工作过程的核心，是整个设计灵魂，它控制了脉冲时序的产生，显示信号的发送控制显示LED的选择。STC12C5A16S2是一种带4K字节存储器〔的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机单片机介绍图3-1STC12C5A60S2单片机引脚图—P0.7(39—32)：P0口是一个漏极开路型准双向I/O口。在访问外部存储器时，它是分时多路转换的地址(低8位)和数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。在EPROM编程时，它接收指令字节，而在验证程序时，那么输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。——P2.7(21-28)：P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。在访问外部存储器时，它送出高8位地址。在对EFROM编程和程序验证期间，它接收高8位地址。—P3.7(10-17)：P3口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。STC12C5A16S2概述：STC12C5A16S2是16KFlash的宏晶STC12C5ASTC12C5AA.高速：1个时钟/机器周期，增强型8051内核，速度比普通8051快6-12倍；B.宽电压：5.5-3.3V；C.增加第二复位功能脚/P4.6；D.增加外部掉电检测电路/P4.6，可在掉电时，及时将数据保存进EEPROM，正常工作时无需操作EEPROM；E.低功耗设计：空闲模式；F.低功耗设计：掉电模式；G.支持掉电唤醒的管脚：INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5RH.工作频率：0-35MHz，相当于普通8051:0-420MHz；I.时钟：外部晶体或内部RC振荡器可选，在ISO下载编程优惠程序时设置；J.16K字节内Flash程序存储器，擦写字数10万次以上；K.1280字节片内RAM数据存储器；L.芯片内EEPROM功能，擦写次数10万次以上；M.ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器/仿真器；N.8通道，10位高速ADC，高速可达25万次/秒，2路PWM还可当2路D/A使用；O.2通道捕获/比拟单元〔PWM/PCA/CCP〕；P.4个16位定时器，兼容普通8051的定时器T0/T1，2路PCA实现2个定时器；Q.可编程时钟输出功能；R.硬件看门狗；S.高速SPI串行通信端口；T.全双工异步串行口；U.先进的指令集结构；V.通用I/O口(36/40/44),复位后为：准双向口/弱上拉/(普通8051传统I/O口)可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可到达20mA，但整个芯片最大不得超过120mA3.3电源介绍图3-2电源原理图光耦的工作原理光耦合器〔opticalcoupler，英文缩写为OC〕亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器〔红外线发光二极管LED〕与受光器〔光敏半导体管〕封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电〞转换。普通光耦合器只能传输数字〔开关〕信号，不适合传输模拟信号。近年来问世的线性光耦合器能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号，使其应用领域大为拓宽。光耦合器的类型及性能特点:光耦合器有双列直插式、管式、光导纤维式等多种封装形式，其种类达数十种。光耦合器的分类及内部电路如图1所示。图中是8种典型产品的型号：(a)通用型(无基极引线)；(b)通用型(有基极引线)；(c)达林顿型；(d)高速型；(e)光集成电路；(f)光纤型；(g)光敏晶闸管型；(h)光敏场效应管型。光耦合器的性能特点:光耦合器的主要优点是单向传输信号，输入端与输出端完全实现了电气隔离，抗干扰能力强，使用寿命长，传输效率高。它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反应电路，通过调节控制端电流来改变占空比，到达精密稳压目的。光耦合器的技术参数主要有发光二极管正向压降VF、正向电流IF、电流传输比CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压V(BR)CEO、集电极-发射极饱和压降VCE(sat)。此外，在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。电流传输比是光耦合器的重要参数，通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时，它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。其公式为：采用一只光敏三极管的光耦合器，CTR的范围大多为20%～300%〔如4N35〕，而PC817那么为80%～160%，达林顿型光耦合器〔如4N30〕可达100%～5000%。这说明欲获得同样的输出电流，后者只需较小的输入电流。因此，CTR参数与晶体管的hFE有某种相似之处。线性光耦合器与普通光耦合器典型的CTR-IF特性曲线，分别如图2中的虚线和实线所示。由图2可见，普通光耦合器的CTR-IF特性曲线呈非线性，在IF较小时的非线性失真尤为严重，因此它不适合传输模拟信号。线性光耦合器的CTR-IF特性曲线具有良好的线性度，特别是在传输小信号时，其交流电流传输比(ΔCTR＝ΔIC/ΔIF)很接近于直流电流传输比CTR值。因此，它适合传输模拟电压或电流信号，能使输出与输入之间呈线性关系。这是其重要特性。线性光耦合器的产品分类及选取原那么线性光耦合器的典型产品及主要参数见表1，这些光耦均以光敏三极管作为接收管。线性光耦合器的选取原那么,在设计光耦反应式开关电源时必须正确选择线性光耦合器的型号及参数，选取原那么如下：①光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%～200%。这是因为当CTR＜50%时，光耦中的LED就需要较大的工作电流(IF＞5.0mA)，才能正常控制单片开关电源IC的占空比，这会增大光耦的功耗。假设CTR＞200%，在启动电路或者当负载发生突变时，有可能将单片开关电源误触发，影响正常输出。②推荐采用线性光耦合器，其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调整。