【正文】 武漢紡織大學 電子與電氣工程學院 電子 91 班 11 DS1302 可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時 ,可以達到我們設計的基本的要求。內部的寄存器為我們調時，鬧鐘定時提供了寄存空間。備用用電源也實現(xiàn)了 當系統(tǒng)斷電后，時鐘仍然可以保持。而且它是串行接口，與單片機通信所需要的接口少。不像 DS12887 等芯片并行通信需要很多 IO 口。 DS1302管腳及寄存器說明 （ 1） DS1302 的引腳排列 Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當 Vcc2 大于 Vcc1＋ 時， Vcc2 給 DS1302 供電。當 Vcc2 小于 Vcc1時， DS1302 由 Vcc1 供電。因此，我們 vcc1 用 3V 的紐扣電池作為備用電源， vcc2 用系統(tǒng)電源作為主電源。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。 RST 是復位 /片選線，通過把 RST 輸入驅動置高 電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當 RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302 進行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在 Vcc≥ 之前，RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )。 武漢紡織大學 電子與電氣工程學院 電子 91 班 12 SCLK 為時鐘輸入端。 （ 2） DS1302 的寄存器說明 DS1302有 12個寄存器，其中有 7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD碼形式。此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與 RAM相關的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內容。 DS1302與 RAM相關的寄存器分為兩類：一類是單個 RAM單元，共 31個，每個單元組態(tài)為一個 8位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM的 31個字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫 )、FFH(讀 )。 2.3 DS1302時鐘電路 DS1302 時鐘電路如下圖所示： 武漢紡織大學 電子與電氣工程學院 電子 91 班 13 DS1302 與單片機的連接僅需 3 條線：時鐘線 SCLK、數(shù)據(jù)線 I/O 和復位線 RST。時鐘線 SCLK 與 相連，數(shù)據(jù)線 I/O 與 相連，復位線 RST 與 相連。由于 DS1302 是靠 涓細電流充電 來實現(xiàn)串行輸入輸出的，因此，在 SCLK 、 I/O、 RST 線上要加上拉電阻，其中，它們的電流應該在 500u~1mA 之間，若電源為 5V，則 R 約為 5k，因此，我們 的電阻 R=。 但是經(jīng)過查閱有關資料知道如果 DS1302 不是接 p0 口可以不接上拉電阻，為了節(jié)省成本，所以沒有接上拉電阻。 在單電源與電池供電系統(tǒng)中， vcc1 提供低電源并提供低功率的備用電源。 Vcc2 提供高電源作為芯片供電的主電源。因此，這里 vcc1 用3V 紐扣電池， vcc2 用 5V 的系統(tǒng)電源。 晶振為 接入 X X2 引腳。 3 溫度系統(tǒng)電路 武漢紡織大學 電子與電氣工程學院 電子 91 班 14 溫度芯片的選擇 溫度實現(xiàn)只能通過外部的溫度傳感器來實現(xiàn)。經(jīng)上網(wǎng)查閱資料及市場考察， DS18b20 體積小，只有 3 只腳，電路接法簡單。它能夠直接讀出被測溫度。內部含有寄存器為我們設計實現(xiàn)上下限報警功能提供保障。 用戶可定義的非易失性溫度報警設置；報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； 精度為 176。 C，也符合我們設計的要求。 DS18B20 也是我們通常使用的型號，因此溫度傳感器用 DS18B20。 