【正文】 自動進行調(diào)整，還包括閏年校正的功能。時鐘的運行可以采用24h或帶AM（上午）/PM（下午）的12h格式。采用三線接口與CPU進行同步通信，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有主電源/后備電源雙電源引腳：VCC1 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源，并提供低功率的電池備份；VCC2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式中，VCC1 連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302由VCC1或VCC2中較大者供電。當(dāng)VCC2大于VCC1+，VCC2給DS1302供電；當(dāng)VCC2小于VCC1時，DS1302由VCC1供電。DS1302數(shù)據(jù)操作原理DS1302在任何數(shù)據(jù)傳送時必須先初始化，把RST腳置為高電平，然后把8位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿被輸入。無論是讀周期還是寫周期，開始8位指定40個寄存器中哪個被訪問到。在開始8個時鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后，另外的時鐘周期在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時寫入數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為8加8，在多字節(jié)方式下為8加字節(jié)數(shù)，最大可達(dá)248字節(jié)數(shù)。圖31 DS1302管腳圖如果在傳送過程中置RST為低電平，則會終止本次數(shù)據(jù)傳送，并且I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在VCC =，RST腳必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。DS1302的管腳圖如圖31所示，表32為各引腳的功能。引腳號引腳名稱功能1VCC2主電源2，3X1，X2振蕩源，外接32768HZ晶振4GND地線5RST復(fù)位/片選線6I/O串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端（雙向）7SCLK串行時鐘輸入端8VCC1后備電源表32 DS1302引腳功能表DS1302的控制字如圖33所示?？刂谱止?jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1；如果它為邏輯0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)；為1表示存取RAM數(shù)據(jù)。位5～1（A4～A0）指示操作單元的地址。最低有效位（位0）如為0，表示要進行寫操作；為1表示進行讀操作。控制字節(jié)總是從最低位開始輸入/輸出。圖33 控制字節(jié)的含義為了提高對32個地址的尋址能力（地址/命令位1～5＝邏輯1），可以把時鐘/日歷或RAM寄存器規(guī)定為多字節(jié)（burst）方式。位6規(guī)定時鐘或RAM，而位0規(guī)定讀或?qū)憽Ｔ跁r鐘/日歷寄存器中的地址9～31或RAM寄存器中的地址31不能存儲數(shù)據(jù)。在多字節(jié)方式中，讀或?qū)憦牡刂?的位0開始。必須按數(shù)據(jù)傳送的次序?qū)懽钕鹊?個寄存器。但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫RAM時，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有31字節(jié)。不管是否寫了全部31字節(jié)，所寫的每一字節(jié)都將傳送至RAM。數(shù)據(jù)讀寫程序如圖34所示?！諷CLKK≈RSTI/O5713572102460≈46R/CA2A3A0A1R/WA41≈DATAI/OBYTEDATAI/OBYTE圖34數(shù)據(jù)讀寫程序DS1302共有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式，其日歷、時間寄存器及其控制字見表35，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。