③由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司生产的4N××系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器，目前在国内应用地十分普遍。鉴于此类光耦合器呈现开关特性，其线性度差，适宜传输数字信号(高、低电平)，因此不推荐用在开关电源中。线性光耦合器应用举例:多路输出式电源变换器电路如图3所示。其输入电压为36V到90V的准方波电压，三路输出分别为：UO1＝＋5V(2A)，UO2＝＋15V()，UO3＝－15V()。现将UO1定为主输出，其电压调整率SV＝±0.4%；UO2和UO3为辅输出，总电源效率可达75%～80%。电路中采用一片TOP104Y型三端单片开关电源集成电路。主输出绕组电压经过VD2、C2、L1和C3整流滤波后，得到＋5V电压。VD2采用MBR735型35V／肖特基二极管。两个辅输出绕组及输出电路完全呈对称结构。因为±15V输出电流较小，故整流管VD4和VD5均采用UF4002型100V／1A的超快恢复二极管。由线性光耦CNY17-2和可调式精密并联稳压器TL431C构成光耦反应式精密开关电源，可以对＋5V电压进行精密调整。反应绕组电压通过VD3、C4整流滤波后，得到12V反应电压。由P6KE120型瞬态电压抑制器和UF4002型超快恢复二极管构成的漏极钳位保护电路，能吸收由高频变压器漏感形成的尖峰电压，保护芯片内部的功率场效应管MOSFET不受损坏。外部误差放大器由TL431C组成。当+5V输出电压升高时，经R3、R4分压后得到的取样电压，就与TL431C中的2.5V带隙基准电压进行比拟，使其阴极电位降低，LED的工作电流IF增大，再通过线性光耦IC2〔CNY17-2〕使控制端电流IC增大，TOP104Y的输出占空比减小，使UO1维持不变，到达稳压目的。+5V稳压值UO1那么由TL431C、光耦中的LED正向压降来设定。R1是LED的限流电阻。误差放大器的频率响应由C5、R2和C6来决定。C5的作用有三个：滤除控制端上的尖峰电压；决定自动重启动频率；与R2一起对控制回路进行补偿。光耦的优点光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代开展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反应电路，通过调节控制端电流来改变占空比，到达精密稳压目的。光耦的种类光电耦合器分为两种：一种为非线性光耦，另一种为线性光耦。非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于开关信号的传输，不适合于传输模拟量。常用的4N系列光耦属于非线性光耦。线性光耦的电流传输特性曲线接近直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。常用的线性光耦是PC817A—C系列。开关电源中常用的光耦是线性光耦。如果使用非线性光耦，有可能使振荡波形变坏，严重时出现寄生振荡，使数千赫的振荡频率被数十到数百赫的低频振荡依次为号调制。由此产生的后果是对彩电，彩显，VCD，DCD等等，将在图像画面上产生干扰。同时电源带负载能力下降。在彩电，显示器等开关电源维修中如果光耦损坏，一定要用线性光耦代换。常用的4脚线性光耦有PC817AC。PC111TLP521等常用的六脚线性光耦有：LP632TLP532PC614PC714PS2031等。常用的4N254N264N354N36是不适合用于开关电源中的，因为这4种光耦均属于非线性光耦。光耦的作用由于光耦种类繁多，结构独特，优点突出，因而其应用十分广泛，主要应用以下场合：(a)在逻辑电路上的应用光电耦合器可以构成各种逻辑电路，由于光电耦合器的抗干扰性能和隔离性能比晶体管好，因此，由它构成的逻辑电路更可靠。(b)作为固体开关应用在开关电路中，往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离，对于一般的电子开关来说是很难做到的，但用光电耦合器却很容易实现。(c)在触发电路上的应用将光电耦合器用于双稳态输出电路，由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路，可有效地解决输出与负载隔离地问题。(d)在脉冲放大电路中的应用光电耦合器应用于数字电路，可以将脉冲信号进行放大。(e)在线性电路上的应用线性光电耦合器应用于线性电路中，具有较高地线性度以及优良地电隔离性能。(f)特殊场合的应用光电耦合器还可应用于高压控制，取代变压器，代替触点继电器以及用于A/D电路等多种场合。线性光耦合器的选取原那么:在设计光耦反应式开关电源时必须正确选择线性光耦合器的型号及参数，选取原那么如下：A.光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%～200%。这是因为当CTR＜50%时，光耦中的LED就需要较大的工作电流(IF＞5.0mA)，才能正常控制单片开关电源IC的占空比，这会增大光耦的功耗。假设CTR＞200%，在启动电路或者当负载发生突变时，有可能将单片开关电源误触发，影响正常输出。B.推荐采用线性光耦合器，其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调整。C.由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司生产的4N××系列(如4N25、4N26、4N35)光耦合器，目前在国内应用地十分普遍。鉴于此类光耦合器呈现开关特性，其线性度差，适宜传输数字信号(高、低电平)，因此不推荐用在开关电源中。线性光耦合器应用举例多路输出式电源变换器电路如图3所示。其输入电压为36V到90V的准方波电压，三路输出分别为：UO1＝＋5V(2A)，UO2＝＋15V(0.17A)，UO3＝－15V(0.17A)。现将UO1定为主输出，其电压调整率SV＝±0.4%；UO2和UO3为辅输出，总电源效率可达75%～80%。电路中采用一片TOP104Y型三端单片开关电源集成电路。主输出绕组电压经过VD2、C2、L1和C3整流滤波后，得到＋5V电压。VD2采用MBR735型35V／7.5A肖特基二极管。两个辅输出绕组及输出电路完全呈对称结构。因为±15V输出电流较小，故整流管VD4和VD5均采用UF4002型100V／1A的超快恢复二极管。由线性光耦CNY17-2和可调式精密并联稳压器TL431C构成光耦反应式精密开关电源，可以对＋5V电压进行精密调整。反应绕组电压通过VD3、C4整流滤波后，得到12V反应电压。由P6KE120型瞬态电压抑制器和UF4002型超快恢复二极管构成的漏极钳位保护电路，能吸收由高频变压器漏感形成的尖峰电压，保护芯片内部的功率场效应管MOSFET不受损坏。