DS18B20 內部結構描述 DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器還包括一個高速暫存 RAM和一個非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM 的結構為 8 個字節(jié)的存儲器，結構如圖 所示。頭兩個字節(jié)包含測得的溫度信息，第三和第四 字節(jié)是 TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第五個字節(jié)為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨率。 DS18B20 工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉換為相應精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖 所示。低 5 位一直為 1， TM 是測試模式位，用于設置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。 溫度 LSB 溫度 MSB TH 用戶字節(jié) 1 TL 用戶字節(jié) 2 配置寄存器 保留 保留 1 字節(jié) 2 字節(jié) 3 字節(jié) 4 字節(jié) 5 字節(jié) 6 字節(jié) 7 字節(jié) EEROM TH 用戶字節(jié) 1 TL 用戶字節(jié) 2 武漢紡織大學 電子與電氣工程學院 電子 91 班 15 DS18b20溫度系統(tǒng)電路 DS18B20 系統(tǒng)電路如下： DS18B20 有兩種接法：一是單線接法即只接 QT。這種方法應用它內部的寄生電源，因此在 QT 上要用 一個 MOSFET 把 I/O 線只接拉到電TM R1 R0 1 1 1 1 1 圖 配置寄存器 武漢紡織大學 電子與電氣工程學院 電子 91 班 16 源上。二是從 vdd 腳加上電源。方法一適合于遠距離溫度監(jiān)控，不需要本地電源。而我們只是設計測溫系統(tǒng)，選擇方法二就行了，還有MOSFET 極容易燒，我們不用它。 Vdd 接 5V 電源， vss 接地， QT 與 相連。 4 鍵盤控制系統(tǒng)設計 按鍵需要 4 個，分別實現(xiàn)為時間調整、時間的加、時間的減、退出四個功能。用單片機的 4 個 I/O 口接收控制信號，其電路圖如下： 4 個按鍵的一端與地相連，另一端分別與 、 、 、 相連。這時當按鍵按下就輸入低電平。 5 報警電路系統(tǒng) 設計 武漢紡織大學 電子與電氣工程學院 電子 91 班 17 報警電路由蜂鳴器、三極管、電阻 、 LED 等構成電路圖如下： 它們與單片機的接口分別是 。 6 液晶顯示系統(tǒng)設計 12864 液晶顯示電路 現(xiàn)在流行低碳生活，節(jié)能減排已成為人們處理事情首先想到的問題，所以這個顯示的時候背光控制時間為 10s 左右，同時關背光的時候關掉顯示器的電源 ，降低功耗。 三、 軟硬件調試部分 1） 軟件調試 軟件調試，我是在 keil 軟件平臺和單片機學習板上來完成的。當我寫部分程序在 keil 軟件經(jīng)過調試，開始出現(xiàn)很多武漢紡織大學 電子與電氣工程學院 電子 91 班 18 錯誤和警告。通過逐個錯誤排錯及修 改。得出下列經(jīng)驗，（ 1）調用函數(shù)最好在頭文件中進行申明，主函數(shù)寫在最后；（ 2）特別注意一些字母的大小寫，一般要用英語文字寫，不要用中文漢寫，這是最不容易檢查的，如我在檢查液晶顯示程序時，時鐘沒檢查到錯誤，最后我刪掉此行重新寫，錯誤排除了，據(jù)我分析可能是中英文變換時出現(xiàn)問題。 經(jīng)過一系列排錯，最后文件沒有錯誤但還有警告。由于c 語言中有警告是沒關系的，我將 HEX 文件下在到單片機竟顯示一些亂碼。我有回到文件，經(jīng)過對警告的分析及上網(wǎng)查閱。將程序稍微修改警告慢慢被排除，最后沒有錯誤和警告了，下載到單片機， 發(fā)現(xiàn)亂碼竟然還出現(xiàn)，還有多個界面疊加顯示，里面還有一些亂碼。經(jīng)過分析，疊屏現(xiàn)象是沒有對液晶清平所致。于是我又在不同界面程序前加入調用填充空格函數(shù)（ void clrram_lcd ()） ,然后又下載，結果與前面一樣，崩潰??！經(jīng)過幾個小時后，無意間我去掉 調用函數(shù)前 void。結果疊屏現(xiàn)象解決。但是顯示還是亂碼。謝天謝地啊！有進步！ 又經(jīng)過幾天，排錯，上網(wǎng)查閱與參考程序對照。最后在void R1302()函數(shù)中 DS1302InputByte(ucAddr|0x01)。掉了|0x01，加上生成 HEX 文 件，下載到單片機中。