寄存器命令碼數(shù)據(jù)范圍寄存器中各位的內(nèi)容名稱地址寫讀76543210秒00H80H81H00~59CH秒數(shù)據(jù)分01H82H83H00~590分?jǐn)?shù)據(jù)時02H84H85H01~12或00~2312/24010/AP時數(shù)據(jù)日03H86H87H01~28，2930，3100日數(shù)據(jù)月04H88H89H01~12000月數(shù)據(jù)星期05H9AH8BH01~0700000星期數(shù)據(jù)年06H8CH8DH00~99年數(shù)據(jù)多字節(jié)讀寫B(tài)EHBFH——表35 片內(nèi)時鐘數(shù)據(jù)寄存器 的應(yīng)用實時時鐘芯片DS1302采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，也可以關(guān)閉充電功能，芯片采用32768Hz晶振。要特別說明的是，備用電源BT1可以用電池或超級電容（10萬μF以上）。雖然DS1302在主電源掉電后耗電很小，但如果要長時間保證時鐘正常，最好選用小型充電電池。如果斷電時間較短（幾小時或幾天），可以用漏電較小的普通電解電容代替（100μF就可以保證1小時的正常走時）。DS1302在第一次加電后，需進行初始化操作。初始化后就可以按正常方法調(diào)整時間。DS1302的時鐘電路如圖36所示。圖36 DS1302時鐘電路LED顯示器由若干個發(fā)光二極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個筆畫或一個點就發(fā)光。控制相應(yīng)的管導(dǎo)通，就能顯示出對應(yīng)字符。各段LED顯示器需要由驅(qū)動電路驅(qū)動。在七段LED顯示器中，通常將各段發(fā)光二極管的陰極或陽極連在一起作為公共端。將各段發(fā)光二極管連在一起的叫共陽極顯示器，用低電平驅(qū)動；將陰極連在一起的叫共陰極顯示器，用高電平驅(qū)動。靜態(tài)顯示就是每一個顯示器各筆畫段都要獨占具有一個鎖存功能的輸出口線，CPU把要顯示的字形代碼送到輸出口上，就可以使顯示器上顯示所需的數(shù)字或符號，此后，即使CPU不在去訪問它，因為各筆畫段借口具有鎖存功能，顯示的內(nèi)容也不會消失。動態(tài)顯示是指顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。靜態(tài)顯示有并行輸出和串行輸出兩種方式。在本系統(tǒng)中數(shù)碼管使用共陰極接法而且是用動態(tài)顯示。74HC138譯碼器是通過3條線來達(dá)到控制8條線的狀態(tài)，就是通過3條控制線A0、AA2不同的高低電平組合來控制Y0～Y7的輸出狀態(tài)，其中4和5為使能地端，與8引腳共同接地，當(dāng)接高電平時Y0到Y(jié)7輸出高電平。6號腳為使能端，為高電平時有效。74HC138封裝如圖37。當(dāng)需要級聯(lián)時只需要改變使能端信號引腳即可，連接方法簡單。圖37 74HC138封裝圖74ls244由2組、每組四路輸入、輸出構(gòu)成。每組有一個控制端G，由控制端的高或低電平?jīng)Q定該組數(shù)據(jù)被接通還是斷開。圖38 74LS244引腳圖4硬件設(shè)計AT89S52主控制模塊DS1302時鐘模塊LED數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示模塊鍵盤模塊復(fù)位電路時鐘電路本電路是由AT89S52單片機為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；時鐘電路由DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，～。采用三線接口與CPU進行同步通信，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?？僧a(chǎn)生年、月、日、周日、時、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點，同時具有掉電自動保存功能；顯示部份由15個數(shù)碼管，74Hs1374ls244構(gòu)成。使用動態(tài)掃描顯示方式對數(shù)字的顯示。硬件的結(jié)構(gòu)和可靠性直接影響著整個系統(tǒng)的可靠性，所以合理的安排電路能提高電子產(chǎn)品的性能。在這里因設(shè)計分工和側(cè)重點不同，電源模塊用通用的5v變壓器。圖42手動復(fù)位電路在系統(tǒng)運行的過程中，有時可能對系統(tǒng)需要進行復(fù)位，為了避免對硬件系統(tǒng)經(jīng)常加電和斷電造成的損害，設(shè)計了手動的復(fù)位電路。如圖42所示。這種電路的設(shè)計，在系統(tǒng)的運行過程中需要復(fù)位時，只需使開關(guān)閉合，在RST端就會出現(xiàn)一定時間的高電平信號，從而使單片機實現(xiàn)復(fù)位。單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能進行工作。