外部误差放大器由TL431C组成。当+5V输出电压升高时，经R3、R4分压后得到的取样电压，就与TL431C中的2.5V带隙基准电压进行比拟，使其阴极电位降低，LED的工作电流IF增大，再通过线性光耦IC2〔CNY17-2〕使控制端电流IC增大，TOP104Y的输出占空比减小，使UO1维持不变，到达稳压目的。+5V稳压值UO1那么由TL431C、光耦中的LED正向压降来设定。R1是LED的限流电阻。误差放大器的频率响应由C5、R2和C6来决定。C5的作用有三个：滤除控制端上的尖峰电压；决定自动重启动频率；与R2一起对控制回路进行补偿。光耦简介及常见型号光电耦合器〔简称光耦〕是开关电源电路中常用的器件。光电耦合器分为两种：一种为非线性光耦，另一种为线性光耦。常用的4N系列光耦属于非线性光耦,常用的线性光耦是PC817A—C系列。非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于弄开关信号的传输，不适合于传输模拟量。线性光耦的电流传输手特性曲线接进直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。开关电源中常用的光耦是线性光耦。如果使用非线性光耦，有可能使振荡波形变坏，严重时出现寄生振荡，使数千赫的振荡频率被数十到数百赫的低频振荡依次为号调制。由此产生的后果是对彩电，彩显，VCD，DCD等等，将在图像画面上产生干扰。同时电源带负载能力下降。在彩电，显示器等开关电源维修中如果光耦损坏，一定要用线性光耦代换。常用的4脚线性光耦有PC817AC。PC111TLP521等常用的六脚线性光耦有：TLP632TLP532PC614PC714PS2031等。常用的4N254N264N354N36是不适合用于开关电源中的，因为这4种光耦均属于非线性光耦。经查大量资料后，以下是目前市场上常见的高速光藕型号：100Kbit/S:6N138、6N139、PS87031Mbit/S:6N135、6N136、CNW135、CNW136、PS8601、PS8602、PS8701、PS9613、PS9713、CNW4502、HCPL-2503、HCPL-4502、HCPL-2530〔双路〕、HCPL-2531〔双路〕10Mbit/S:6N137、PS9614、PS9714、PS9611、PS9715、HCPL-2601、HCPL-2611、HCPL-2630〔双路〕、HCPL－2631〔双路〕光耦合器的增益被称为晶体管输出器件的电流传输比(CTR)，其定义是光电晶体管集电极电流与LED正向电流的比率(ICE/IF)。光电晶体管集电极电流与VCE有关，即集电极和发射极之间的电压。可控硅型光耦还有一种光耦是可控硅型光耦。例如：moc3063、IL420；它们的主要指标是负载能力；例如：moc3063的负载能力是100mA；IL420是300mA；键盘扫描模块利用四个按键进行校时，按键K１是调整时间选择，按键K２进行小时加1，按键K３进行分钟加１,按键K4那么调整时间结束返回主程序。图3-3键盘模块图.1矩阵式键盘及其接口矩阵式键盘又称行列式键盘，有n个行线和m个列线，经限流电阻接+5V电源上，按键跨接在行线和列线上，n×m行列结构可构成mn个按键，组成一个键盘。与独立式按键相比，mn个按键只占用m+n根I/O口线，因此适用于按键较多的场合。当无键闭合时，相应的I/O之间开路。当有键闭合时，与闭合键相连接的两条I/O口线之间短路。判断有无键按下的方法是：第一步，置列线相关I/O口为输入态，从行线相对应的I/O口输出低电平，读入列线数据，假设某一列线为低电平，那么该列线上有键闭合。第二步，置行线相关I/O口输出低电平，读入列线数据，假设某一列线为低电平，那么该列线上有键闭合。综合一二两步的结果，可确定按键编号。但是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此须等待近按键释放后，再进行键功能操作，否那么按一次键，有可能会连续屡次进行同样的键操作。.2键盘扫描控制方式在单片机应用系统中，对键盘的处理工作仅是CPU工作内容的一局部，CPU还要进行数据处理、显示和其他输入输出操作，因此键盘处理工作既不能占用CPU太多时间，又需要CPU对键盘操作及时作出响应。CPU对键盘处理控制的工作方式有以下几种：a.程序控制扫描方式程序控制扫描方式是在CPU工作空余，调用键盘扫描子程序，响应键输入信号要求。b.定时控制扫描方式定时控制扫描方式是利用定时/计数器每隔一段时间产生定时中断，CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键闭合时转入该键的功能子程序。c.中断控制扫描方式中断控制扫描方式是利用外部中断源，响应输入信号。当无按键按下时，CPU执行正常工作程序。当有按键按下时，CPU立即产生中断。在中断效劳子程序中扫描键盘，判断是哪一个键被按下，然后执行该键的功能子程序。这种控制方式克服了前两种控制方式可能产生的空扫描和不能及时响应键输入的缺点，既能及时处理键输入，又能提高CPU运行效率，但要占用一个珍贵的中断资源。图即工作于中断方式的矩阵式键盘接口电路。在初始化时P1.4~P1.7置输出0，P1.0~P1.3置为输入态，P1.0~P1.3分别接至与门各输入端。当有键闭合时=0，CPU中断后，在中断效劳子程序中，再完成键识别和键功能处理。图3-4工作于中断方式的矩阵式键盘接口电路3.5时钟和复位模块图3-5时钟和复位模块.1时钟芯片DS1302作时功耗很低,保持数据和时钟信息时功率小于1mW.DS1302是由DS1202改良而来,增加了以下的特性.双电源管脚用于主电源和备份电源供给Vcc1,为可编程涓流充电电源附加七个字节存储器.它广泛应用于便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域.显示模块及芯片图3-6液晶显示模块.1显示器LCD1602液晶显示器各种图形的显示原理线段的显示：点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当〔000H〕=FFH时，那么屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当〔3FFH〕=FFH时，那么屏幕的右下角显示一条短亮线；当〔000H〕=FFH，〔001H〕=00H，〔002H〕=00H，……〔00EH〕=00H，〔00FH〕=00H时，那么在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的根本原理。