【正文】 計(jì)要求就是晶振的選擇要求晶振的振蕩頻率必須通過分頻得到秒脈沖。這種設(shè)計(jì)還有一個非常大的缺點(diǎn)就是如果單片機(jī)斷電，時間計(jì)時就停止，再次上電時又從初始設(shè)定重新計(jì)時，這樣就需要在每次上電都調(diào)整時間，比較麻煩。 方案二：在傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的數(shù)字時鐘設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上經(jīng)過一些改進(jìn)，引入DS1302 時間芯片，將電路 的控制部分和計(jì)時部分分開，電路的控制部分為單片機(jī)，計(jì)時部分為 DS1302 時間芯片。 DS1302 芯片是獨(dú)立計(jì)時，并且具有掉電保護(hù)功能，內(nèi)部自帶鋰電池，能夠在斷電的情況下繼續(xù)計(jì)時，主電路恢復(fù)供電之后能夠不必調(diào)整時間，為時鐘的日常操作省去了很大的麻煩，而且這種設(shè)計(jì)更節(jié)能，在需要觀察時間的時候比如白天就可以給主電路通電。而在夜晚不需要觀察時鐘的時候就可以給主電路斷電，這樣可以節(jié)約大量能量。 時間芯片 DS1302 采用了內(nèi)部集成晶振的電路，并且具有內(nèi)部溫漂補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)。能夠準(zhǔn)確計(jì)時，提供精確的時間，這樣就簡化了電路的器 件選擇，另外也使程序的設(shè)4 計(jì)更加簡潔。在硬件設(shè)計(jì)方面，由于只增加了一個 DS1302 時間芯片，因此并不是特別復(fù)雜，而且這種獨(dú)立計(jì)時 的設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品排故 更加方便。 比較上述兩種方案可以看出，第二種方案計(jì)時更加準(zhǔn)確而且電路硬件設(shè)計(jì)先對來說并不復(fù)雜，軟件設(shè)計(jì)更加簡潔，因此采用第二種方案。 日程表 顯示的方案選擇 方案一： 時鐘的顯示可以用 多位七段 LED 數(shù)碼管顯示， 七段 LED 數(shù)碼管顯示耗能多，而且顯示位數(shù)有限，每增加一位都要在程序設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)方面增加很多的工作量，不利于電路的擴(kuò)展，而且無法顯示 事務(wù)、 年、月、日、星 期這些漢字，使得顯示不夠直觀，靈活。但是這種設(shè)計(jì)方案在顯示位數(shù)比較少時性價比比較高，價格便宜， 方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示。點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合 ,而在本課題設(shè)計(jì)中的顯示數(shù)字較多字符較少，而且此種方案耗能多，不符合現(xiàn)代的節(jié)能理念，所以不用此種作為顯示。 方案三：采 用 LCD液晶顯示器顯示。 而 LCD 液晶顯示則耗能少，能夠顯示 事務(wù)、年、月、日、星期等漢字，在顯示方面更加靈活，而且改變顯示時只要改變軟件設(shè)計(jì)就可以，不用改變硬件電路的設(shè)計(jì)，易于電路的功能擴(kuò)展。電路的軟件設(shè)計(jì)也 很簡單。另外，這種設(shè)計(jì)硬件更加簡潔。采用 LCD 液晶顯示方案的缺點(diǎn)是在顯示位數(shù)比較少時，價格略顯昂貴。 比較上述兩種方案可以看出方案 三 耗能少，顯示靈活，易 于電路擴(kuò)展而且不管是軟件設(shè)計(jì)還是硬件設(shè)計(jì)都比較簡單，因此采用第三 種設(shè)計(jì)方案。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立計(jì)時，引入時鐘日歷芯片 DS1302 的設(shè)計(jì)方案，顯示使用 LCD 液晶顯示。5 第 2 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 根據(jù) 日程表 實(shí)時 提醒 的功能要求，基于 單片機(jī)的設(shè)計(jì)方案要運(yùn)用集成時鐘芯片 ，實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)記錄，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。實(shí)時日程表 的要求 ： （ 1） 基本要求 a) 具有年 、月、日、星期、時、分、秒等功能； b) 具備年、月、日、星期、時、分、秒校準(zhǔn)功能； c) 具有事務(wù)文字提醒功能 。 （ 2）創(chuàng)新要求 要求能夠?qū)r鐘進(jìn)行實(shí)時控制，并且 可以測量和顯示當(dāng)前溫度 。 系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計(jì) 主控芯片使用 51系列 STC89C52 單片機(jī)，時鐘芯片使用美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 和內(nèi)置電池的實(shí)時時鐘 DS1302。采用 DS1302作為主要計(jì)時芯片，可以做到計(jì)時準(zhǔn)確。更重要的是， DS1302 可以在外部電源斷電的情況下繼續(xù)計(jì)時，在沒有外部供電的情況下， DS1302 可以連續(xù)計(jì)時 10年以上。 系統(tǒng)由主控制器 STC89C5時鐘芯片 DS130 LCD 液晶顯示 電路、鍵掃描電路和通信系統(tǒng)模塊電路組成。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖如圖 21所示。 圖 21 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖 6 主控制模塊的方案選擇與設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，也可以采用單片機(jī)來完成。若用數(shù)字電路完成，所設(shè)計(jì)的電路相當(dāng)復(fù)雜，大概需要十幾片數(shù)字集成塊，其功能也主要依賴數(shù)字電路的各功能模塊的組合來實(shí)現(xiàn) [4]。若用單片機(jī)來設(shè)計(jì)完成，由于其功能的實(shí)現(xiàn)主要通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的，那么就降低了硬件電路的復(fù)雜性，所以在該設(shè)計(jì)中采用單 片機(jī)作為主控模塊。另外這個課題設(shè)計(jì)的軟件程序比較簡單，不需要很強(qiáng)大的單片機(jī)，只要用簡單的單片機(jī)就可以滿足要求，因此我選用了性價比比較高的低端 STC89C52 單片機(jī)。 