【正文】 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(gè)非常大的缺點(diǎn)就是如果單片機(jī)斷電，時(shí)間計(jì)時(shí)就停止，再次上電時(shí)又從初始設(shè)定重新計(jì)時(shí)，這樣就需要在每次上電都調(diào)整時(shí)間，比較麻煩。 方案二：在傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上經(jīng)過一些改進(jìn)，引入DS1302 時(shí)間芯片，將電路的控制部分和計(jì)時(shí)部分分開，電路的控制部分為單片機(jī)，計(jì)時(shí)部分為 DS1302時(shí)間芯片。 DS1302芯片是獨(dú)立計(jì)時(shí)，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(shí)，主電路恢復(fù)供電之后能夠不必調(diào)整時(shí)間，為時(shí)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(shí)間的時(shí)候比如白天就可以給主電路通電。而在夜晚不需要觀察時(shí)鐘的時(shí)候就可以給主電路斷電，這樣可以節(jié)約大量能量。 時(shí)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(shí)，提供精確的時(shí)間，這樣就簡(jiǎn)化了電路的器件選擇，另外也使程序的設(shè)4 計(jì)更加簡(jiǎn)潔。在硬件設(shè)計(jì)方面，由于只增加 了一個(gè) DS1302 時(shí)間芯片，因此并不是特別復(fù)雜，而且這種獨(dú)立計(jì)時(shí) 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(shí)更加準(zhǔn)確而且電路硬件設(shè)計(jì)先對(duì)來說并不復(fù)雜，軟件設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔，因此采用第二種方案。 日程表 顯示的方案選擇 方案一： 時(shí)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(shí)性價(jià)比比較高，價(jià)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(duì)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(shí)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(jiǎn)單。另外，這種設(shè)計(jì)硬件更加簡(jiǎn)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(shí)，價(jià)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(jiǎn)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(shí)，引入時(shí)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(shí) 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(shí)鐘芯片 ，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(shí)間同時(shí)記錄。實(shí)時(shí)日程表 的要求 ： （ 1） 基本要求 a) 具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等功能； b) 具備年、月、日、星期、時(shí)、 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(shí)鐘進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并且 可以測(cè)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(shí)鐘芯片使用美國(guó) 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(shí)時(shí)鐘 DS1302。采用 DS1302作為主要計(jì)時(shí)芯片，可以做到計(jì)時(shí)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(shí)，在沒有外部供電的情況下， DS1302可以連續(xù)計(jì)時(shí) 10年以上。 系統(tǒng)由主控制器 STC89C5時(shí)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(gè)課題設(shè)計(jì)的軟件程序比較簡(jiǎn)單，不需要很 強(qiáng)大的單片機(jī)，只要用簡(jiǎn)單的單片機(jī)就可以滿足要求，因此我選用了性價(jià)比比較高的低端 STC89C52 單片機(jī)。 單片機(jī) STC89C52 簡(jiǎn)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(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用高密度、非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǎng)合。 STC89C52 單片機(jī)為 40引腳雙列直插芯片 ,有四個(gè) 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(shí)間數(shù)據(jù)的采集； (RD)與 DS1302的 17腳 DS 相連， 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(shí)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(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、8 時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。采用此種方案雖然可以減少時(shí)鐘芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大。所以不采用此方案。 方案二： 采用 DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘， DS130 是美國(guó) DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，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(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè) 31 8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。 DS1302是 DS1202的升級(jí)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(shí)提供了對(duì)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 [4]。因此，本設(shè)計(jì)中采用 DS1302 提供時(shí)鐘。 DS1302 時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)鐘 /日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的信息，每個(gè)月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過 AM/PM 標(biāo)志位決定采用 24 或 12 小時(shí)時(shí)間格式。 DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)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(shí)鐘（ SCLK）。時(shí)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(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)，功耗小于 1mW。 時(shí)鐘模塊電路 時(shí)鐘模塊 DS1302 的 AD口與單片機(jī)的 P0 口相連，進(jìn)行時(shí)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?？偩€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 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