字符的显示:用LCD显示一个字符时比拟复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为汉字的显示:汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码〔一般用字模提取软件〕，每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5……右边为2、4、6……根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节……直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字1602字符型LCD简介A.字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。一般1602字符型液晶显示器实物如图图3-7显示器图B.1602LCD的根本参数及引脚功能1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大局部为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差异，两者尺寸差异如以下图图3-81602LCD两者差异C.LCD1602主要技术参数：显示容量:16×2个字符—工作电流:2.0mA(5.0V)×4.35(W×H)mmD.引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚〔无背光〕或16脚〔带背光〕接口，各引脚接口说明如表表1引脚接口说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器比照度调整端，接正电源时比照度最弱，接地时比照度最高，比照度过高时会产生“鬼影〞，使用时可以通过一个10K的电位器调整比照度。第4脚：RS为存放器选择，高电平时选择数据存放器、低电平时选择指令存放器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。E.1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令指令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：光标和显示位置设置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右移，高电平表示有效，低电平表示无效。指令4：显示开关控制。D：控制整体的显示开与关，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：高电平时显示移动的文字，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，高电平时为双行显示，F：低电平时显示5X7的点阵字符，高电平时显示5X10的显示字符。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：忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或数据，如果为低电平表示不忙。与HD44780相兼容的芯片时序表如下：表二：根本操作时序表读状态输入RS=L，R/W=H，E=H输出D0—D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H输出D0—D7=数据写数据输入RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲输出无读写操作时序如下图图3-9读操作时序图3-10写操作时序液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否那么此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在，哪里显示字符，图是1602的内部显示地址。图3-11LCD1602内部显示地址例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B〔40H〕+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。1602液晶模块内部的字符发生存储器〔CGROM〕已经存储了160个不同的点阵字符图形，如图10-58所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比方大写的英文字母“A〞的代码是01000001B〔41H〕，显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A〞。响铃模块打铃电路〔接P3.7〕：当前时间与程序设定时间相同时，P3.7端输出高电平的方波，即打铃。每次响铃时间是60S。图3-12蜂鸣器原理图本设计中的蜂鸣器驱动模块用到了蜂鸣器〔SPEAKER〕、三极管、100欧姆的电阻。将蜂鸣器的一段接地，另一端接三极管的发射极，三极管的基极通过100欧姆的电阻接在三极管的P3.7引脚，三极管的集电极接+5V的电源。RS485通信协议原理图图3-13RS485通讯协议原理图RS485接口RS485采用差分信号负逻辑，+2V～+6V表示“1”；-6V～-2V表示“0RS485有两线制和四线制两种接线，四线制是全双工通讯方式，两线制是半双工通讯方式。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A〞、“B〞端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题：RS-485接口采用差分方式传输信号的方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。因此往往无视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模局部需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道〔信号地〕，就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。RS485同RS232连接由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：〔1〕通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比拟复杂的工业环境最好是选用防浪涌、带隔离珊的产品。〔2〕通过PCI的串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。