能夠正常顯示了。界面的閃爍不能閃爍。呵呵！又進一步！ 經(jīng)過一段時間，我發(fā)現(xiàn)界面程序中的 a==1 與功能設置武漢紡織大學 電子與電氣工程學院 電子 91 班 19 中 a 重賦值（ a=0）相沖突，最后將 if（）語句中 a==1 改為a==0 。相應的問題也解決了。 最后對程序進行相應的擴展完善，由于按鍵不靈敏我們加上聲音程序。加上另一個鬧鐘實現(xiàn)設計需求。 通過單片機學習板對照，程序基本實現(xiàn)我所預期的要求，但是界面顯示鬧鐘 1，鬧鐘 2 閃爍時，液晶竟然出現(xiàn)顯示淡化。據(jù)分析，可能使程序的問題。由于這部分顯示復雜，用了多個 if 語 句，可能出現(xiàn)語句冗余。我只有請教高手啰！ 2）硬件調試 硬件調試，我們用萬用表，單片機學習板來完成的。 首先，我們調試 LCD1602 顯示。我將液晶顯示程序下載到單片機內，連好所有的線，通電后，觀察顯示結果。唉！液晶竟然不顯示。我們用萬用表測試各連線是否導通及某些點的電壓，發(fā)現(xiàn)沒問題。最后在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)我的 P0 口竟然沒接上拉電阻，通過計算電阻應該去 5K 至 10K，我們選用 的電阻。由于沒準備多的電阻，我在以前買的電阻找到了 的電阻。開始布局沒有為上拉電阻留下空間，我們在單片機插 槽里插電阻，解決一些連線的復雜度。后來在調試液晶能夠顯示了。 然后，我們調試 DS1302 時鐘芯片。連上按鍵模塊，液晶顯示模塊，單片機最小系統(tǒng)，時鐘系統(tǒng)，溫度系統(tǒng)，連接所有線，通上電源后，我們觀察到液晶顯示 2085—85—85 武漢紡織大學 電子與電氣工程學院 電子 91 班 20 85： 85： 85 溫度能正常顯示，時鐘不能正常顯示。我們還是用萬用表檢查所用線路，對照電路原理圖，最后發(fā)現(xiàn)時鐘上拉電阻沒焊上電源。接上電源后，時鐘能夠正常顯示，按鍵也能控制。 但是溫度要求精確到 度，我們查閱了大量的資料，發(fā)現(xiàn)別人 的都只是精確到 ，并沒有精確到 的程序可以查考，于是我就在想，我可不可以通過一個有返還值的子函數(shù)來實現(xiàn)小數(shù)位的數(shù)字與 5 的比較返還 0 或是 5 來實現(xiàn)，然后看到 C 語言上的條件運算符，眼睛突然一亮，可以用條件運算符，這樣程序就更簡單了，調好程序下載到單片機里，懷著激動的心情接通電源，終于好了，太興奮了！ 整個硬件調試才完成。 雖然整個硬件都以做好了，但是看看我們的作品，那叫個慘不忍睹，上面因為各種修改，線路連的很不好看，于是我們換了一塊板子，經(jīng)過精心的設計各種器件的放置地方，然后為了盡量使板子 布線美觀，我們又修改了各種器件的接口，使焊好的板子盡量美觀，使布線盡量的少，做好后的實物圖如下： 五．總結與體會 在拿到課題以后，我們小組先召開了一個小會議，討論整個過程如何實施及如何分工，以及選擇哪個課題進行設計。在初步方案確定武漢紡織大學 電子與電氣工程學院 電子 91 班 21 好后，我們開始研究所需的器材，在列出初稿后，我們小組挑了一個下午去廣播屯買器材，并在電子市場請教老板器材選取等問題。老板很細心的邊挑邊幫我們講解有關的知識，讓我們受益匪淺。經(jīng)過一下午的時間，買好器材后便進入了設計階段。 經(jīng)過將近一個月的設計，反復地討論各個環(huán)節(jié)，反復 調試，反復模擬仿真，終于完成 LCD 液晶時鐘設計。雖然達到設計要求，并完成了一定發(fā)揮部分，但單片機的資源并沒完全得到應用。但畢竟這是我們第一次設計，能把實物做出來，我們心底還是很高興的。這是不用單片機學習板，自己動手制作出來的作品。 在本次設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，首先最大的問題就是單片機課程我們并沒有開始學，因此要完成這么繁瑣的編程與設計，我們不得不自己先自學單片機。在此我們小組先花了近一周時間自學單片機，通過書本和視頻的學習，對單片機有了初步的掌握以后再開始著手設計。單片機課程設計重點就在于軟件算法 的設計，需要有很巧妙的程序算法。這次設計是液晶，單片機，鍵盤控制的綜合應用，其間，遇到許多困難。特別到最后，程序在 protues 軟件模擬當中能正常工作，等做出實物來后顯示屏居然沒有顯示。反復找，反復請教老師與學長都沒解決，以致一度都想放棄。但最終還是堅持下來，并成功將問題解決。 從這次的課程設計中，我真真正正的意識到，在寫程序時，邏輯思維要清晰，要有耐心。在以后的學習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，學習單機片機更是如此，程序只有在武漢