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1、智能药盒设计_单片机嵌入式系统软硬件设计摘要随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们对生活的健康质量也追求越来越高，为了方便老年人吃药，结合当前智能药盒蓬勃的发展状况，木文介绍了一种基于单片机的家庭用智能药盒的设计。首先，木文介绍了此系统所涉及的硬件的结构和工作原理，主要伍括stc90c51单片机、lcd1602液晶和单片机的定时/计数器。其次，介绍了系统硬件的模块化设计思想。在第一部分着重介绍了单片机的各项参数、内部结构、引脚功能，lcd1602的硬件电路、显示原理和各项命令，定时/计数器和蜂鸣器原理的简单介绍。在第二部分则系统地介绍了各模块之间的运作模式和工作流程。当系统
5、，还可以放貫保健品，这样也就拓展了电子药盒的消费对象，扩大了消费群体，提升电子药盒的使用价值。以前大多电子药盒的电路通常由分立的数字电路器件组成，不仅功能单一,而且重量和体积都较大，特别是功耗大，提高了使用成木，因而具有很大的局限性。所以更加智能的电子药盒成为新的需要。近儿年，随着单片机技术的快速发展，以单片机为核心的大规模集成电路在各种产品中得到了极其广泛的应用。而以单片机为核心的数字电路正是由于具有功能丰富，体积小,功耗低等优势，符合电子药盒这一产品的特点，具有极大的市场潜力和开发价值。一切科技都是为了服务人们更好的生活。鉴于目前不少老年人苦于用药的合理管理和定时服用，智能的药
6、品管理系统正是大众所需。近几年，随着单片机技术的快速发展，以单片机为核心的大规模集成电路在各种产品中得到了极其广泛的应用。而以单片机为核心的数字电路正是由于具有功能丰富，体积小，功耗低等优势，符合电子药盒这一产品的特点，具有极大的市场潜力和开发价值。针对目前的现状，设计一种家庭用智能药盒，木设计是以stc90c516单片机为核心，并与键盘输入和1602lcd液晶显示屏相结合的自动按时提醒控制系统，有较高的应用价值和现实意义。2系统总体方案设计2.1设计要求利用stc90c516单片机、8个按键、lcd1602液晶显示屏、蜂鸣器、led发光二极管等设计一个家庭用智能药盒。该系统硬件
13、)p2.4(a13)p2.5eavpp(ai4)p2.6(a15)p2.7>xtalixtal2vccgndrst(rxd>p3.0(txd)p3.i1p3.7(rd)pl6(wr)alepr(xipsrsul199t-stc90c5i640p2.3p2.4p2.5p2.6p2.720gnd图3-1单片机最小系统电路图3.1.1.stc90c51rc/rd+系列单片机简介stc90c51rc/rd+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟机器周期和6时钟机器周期可以任意选择。内部集成max810专用
14、复位电路，时钟频率在12mhz以下时，复位脚可直接接地。stc90c51rc/rd+单片机中含中央处理器(cpu)、程序存储器(flash)、数据存储器(spam)、定时/计数器、uart串口、i/o接口、eeprom、看门狗等模块。stc90c51rc/rd+系列单片机几乎包含了数据采集和控制所需要的所有单元模块，可称得上一个片上系统。1、增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期8051cpu。2、工作电压：5.5v-3.8v（5v单片机）/3.6v-2.0v（3v单片机）。3、工作频率范围：0-40mhz，相当于普通8051的080mhz,实际工作频率可达48mhz。
15、4用户应用程序空4k/6k/7k/8k/1ok/12k/13k/16k/32k/40k/48k/56k/61k/字节。5、片上集成1280字节/512/256字节ram。6、通用i/o口（35/39个）,复位后为:p1/p2/p3/p4是准双向口/弱上拉（普通8051传统i/o口）。p0口是幵漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为i/o口用时，需加上拉电阻。7、isp（在系统可编程）/iap（在应用可编程），无需专用编程器/仿真器,可通过申口（p3.o/p3.1）直接下载用户程序，8k程序3-5秒即可完成一片。8、eeprom功能。9、看门狗。10、内部集成
17、siczrxdp3.0lxu/lj3.1cz1nto/p3.2|inti/p3.3czhipuczzj1/p3.5czwr/p3.6czrdp3.7=xtal2czxtal1izzgndo丨234567oc9i234567x9120)pdlp-4o,ig07p4no9876s-43210987654314333333333322,1222222vccpo.opo.ip0.2p0.3p0.4p0.5二p0.6二z1po.7ta1)4.6ale/p4.spstnp4.4p2.7
18、p2.6ip2.5zzip2.4p2.3p2.2p2.i二1p2.0图3-2stc90c51rc/rd+系列单片机引脚图1、电源vcc（引脚号40），芯片电源，接+5v;gnd（引脚号20），电源接地端。2、时钟xtal1（引脚号19）内部振荡电路反相放人器的输入端，是外接晶振的一个引脚。当采用外部振荡器吋，此引脚接地。xtal2（引脚号18）内部振荡器的反相放大器输出端，是外接晶振的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。3、控制总线（1）ale/prog（引脚号30）:正常操作时为ale功能（允许地址锁存），用来把地址的低字节锁存到外部锁存器。ale引