RS485电缆在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，那么必须采用阻抗匹配〔一般为120Ω〕的RS485专用电缆〔STP-120Ω〔forRS485&CAN〕onepair18AWG〕，而在干扰恶劣的环境下还应需铠装、双绞屏蔽电缆〔ASTP-120Ω〔forRS485&CAN〕onepair18AWG〕。在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。理论上，通信速率在100Kpbs及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而所差异。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继，也就是说理论上RS485的最大传输距离可以到达9.6公里。如果真需要长距离传输，可以采用光纤为传播介质，收发两端各加一个光电转换器，多模光纤的传输距离是5~10公里，而采用单模光纤可达50公里的传播距离。RS485布网网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点：(a)从总线到每个节点的引出线长度应尽量短采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。(b)注意总线特性阻抗的连续性应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。以下几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。(c)注意终端负载电阻在RS485组网的过程中，另一个需要注意的问题是终端负载电阻问题，在设备少、距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作，但随着距离的增加性能将降低。理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原那么可以用来判断，在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间〔上升或下降时间〕超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。一般终端匹配采用终端电阻方法，RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终端电阻在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比拟严格的系统不太适合。另外一种比拟省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大局部功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的“匹配〞，但它利用了二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，到达改善信号质量的目的，节能效果显著。120Ω的RS-485匹配电阻，由于RS-485是差分电平通信，在距离较长或速率较高时，线路存在回波干扰，此时需要在通信线路首末两端并联120Ω200米时，才考虑加匹配电阻。.6RS485和其它总线网络的区别：我们把工业网络归结为三类：RS485网络、HART网络和现场总线网络。〔a〕.HART网络HART是由现在的艾默生提出一个过度性总线标准，他主要是在4­20毫安电流信号上面叠加数字信号，物理层采用BELL202频移键控技术，以实现局部智能仪表的功能，但此协议不是一个真正意义上开放的标准，要参加他的基金会才能拿到协议，参加基金会要一局部的费用。技术主要被国外几家大公司垄断，近两年国内也有公司再做，但还没有到达国外公司的水平。现在有很大一局部的智能仪表都带有HART圆卡，都具备HART通讯功能。但从国内来看还没有真正利用其这局部功能，最多只是利用手操器对其进行参数设定，没有发挥出HART智能仪表应有的功能，没有联网进行设备监控。从长远来看由于HART通信速率低组网困难等原因，HART仪表的采购量会程下滑趋势，但由于HART仪表已经有十多年的历史现在在装数量非常的大，对于一些系统集成商来说还有很大的可利用空间。〔b〕.现场总线网络现场总线技术是当今自动化领域技术开展热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它的出现标志着自动化控制技术又一个新时代的开始。现场总线是连接设置在控制现场的仪表与设置在控制室内的控制设备的数字化、串行、多站通信的网络。其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。现场总线技术近年来成为国际上自动化和仪器仪表开展的热点，它的出现是传统的控制系统结构产生了革命性的变化，是自控系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向迈进，形成新型的网络集成式全分布式控制系统现场总线控制系统FCS〔FieldbusControlSystem〕。但是现在的现场总线的各种标准并行存在并且都有自己的生存领域，还没有形成真正统一的标准，关键是看不到什么时候能形成统一的标准，技术也不够成熟。另外现场总线的仪表种类还比拟少可供选择的余地小，价格也偏高，从最终用户的角度看大多还处于观望状态，都想等到技术成熟之后在考虑，现在实施的少。(c).RS485网络：RS485/MODBUS是现在流行的一种布网方式，其特点是实施简单方便，而且现在支持RS485的仪表又特多，特别是在油品行业RS485/MODBUS简直是一统天下，现在的仪表商也纷纷转而支持RS485/MODBUS，原因很简单，像原来的HART仪表想买一个转换口非常困难，而且价格昂贵，RS485的转换接口就廉价的多而且种类繁多。至少在低端市场RS485/MODBUS还将是最主要的组网方式，近两三年内不会改变。RS232、RS422和RS485通讯接口的区别:RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会〔EIA〕制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422由RS-232开展而来，它是为弥补RS-232之缺乏而提出的。为改良RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺〔速率低于100kb/s时〕，并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输标准，被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422根底上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。