單片機(jī) STC89C52 簡介 STC89C52 是低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大 STC89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。 STC89C52 單片機(jī)為 40 引腳雙列直插芯片 ,有四個 I/O 口 P0、 P P P3,每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。 STC89C52 PDIP 管腳封裝，如圖 22所示。 圖 22 STC89C52 PDIP管腳封裝 7 主控制模塊電路 單片機(jī) STC89C52 的 P0 口作為輸入口。 P0 與 DS1302 的 AD 相連，進(jìn)行時間數(shù)據(jù)的采集； (RD)與 DS1302 的 17 腳 DS相連， 與 DS11302的 19 腳 IRQ相連， 與 DS1302 的 13 腳 CS 相連； 30腳 ALE 與 DS1302 的 14 腳 AS相連。單片機(jī)的第 18引腳和 19引腳接時鐘電路， XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一端，XTAL2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 ，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 22μ F。第 9引腳為復(fù)位輸入端，接上電容，電阻后構(gòu)成上電復(fù)位電路。 20 引腳為接 地端， 40 引腳為電源端。 /EA 端（ 31 引腳）接 +5V 電壓。由此就構(gòu)成了單片機(jī)主控模塊的最小系統(tǒng)，如圖 24所示。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1STC89C52VCC24AD59AD48AD37AD26AD15AD04AD711MOT1AD610CS13AS14R/W15DS17RST18SQW23GND12IRQ19U2DS12887RDRDCSCSALEALERWRWINT1INT1VCCVCCS1SWpbS2SWpbS4SWpbS3SWpb12Y110KR3Res210KR4Res210KR5Res210KR6Res210KR7Res210KR8Res210KR9Res210KR10Res2D0D1D2D3D4D5D6D7 D0D1D2D3D4D5D6D722pFC1Cap22pFC2Cap100pFC3Cap1KR1Res2VCCRSTRST1234567891011121314151617181920THS1286412AU4VCCVCCVCC8B7A6END5DI4DE3RE2RO1U3MAX485VCCRD1RD1TD1TD1bellS5SWSPSTVSSVDDV0CSSIBSCLKDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7PSBNCRSTNCLEDKLEDA晶振電路復(fù)位電路時間調(diào)整按鍵加一按鍵 鬧鐘調(diào)整按鍵減一按鍵通信選擇按鍵主控電路通信模塊電路顯示模塊電路時鐘模塊電路10KR1110KR1210KR?Res210KR?Res210KR?Res2VCC+5V 圖 24 主控電路及其最小系統(tǒng)電路圖 時鐘模塊的方案選擇與設(shè)計(jì) 方案一： 直接采用單片機(jī)定時計(jì)數(shù)器提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、8 時、分、秒計(jì)數(shù)。采用此種方案雖然可以減少時鐘芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時間誤差較大。所以不采用此方案。 方案二： 采用 DS1302 時鐘芯片實(shí)現(xiàn)時鐘， DS130 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時時鐘電路， 它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計(jì)時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。采用三線接口與 CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個 31 8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。 DS1302是 DS1202的升級產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通 晶振 [4]。因此，本設(shè)計(jì)中采用 DS1302 提供時鐘。 DS1302 時鐘芯片簡介 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含一個實(shí)時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，可以通過串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時時鐘 /日歷電路提供秒、分、時、日、星期、月、年的信息，每個月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過 AM/PM 標(biāo)志位決定采用 24 或 12 小時時間格式。 DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需三根 I/O 線：復(fù)位（ RST）、 I/O 數(shù)據(jù)線、串行時鐘（ SCLK）。時鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá)31 字節(jié)的字符組方式通信。 DS1302 工作時功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時，功耗小于 1mW。 時鐘模塊電路 時鐘模塊 DS1302的 AD 口與單片機(jī)的 P0口相連，進(jìn)行時間 、 日歷數(shù)據(jù)輸出 。其它各功能端口的連接在主控電路中已有描述，不在贅述。另外 DS1302 的 12腳與電源地相連， 24 腳與電源相連。總線選擇端口 MOT 端與電源地相連。電路圖如圖 28所示。 9 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1P89C51RC2BN/01VCC24AD59AD48AD37AD26AD15AD04AD711MOT1AD610CS13AS14R/W15DS17RST18SQW23GND12IRQ19U2DS12887LS1BellRDRDCSCSALEALERWRWINT1INT1VCCVCCS1SWpbS2SWpbS4SWpbS3SWpb12Y110KR3Res210KR4Res210KR5Res210KR6Res210KR7Res210KR8Res210KR9Res210KR10Res2D0D1D2D3D4D5D6D7 D0D1D2D3D4D5D6D722pFC1Cap22pFC2Cap100pFC3Cap1KR1Res2VCCRSTRST12345678