19、脚以不变的频率（振荡器频率的1/6）周期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的吋钟信号或用于定时。但要注意，每当访问外部数据存储器吋，将跳过一个ale脉冲。ale端可以驱动（吸收或输出电流）8个lsttl电路。（2）psen（引脚号29）:外部程序存储器读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或数据）期间，在每个机器周期内两次有效。可以驱动8个lsttl电路。（3）rst/vpd（引脚号9）:复位信号输入端。振荡器工作时，该引脚上持续2个机器周期的高电平可实现复位操作。此引脚还可接上备用电源。在vcc掉电期间，由vpd向内部ram提供电源，以保持内部ram中的数据。（4）
20、石/vpp（引脚号31）:为内部程序存储器和外部程序存储器的选择端。当豆为高电平时，访问内部程序存储器；当石为低电平时，访问外部程序存储器。4、i/o线(1)po口(引脚号3239):单片机的双向数据总线和低8位地址总线。在访问外部存储器时实现分时操作，先用作地址总线，在ale信号的下降沿，地址被锁存；然后用作为数据总线。它也可以用作双向输入/输出口。p0口能驱动8个lsttl负载。(2)p1口(引脚号18):准双向输入/输出口，它能驱动4个lsttl负载。(3)p2口(引脚号2128):准双向输入/输出口。在访问外部存储器时，用作高8位地址总线。p2口能驱动4个
21、lsttl负载。(4)p3口(引脚号1017):准双向输入/输出口，它能驱动4个lsttl负载。p3口的每一引脚还有另外一种功能：p3.0rxd：串行口输入端。p3.1txd：串行口输出端。p3.2into：外部中断0中断请求输入端。p3.3inti：外部中断1中断请求输入端。p3.4t0：定时器/计数器0外部输入端。p3.5t1：定时器/计数器1外部输入端。p3.6wr：外部数据存储器写选通信号。p3.7rd：外部数据存储器读选通信号。3.1.2.晶振电路单片机工作时，从取指令到译码再进行微操作，必须在时钟信号控制下才能有序地进行，时钟电路就是为单片机工作提供基木时钟的。单片机的时
22、钟信号通常有两种产生方式：内部时钟方式和外部时钟方式。内部时钟方式是在单片机xtal1和xtal2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，可以与单片机片内的电路构成一个稳定的自激振荡器。晶振的取值范围一般为024mhz,常用的晶振频率有6mhz、12mhz,11.0592mhz、24mhz等。一些新型的单片机还可以选择更高的频率。外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率的作用，一般选用2030pf的瓷片电容。夕卜部时钟方式则是在单片机xtal1引脚上外接一个稳定的时钟信号源，它一般适用于多片单片机同时工作的情况，使用同一时钟信号可以保
25、始接上电源时，还是运行过程中发生故障都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值，并从这个状态幵始工作。单片机的复位条件：必须使其rst引脚上持续出现两个（或以上）机器周期的高电平。单片机的复位形式：上电复位、按键复位，此处采用上电复位。按键复位电路中，当按键没有按下时，电路同上电复位电路。如在单片机运行过程中，按下reset键，已经充好电的电容会快速通过电阻的回路放电，从而使得rst引脚上的电位快速变为高电平，此高电平会维持到按键释放，从而满足单片机复位的条件实现按键复位。单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续就可以实现，电容的的大小是10uf，电
28、1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：vss为地电源。第2脚：vcc接5v正电源。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重影，使用时可以通过一个1k的电位器调整对比度。第4脚：rs为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。第5脚：rw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rw同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当rs为低电平rw为高电平时可以读忙信号，当rs为高电平rw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714脚
31、字调节键组合）以及键盘扫描程序等部分组成。木系统键盘电路共有8个按键组成，桉4x2的格式布置。键盘的电路连接如图3-6所示：s5s6s7s10gndk7图3-6系统按键电路连接图键盘的工作原理是：按卞键帽时，按键内的复位弹簧被压缩，动片触点与静片触点相连，按键接通，相应键向单片机端口发送一个低电平，松开键帽，按键断开。3.4蜂鸣器报警电路系统屮单片机的p2.3脚与蜂鸣器相连，开启蜂鸣器功能。当单片机的管脚输出固定频率电平时蜂鸣器响起。声咅是由振动所产生的，一定频率的震动就产生了一定频率的声音，其电路连接图如图3-7所示：vccgnd图3-7蜂鸣器电路连接图一般情况下，p2.3脚处于