注意：(a).RS232的传输是点对点的,并且传输距离只有15米.(b).RS485的传输支持一点对多点,传输距离到达1800米.(采用半双工传输)(c).RS422跟RS485的区别在于它传输方式是全双工传输!RS232有2根线，一根是发送TX，一根是接收RX，同一时间只有收或发在工作，而RS485的2根线，一根是A，一根是B，判断数据是1或0，必须A和B通过相对电平来判断是1还是0。在电脑上一般只有DB9是RS232，RS485是不带的，一般通过RS232或USB转换。另外RS232的电平比RS485要高.7 RS-485总线由于其本钱低廉，设计简单而得到了广泛的应用，大量用于安防监控，智能交通，智能楼宇，机房监控，工业自动化等各个领域。RS-485总线敷设线路比拟简单，但是有一些相应的事项必须注意，否那么会容易导致通信失败，后期维护工作非常浩大。以下是RS485布线标准所需要注意的地方：线材问题：485总线布线使用的线材必须要使用屏蔽双绞线，线径最好在0.75或者1.0线径的，很多人在施工的时候为了图方便，直接使用网线作为485线使用，网线具有八根线，而485线只需要使用两根线或者四根线，其他线浪费了，而且现在的网线的线径相对都比拟细，并不能完全满足485总线通信需求，建议不要使用网线。还有不能使用平行线，同轴电缆或者不带屏蔽层的双绞线，由于485是差分平衡传输，使用双绞线可以有效的抵消外部干扰对其的影响，485线路一定不能使用平行线，同样的道理，由于屏蔽层具有屏蔽外部干扰的作用，最好要使用带屏蔽层的双绞线。布线问题：485总线的走线要尽量远离干扰源，在施工过程中，有很多人为了省事，将485线路与电源线路一起走线，这样是不合理的，电源线会产生干扰，导致485通信不稳定，还有就是485布线必须远离类似于变压器，变频器等强电压干扰源。总线拓扑问题：由于现场环境复杂，485设备分布一般都比拟散乱，施工人员为图方便，没有按照485标准将线路布设成手牵手菊花链总线式拓扑结构，而是随意布设成星型，树型甚至多种拓扑结构混合型的，留出太多太长的分支，在实际应用中，单纯的星型，树型拓扑结构甚至混合拓扑结构有的时候也是可以使用的，但是通信肯定会不稳定，如果一定要布设星型，树型拓扑结构的话，建议使用485集线器和485中继器，相关的应用可以参考485总线拓扑结构问题页面。接地问题:在485总线布线标准里面，强调需要单点可靠接地，但是在实际施工中，485总线接地有时反而会起到反作用。由于485布线需要手牵手菊花链方式连接，使用的屏蔽双绞线肯定都会被剪断连接在485设备上，而一般大多都会利用外面的屏蔽层作为地线，如果没有将屏蔽层做良好的连接的话，接地反而可能会导致485信号不稳定，所以485线路接地必须是单点可靠接地。传输距离问题：485总线传输距离为1200米，该传输距离有限定条件：波特率低于110Kbps，使用标准的屏蔽双绞线，线径要到达一定标准，所接负载为一台485设备,外部没有强烈的电磁干扰等。传输距离与通信波特率成反比，与通信线路线径成正比，负载越多传输距离越短，外部干扰越大传输距离越短。建议在布设线路时，最好留有冗余，因为随着线路的老化，传输距离可能会变短，通信可能会不稳定，留有冗余的话，这种情况根本不会出现。当485线路传输距离超过1000米，建议通过增加485中继器延长通信距离。负载问题：标准的485芯片负载能力为32个，现在有485芯片已经负载能力到达128个甚至400个，但是实际使用中并不能够完全到达标称值的，影响485芯片负载能力的和从485设备的设计也是有关系的，还有和通信距离也有关系。如果485设备上带有上下拉电阻或者防雷管，由于其会吸收电压，会大大的降低该条485线路上的负载能力，还有在485线上加120欧姆的匹配阻抗电阻也会影响负载能力，传输距离越远，负载能力也会相应的降低。同样的，也建议在负载问题上留有冗余，当负载不够的时候，可以通过添加485中继器、485集线器来解决相应的问题。 通信失败分析多数情况下是电缆接线故障或终端电阻失效、接地电阻过大。以下建议希望会有所帮助：(a).采用阻抗匹配、低衰减的RS485专用总线电缆(专利号：202320559128.9)更有利于保证通信。一般推荐如下：普通双绞屏蔽型电缆STP-120Ω〔forRS485&CAN〕onepair20AWG，电缆外径7.7mm左右。适用于室内、管道及一般工业环境。使用时，屏蔽层一端接地。普通双绞屏蔽型电缆STP-120Ω〔forRS485&CAN〕onepair18AWG，电缆外径左右。适用于室内、管道及一般工业环境。使用时，屏蔽层一端接地！铠装、双绞屏蔽型电缆ASTP-120Ω〔forRS485&CAN〕onepair18AWG，电缆外径12.3mm左右。可用于干扰严重、鼠害频繁以及有防雷、防爆要求的场所。使用时，建议铠装层两端接地，最内层屏蔽一端接地！CC-Link的总线电缆是特性阻抗为110±10Ω的3芯绞合屏蔽电缆，国产型号规格：STP-110Ω〔forCANopen&CC-Link〕3C×20AWG，使用时，屏蔽层应只在一端接地！(b).传输距离超过300米应加终端电阻〔一般为120Ω〕。(c).变频器、动力电缆、变压器、大功率电机等往往伴随着低频干扰，而这种干扰是用高导电率材料做屏蔽层的电缆无法解决的，包括原装的进口电缆。只有用高导磁率材料〔如钢带、钢丝〕做的屏蔽层才能有效抑制低频干扰。最常用的方法就是给电缆套上钢管或直接采用高导磁率材料制成的铠装型电缆——ASTP-120Ω〔forRS485&CAN〕onepair18AWG.户外敷设电缆防雷很重要！雷电的等效干扰频率在100k左右，也属于低频干扰。《GB50057-94建筑物防雷设计标准》第条：在需要保护的空间内，当采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少在两端并宜在防雷区交界处做等电位连接，当系统要求只在一端做等电位连接时，应采用两层屏蔽，外层屏蔽按前述要求处理。.9 RS485布线标准所需要注意的地方：(a).线材问题：485总线布线使用的线材必须要使用屏蔽双绞线，线径最好在0.75或者1.0线径的，很多人在施工的时候为了图方便，直接使用网线作为485线使用，网线具有八根线，而485线只需要使用两根线或者四根线，其他线浪费了，而且现在的网线的线径相对都比拟细，并不能完全满足485总线通信需求，建议不要使用网线。还有不能使用平行线，同轴电缆或者不带屏蔽层的双绞线，由于485是差分平衡传输，使用双绞线可以有效的抵消外部干扰对其的影响，485线路一定不能使用平行线，同样的道理，由于屏蔽层具有屏蔽外部干扰的作用，最好要使用带屏蔽层的双绞线。