烟台大学毕业论文（设计） 第二章 设计题目与要求
2.1 课程设计要求
设计一种自动浇水控制器，可以实现设定每周内任意几天需要浇水，每天何时开始浇水，每路每次浇水多长时间，八路依次自动浇水。状态显示在平时模式现实当前时间及星期几，从左至右，前两位显示时，中间两位显示分，最后一位显示星期。时与分之间两个LED为秒闪指示，每秒闪动一次。制作出适合系统运行的电源。
2.2 课程设计目的
(1) 巩固、加深和扩大单片机应用的知识面。提高综合及灵活运用所学知识解决
实际控制的能力；
(2) 培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图标及文献资料的自学能力，提
高组成系统、编程、调试的动手能力；
(3) 学会对课程设计方案的分析、选择、比较、熟悉系统开发、研制的过程，软
硬件设计的方法、内容及步骤；
(4) 掌握计数器、加法器、LED的使用； (5) 掌握数码管显示电路的应用与按键设置。
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烟台大学毕业论文（设计） 第三章 设计的方案选择与论证
3.1 整体设计框架
图3-1是本次设计的整体系统框图，本电路是由AT89C51单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，高性能等优点；显示模块有三个数码管，CD4511译码器构成，使用动态扫描的显示方式对数字进行显示；按键模块位五个独立按键构成，分别设定时、分、星期、定时、定天；电源电路是为了给AT89C51提供稳定的工作电压而设计；时钟电路采用晶振提供时钟频率，再结合编程来实现时间的显示与设定。
键盘模块 时钟电路 复位电路 显示模块 浇水输出模块 AT89C51 电源模块
图3-1 系统整体设计框图
3.2 系统硬件的选择
(1)控制系统模块的方案选择和论证 方案一：采用89C2051芯片作为硬件核心，有2KB的存储空间，虽然加上端口扩展，键盘不做独立式的，也可以满足电路要求，但是它无法扩展ROM，也不能用C语言编程，因为C的第一条指令是跳转，会浪费很多空间，因此导致空间不够，就只能用汇编语音。 并且2051的P3.7在芯片的引脚上没有，只在内部有用，P1.0,P1.1
方案二：采用89C51芯片作为硬件核心，采用FlashROM，内部具有4KB ROM存储空间，能于3V的超低压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，有40个
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没有内部上拉，要用做输入输出，就需要外接上拉。
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引脚，完全满足电路要求，具有电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片进行多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。
结合两者优缺点考虑，在本设计中选择采用AT89C51作为主控制系统。
(2)显示模块选择方案和论证
方案一：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较合适，如果用在显示数字显得太浪费，且价格也相对比较高，所以
方案二：采用LED液晶显示器，液晶显示器的显示功能强大，可显示大量文字，图形，显示多样，清晰可见，但是价格昂贵，需要的接口线多，所以在此设计中也不
方案三：采用LED数码管动态扫描，LED数码管价格适中，对于显示数字最合在本设计中选择采用了LED数码管作为显示。
(3)时钟电路的选择方案和论证
方案一：采用DS12887时钟芯片实现时钟，DS12887芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，虽然精度高，
但是成本相对高，本设计不需要如此显示精度及详细度。
方案二：采用外部晶振提供时钟频率，直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现星期、时、分、秒的计数。采用此种方案可以减少芯片的使用，节约成
在本设计中直接采用方案二的时钟电路为电路提供时钟控制模块。
(4)键盘模块的选择方案和论证
方案一：采用独立式的非编码键盘模式，在此种连接方式中，每个按键都是相互方案二：采用行列式的非编码键盘，它是一种把所有按键排列成行列矩阵的键盘，所以，一个M×N的行列式的非编码键盘只需M条行线以及N条列线，共要占用M+N
在本设计中采用方案一的键盘来对现实电路，和浇水设置进行设定。
不采用此种作为显示。
用这种作为显示。
适，而且采用动态扫描法与单片机连接时，占用的单片机口线少。
本，适用更多的用户需求。
独立的，均需占用CPU的一条I/O输入数据线。
条单片机的端口线，本设计中按键只有五个，因此不采用此方案。
3.3 最终方案决定及电路设计
综上各方案所述，对此次设计的方案选定：采用AT89C51作为主控制系统；LED数码管动态扫描作为显示系统；采用单片机自身的定时计数器作为时钟电路；系统电路图见附录。
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第四章 系统硬件电路的设计
硬件电路是系统的重要部分，在本次设计中主要是以AT89C51为核心控制器。外加一些控制电路来实现本系统的基本功能。下面分别介绍各个控制电路的功能及工作原理。
4.1 AT89C51的介绍
89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的CMOS8位微处理器，简称单片机。它低电压、高性能。该器件采用ATMEL高密度肥肉非易失存储器制造技术来加工的，并且可以与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。因为将多功能8位CPU和闪烁存储器结合在一个芯片中，使得ATMEL的89C51成为一种高效的微控制器 89C单片机，为许多嵌入式的控制系统完美的提供了一种不仅灵活性高而且价廉的方案。 4.1.1 内部结构
AT89C51的内部结构框图如图4-1所示
图4-1 89C51内部结构框图
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89C51单片机基本组成包括有：
? 片内数据存储器RAM有128B ? 片内程序存储器Flash ROM 有4KB ? 可寻址片外64KB的RAM ? 一个全双工通用异步串行接口UART
? 一个8位的微处理器
? 21个特殊功能寄存器SFR
? 可寻址片内外统一编址的64KB的ROM
? 4个8位并行I/O接口(P0—P3)
? 两个16位的定时器/计数器
? 五个中断源、两个优先级的中断控制系统 ? 片内振荡器和时钟产生电路 AT89C51主要部件也可以划分为CPU、存储器、I/O端口、定时器/计数器和终端系统等五部分。CPU包括运算器、控制器；存储器包括程序存储器、片内数据存
储器、片外数据存储器。 4.1.2 引脚说明
AT89C51共含有40个引脚，分为端口线、电源线、控制线三类。如图4-2所示：
? 具有位操作功能的布尔处理机及位寻址功能
图4-2 AT89C51封装和引脚分配
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