MCS51系列單片機內(nèi)部都有一個時鐘振蕩電路，只需外接晶振源，就能產(chǎn)生一定頻率的時鐘信號送到單片機的內(nèi)部的各個單元，決定單片機的工作速度。圖43就是內(nèi)部時鐘工作方式的電路圖，這是一種常用的方式。這種方式是外界振蕩源，本設(shè)計就采用這種外接晶振的方法。電路中的兩個電容的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振（C1 C2的值大，起振的速度慢；反之，速度快。）；二是對振蕩器的頻率起到微調(diào)的作用（C1 C2的值大，頻率略有減少，反之，頻率略有提高）。C1 C2的值采用30pF。圖43單片機內(nèi)部晶振電路連接圖 主電路的功能是完成年、月、日、星期、時、分、秒之間的轉(zhuǎn)換， 再送往LED顯示，并且接受鍵盤操作，對日期和時間進行校正。電路原理圖如圖44所示，顯示部分用P0口做為輸出數(shù)據(jù)接到LED數(shù)碼管a到h，并接74ls244做為各段的驅(qū)動（為了簡化電路圖在此用了8個上拉電阻代替74ls244）。用P3口的低3位接譯碼器的A0,A1,A2端，,，通過控制P3口來控制LED的動態(tài)掃描。單片機的18和19引腳接12MHZ的晶振，并接兩個22PF的電容同時接地，單片機復(fù)位端接一極性電容并連接到電源處，在極性電容的負(fù)極接一10K的電阻，并連接至地做為放電用。本設(shè)計用到四個獨立式鍵盤分別接到P1口的低4位，,，并接兩個22PF的電容終端和地相連，各芯片的電源部分分別接到有開關(guān)式電源產(chǎn)生的＋5V電源上，芯片的接地端都接在公共地上，在這里接電源部分就不再一一詳述。設(shè)計采用動態(tài)顯示，輪流掃描各個LED使之顯示相應(yīng)的數(shù)型碼，當(dāng)掃描頻率大于人眼所能識別的頻率時就看不到閃爍現(xiàn)象。動態(tài)顯示的亮度不如靜態(tài)顯示，但靜態(tài)顯示占用的I/O口資源較多，往往用移位寄存器74LS164等來擴充其I/O口不足的情況，當(dāng)顯示位數(shù)較多時，這樣勢必增加硬件開銷，增大成本，不利于開闊市場。本設(shè)計的突出之處在于硬件電路簡單，大大減少了硬件開銷，這樣又勢必增加了軟件開發(fā)的難度，但降低了成本有利于市場的開闊。圖44電路原理圖5軟件設(shè)計軟件的設(shè)計是設(shè)計控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。其任務(wù)是在整體設(shè)計和硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，確定程序結(jié)構(gòu)，分配內(nèi)RAM資源，劃分功能模塊，然后進行主程序和各模塊程序的設(shè)計，最后連接起來成為一個完整應(yīng)用程序，與硬件相結(jié)合完成相應(yīng)功能。主程序才用模塊化設(shè)計，流程圖如圖51所示。從上面主程序看出，主程序的組成是通過分別調(diào)用各子程序組成總體系統(tǒng)功能，能很直觀的看出主程序所要完成的功能，首先是初始化各模塊，之后調(diào)用鍵盤完成時間的調(diào)整，調(diào)用日歷子程序完成日歷時鐘的初始化和時間數(shù)據(jù)的讀寫，調(diào)用顯示子程序顯示數(shù)據(jù)，最后又轉(zhuǎn)到鍵盤程序來回循環(huán)。初始化部分主要有初始化定時器部分和和一些寄存器、標(biāo)志位、初始化時間等。對定時器T0初始化時，首先置初值，CPU開中斷，定時器T0開中斷，并且開始計數(shù)，而對定時器T1初始化時，首先置初值，定時器T1關(guān)中斷，并且停止計數(shù)，只有收到命令時才能產(chǎn)生中斷。開始初始化T0并開中斷初始化T1并關(guān)中斷寄存器初始化標(biāo)志位初始化初始化時間調(diào)鍵盤子程序調(diào)日歷子程序調(diào)顯示子程序結(jié)束寄存器的初始化主要是初始化執(zhí)行程序時用到的部分RAM空間，防止程序執(zhí)行時帶來混亂。標(biāo)志位初始化是對時間調(diào)整時判斷是調(diào)分還是調(diào)時等而專設(shè)的位標(biāo)志，初始化過程中標(biāo)志位全部置0，即開始時是處于顯示狀態(tài)，而不是調(diào)整狀態(tài)，這一點在程序中相當(dāng)明了。初始化時間是開機時顯示的時間，并通過調(diào)用日歷時鐘的寫程序來完成時間的置初值。圖51程序流程圖多功能鍵盤程序的設(shè)計是本設(shè)計的難點，也是完成本設(shè)計的重點，當(dāng)有鍵按下時，調(diào)用10ms延時程序，再判斷是否有鍵按下無則返回，若有先調(diào)用顯示程序再判斷是否松開，否則再轉(zhuǎn)到顯示程序，這樣避免了在按鍵松開之前能正常顯示。其中K1鍵功能最多，通過判斷K1鍵按下的次數(shù)來判斷