(b).布线问题：485总线的走线要尽量远离干扰源，在施工过程中，有很多人为了省事，将485线路与电源线路一起走线，这样是不合理的，电源线会产生干扰，导致485通信不稳定，还有就是485布线必须远离类似于变压器，变频器等强电压干扰源。(c).总线拓扑问题：由于现场环境复杂，485设备分布一般都比拟散乱，施工人员为图方便，没有按照485标准将线路布设成手牵手菊花链总线式拓扑结构，而是随意布设成星型，树型甚至多种拓扑结构混合型的，留出太多太长的分支，在实际应用中，单纯的星型，树型拓扑结构甚至混合拓扑结构有的时候也是可以使用的，但是通信肯定会不稳定，如果一定要布设星型，树型拓扑结构的话，建议使用485集线器和485中继器，相关的应用可以参考485总线拓扑结构问题页面。(d).接地问题:在485总线布线标准里面，强调需要单点可靠接地，但是在实际施工中，485总线接地有时反而会起到反作用。由于485布线需要手牵手菊花链方式连接，使用的屏蔽双绞线肯定都会被剪断连接在485设备上，而一般大多都会利用外面的屏蔽层作为地线，如果没有将屏蔽层做良好的连接的话，接地反而可能会导致485信号不稳定，所以485线路接地必须是单点可靠接地。(e).传输距离问题：485总线传输距离为1200米，该传输距离有限定条件：波特率低于110Kbps，使用标准的屏蔽双绞线，线径要到达一定标准，所接负载为一台485设备,外部没有强烈的电磁干扰等。传输距离与通信波特率成反比，与通信线路线径成正比，负载越多传输距离越短，外部干扰越大传输距离越短。建议在布设线路时，最好留有冗余，因为随着线路的老化，传输距离可能会变短，通信可能会不稳定，留有冗余的话，这种情况根本不会出现。当485线路传输距离超过1000米，建议通过增加485中继器延长通信距离。(f)负载问题：标准的485芯片负载能力为32个，现在有485芯片已经负载能力到达128个甚至400个，但是实际使用中并不能够完全到达标称值的，影响485芯片负载能力的和从485设备的设计也是有关系的，还有和通信距离也有关系.Modbus通信协议实际上Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，而数据通讯采用Maser/Slave方式。Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验。软件设计4.1程序流程图电子打铃器运用51单片机为核心元件。电路输出的信号经转换，由单片机的I/O口读入，然后根据打铃时间，并将结果输出到电脑上。系统开始运行，先进行初始化，然后调用子程序，如果子程序运行那么进行按时打铃，依次运行的程序为调用打铃比照程序、调用键盘子程序，这局部程序在调用键盘子程序，按下之前是循环执行的，进行逐步循环。如图4-1所示。开始开始初始化参数设置调用显示子程序调用打铃比照程序调用键盘子程序图4-1主程序程序流程图4.2定时中断程序流程图保护现场保护现场开始100ms单位加1100ms单元=0？100ms单元清零，秒单元加1秒单元=60？分单元清零，时单元加1时单元=24？时单元清零退出NNNN图4-2定时中断程序流程图结束语该电子打铃器主要采用STC12C5A16S2单片机作为主控核心，由DS1302时钟芯片提供时钟、LCD1602动态扫描显示屏显示。STC12C5A16S2单片机是由Atmel公司推出的，功耗小，电压可选用4～6V电压供电；DS1302时钟芯片是美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电功能的低功耗实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。本文介绍了基于STC12C5A16S2单片机设计的电子打铃器。首先我们在概述中简单介绍了单片机的开展与其在中低端领域中的优势以及课题的开发意义；接着介绍了STC12C5A16S2单片机的硬件结构和本毕业设计所要外扩的LCD显示及其驱动方法，并在此根底上实现了时钟根本电路的设计；然后使用单片机C语言进行时钟程序的设计，程序采用模块化结构，使得逻辑关系简单明了，维护方便。

本设计是一个具有报时功能的作息时间控制钟。它利用单片机的外扩接口与DS1302连接计时，进行年历计算，并用的蜂鸣器驱动模块将它报出来；在进行时间计算，分每加一时，都与规定的作息时间比拟，如果相等那么进行相应的控制或动作。由七段显示驱动模块、蜂鸣器驱动模块和按钮控制模块三局部组成，四个按键用于报时及校正时间。现代机关企业，特别是学校要求对时间加以控制，要按时打铃及播放播送，以保证学习与工作的正常运行。本设计实现了这些功能，给学校及其他机关企业带来方便，整体性好，人性化强、可靠性高，实现了对时间控制的智能化。电子打铃器是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用自动打铃器，从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。而且通过电子打铃器的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。参考文献[M][2].刘鲲.单片机C语言入门[M].人民邮电出版社，2023,6[3[M],国防工业出版社,2006[M].河北教育出版社，2003[5].刘坤，宋戈，赵红波，张宪栋.51单片机C语言应用开发技术大全[M].人民邮电出版社，2023,9[6].李大友.微机原理与汇编语言程序设计[M].北京：机械工业出版社，2000.8.[M].1994[M].2004[9].冯博琴，吴宁.微型计算机原理与接口技术[M].清华大学出版社，2007,8[10].丁元杰.单片微机原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2001.[11].王汀.微处理机原理与接口技术[M].北京：化学工业出版社，2004.6.[12].谢家奎.电子线路[M].北京：高等教育出版社，2002.3.致谢2023年3月，我开始了我的毕业设计工作，时至今日，设计根本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个设计过程难以用语言来表达。历经了二个多月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。当我终于完成了所有打字、绘图、排版、校对的任务后整个人都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我的心里是甜的，我觉得这一切都值了。这次毕业设计的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。我不会忘记这难忘的几个月的时间。毕业设计的制作给了我难忘的回忆。在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的冲动和兴奋；亲手用protel99设计电路图的时间里，记忆最深的是每一步小小思路实现时那幸福的心情；为了毕业设计说明书我曾赶稿到深夜，但看着亲手打出的一字一句，心里满满的只有喜悦毫无疲惫。这段旅程看似荆棘密布，实那么蕴藏着无尽的宝藏。我从资料的收集中，掌握了很多单片机及其接口应用的知识，让我对我所学过的知识有所稳固和提高，并且让我对当今单片机的最新开展技术有所了解。在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在此更要感谢我的指导老师和专业老师，是你们的细心指导和关心，使我能够顺利的完成毕业论文。在此我要向周云龙老师致以最衷心的感谢和附录附录1：汇编程序清单附录2：PCB图附录3：设计原理图附录1：汇编程序清单BEEPEQUP3.7;定义蜂鸣器〔电铃〕控制信号输出口ORG0000H;程序入口地址LJMPSTARTORG000BH;定时器0中断入口地址LJMPTIMER_0ORG0100H;/*****程序开始，初始化*****/START:SETBBEEP;关闭蜂鸣器〔电铃〕SETB48H;使用一个bit位用于调时闪烁标志SETB47H;使用一个bit位用于产生脉冲用于调时快进时基CLR45H;关闭响铃方式1标志CLR44H;关闭响铃方式2标志MOVR1,#0;调整选择键功能标志：0正常走时、1调时、2调分、3调秒MOV20H,#00H;用于控制秒基准时钟源的产生MOV21H,#00H;清零秒存放器MOV22H,#00H;清零分存放器MOV23H,#00H;清零时存放器MOV24H,#00H;用于控制调时闪烁的基准时钟的产生MOVR2,#00H;强制打铃标志MOVR3,#00H;强制打铃时长标志MOVIP,#02H;IP,IE初始化MOVIE,#82HMOVTMOD,#01H;设定定时器0工作方式1MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0H;赋定时初值，定时50msSETBTR0;启动定时器0MOVSP,#40H;重设堆栈指针;/*****主程序*****/MAIN:CJNER1,#00H,MAIN1;是否为正常走时状态LCALLBIJIAO1;调用起床、熄灯打铃比拟子程序LCALLBIJIAO2;调用上、下课打铃比拟子程序LCALLDALING1;调用响铃方式1执行子程序LCALLDALING2;调用响铃方式2执行子程序LCALLDALING3MAIN1:LCALLDISPLAY;调用显示子程序LCALLKEY_SCAN;调用按键检测子程序JZMAIN;无键按下那么返回重新循环LCALLSET_KEY;调用选择键处理子程序JB46H,MAIN;如果已进行长按调整〔调时快进〕，那么不再执行下面的单步调整LCALLADD_KEY;调用增加键处理子程序LCALLDEC_KEY;调用减少键处理子程序LCALLDALING_KEY;处理强制打铃/强制关闭铃声键LJMPMAIN;重新循环;/*****定时中断效劳程序*****/TIMER_0:PUSHACCPUSHPSW;保护现场MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0H;重新赋定时初值CPL47H;产生脉冲用于调时快进时基INC24HMOVA,24HCJNEA,#10,ADD_TIME;产生0.5秒基准时钟，用于调时闪烁CPL48H;取反调时闪烁标志位MOV24H,#00HADD_TIME:INC20HMOVA,20HCJNEA,#20,RETI1;产生1秒基准时钟MOV20H,#00H;一秒钟时间到，清零20HCJNER2,#01H,ADD_MINCR3ADD_M:MOVA,21HADDA,#01HDAA;作十进制调整MOV21H,ACJNEA,#60H,RETI1MOV21H,#00H;一分钟到MOVA,22HADDA,#01HDAAMOV22H,ACJNEA,#60H,RETI1MOV22H,#00H;一小时到MOVA,23HADDA,#01HDAAMOV23H,ACJNEA,#24H,RETI1MOV23H,#00H;到24点,清零小时RETI1:POPPSWPOPACC;恢复现场RETI;中断返回;/*****显示处理*****/DISPLAY:MOVA,21H;秒ANLA,#0FHMOV2FH,A;转换出秒个位，存入2FHMOVA,21HANLA,#0F0HSWAPAMOV2EH,A;转换出秒十位，存入2EHJB46H,MIN;如果长按按键〔调时快进〕，那么跳过闪烁处理CJNER1,#3,MIN;如果R1为3，闪烁秒位待调整JB48H,MINMOV2FH,#0AH;使该位为10，查表得到使该位不显示的输出MOV2EH,#0AHMIN:MOVA,22H;分ANLA,#0FHMOV2DH,A;转换出分个位，存入2DHMOVA,22HANLA,#0F0HSWAPAMOV2CH,A;转换出分十位，存入2CHJB46H,HOUR;如果长按按键〔调时快进〕，那么跳过闪烁处理CJNER1,#2,HOUR;如果R1为2，闪烁分位待调整JB48H,HOURMOV2DH,#0AH;使该位为10，查表得到使该位不显示的输出MOV2CH,#0AHHOUR:MOVA,23H;时ANLA,#0FHMOV2BH,A;转换出时个位，存入2BHMOVA,23HANLA,#0F0HSWAPAMOV2AH,A;转换出时十位，存入2AHJB46H,DISP;如果长按按键〔调时快进〕，那么跳过闪烁处理CJNER1,#1,DISP;如果R1为1，闪烁时位待调整JB48H,DISPMOV2BH,#0AH;使该位为10，查表得到使该位不显示的输出MOV2AH,#0AH;/*****数码管动态扫描显示*****/DISP:MOVDPTR,#TABLEMOVA,2FHMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.7;显示秒个位MOVA,2EHMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.6;显示秒十位MOVA,#40HMOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.5;显示“-〞MOVA,2DHMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.4;显示分个位MOVA,2CHMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.3;显示分十位MOVA,#40HMOVP0,ALCALLDELAY