【正文】 技術(shù)，此技術(shù)是由先進(jìn)的石英技術(shù)組成，它可以讓是數(shù)字時(shí)鐘走時(shí)比一般的石英表更加準(zhǔn)確，其性能更加穩(wěn)定，不會(huì)導(dǎo)致跳表，并且其機(jī)身小巧攜帶方便。數(shù)字時(shí)鐘的突出功能在于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)以及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。雖然在時(shí)間的設(shè)計(jì)上它更加精確；在硬件上也有所改進(jìn)；鬧鐘的報(bào)時(shí)功能的改變；其機(jī)身體積也越來(lái)愈輕便。以上是它所擁有的特殊有點(diǎn)，但隨著電子時(shí)鐘的飛速發(fā)展，其功能可能越來(lái)越不能滿足各類人士需求，所以我們尚需對(duì)其功能進(jìn)行進(jìn)一步的拓展。但目前市場(chǎng)上各式各樣的LCD數(shù)字電子鐘大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率損耗大等缺點(diǎn)。因此有必要對(duì)數(shù)字時(shí)鐘進(jìn)行改進(jìn)?！”驹O(shè)計(jì)的主要任務(wù)依據(jù)由ATmega8515芯片和SD2405日歷芯片所構(gòu)建的智能日歷鐘，要讀出日歷芯片的年，月，日，星期，時(shí)，分，秒等內(nèi)容是首要任務(wù)，SD2405日歷芯片有一I2C串口，只能通過(guò)該串口進(jìn)行。熟悉ATmega8515硬件及指令系統(tǒng)和SD2405日歷芯片及I2C串口協(xié)議。完成日歷芯片內(nèi)容讀取的匯編編程，調(diào)試，達(dá)到予期效果。第二章　　整體設(shè)計(jì)方案硬件介紹　Atmega8515單片機(jī)簡(jiǎn)介　Atmega8515概述ATmega8515是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega8515的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。AVR內(nèi)核具有豐富的指令集和32個(gè)通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算邏單元(ALU)相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率。ATmega8515有如下特點(diǎn)：8K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時(shí)讀寫的能力，即RWW)，512字節(jié)EEPROM，512字節(jié)SRAM，一個(gè)外部存儲(chǔ)器接口，35個(gè)通用I/O口線，32個(gè)通用工作寄存器，兩個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(T/C)，片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，一個(gè)SPI串行端口，以及三個(gè)可以通過(guò)軟件進(jìn)行選擇的省電模式。工作于空閑模式時(shí)CPU停止工作，而SRAM、T/C、SPI端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；Standby模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動(dòng)能力。片內(nèi)ISP Flash允許程序存儲(chǔ)器通過(guò)ISP串行接口，或者通用編程器進(jìn)行編程，也可以通過(guò)運(yùn)行于AVR內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程。引導(dǎo)程序可以使用任意接口將應(yīng)用程序下載到應(yīng)用Flash存儲(chǔ)區(qū)(ApplicationFlash Memory)。在更新應(yīng)用Flash存儲(chǔ)區(qū)時(shí)引導(dǎo)Flash區(qū)(Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了RWW 操作。通過(guò)將8位RISC CPU與系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash集成在一個(gè)芯片內(nèi)，ATmega8515成為一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的解決方案。ATmega8515具有一整套的編程與系統(tǒng)開發(fā)工具，包括：C語(yǔ)言編譯器、宏匯編、程序調(diào)試器/軟件仿真器、仿真器及評(píng)估板?！Tmega8515引腳說(shuō)明圖21 ATmega8515引腳VCC：數(shù)字電路的電源。GND：接地引腳。端口A(PA7..PA0)：端口A為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口A處于高阻狀態(tài)。端口B(PB7..PB0)：端口B為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口B處于高阻狀態(tài)。端口C(PC7..PC0)：端口C為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口C處于高阻狀態(tài)。端口D(PD7..PD0)：端口D為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口D處于高阻狀態(tài)。端口E(PE2..PE0)：端口E為3位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口E處于高阻狀態(tài)。RESET：復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時(shí)間超過(guò)最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。XTAL1：反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。XTAL2：反向振蕩放大器的輸出端?！Tmega8515單片機(jī)最小系統(tǒng) 圖22　　ATmega8515單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容C1的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，一般采用10~30uF，單片機(jī)最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。，在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越大處理速度越快。單片機(jī)最小系統(tǒng)起振電容CC2一般采用15~33pF，并且電容離晶振越近越好，作為輸出口時(shí)需加上拉電阻，阻值一般為10k。設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí)，加1計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)(1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12)。計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期Tcy就是定時(shí)時(shí)間t。設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式時(shí)，外部事件計(jì)數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時(shí)，則計(jì)數(shù)器加1，更新的計(jì)數(shù)值在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器。由于檢測(cè)一個(gè)從1到0的下降沿需要2個(gè)機(jī)器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí)，最高計(jì)數(shù)頻率不超過(guò)1/2MHz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2ms?！VR單片機(jī)與MCS51單片機(jī)相比的優(yōu)點(diǎn)1. 速度快。AVR是精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)，其速度可以達(dá)到1MIPS/秒，理論上是傳統(tǒng)的51的12倍，實(shí)際上在10倍左右。2. 片上資源豐富。MEGA系列片上具備JTAG仿真和下載功能。片內(nèi)含有看門狗電路、片內(nèi)程序Flash、片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM、同步串行接口SPI、異步串口UART、內(nèi)嵌AD轉(zhuǎn)換器、EEPROM、模擬比較器、PWM定時(shí)計(jì)數(shù)器、TWI(IIC)總線接口、硬件乘法器、獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC、片內(nèi)標(biāo)定的RC振蕩器等片內(nèi)外設(shè)，可以滿足各種開發(fā)需求。3. 驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)。I/O口可以直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管、LED、繼電器等器件，節(jié)省很多外圍電路，即節(jié)省開發(fā)難度，又降低成本。4. 功耗低。低功耗雖然比不上430單片機(jī)，但是在單片機(jī)中也是佼佼者。5. 可選擇型號(hào)種類多。各種不同的型號(hào)可以滿足不同的需求，讓你的項(xiàng)目有很多的選擇余地。6. 性價(jià)比高。在高性能的前提下，并沒(méi)有增加芯片的價(jià)格，價(jià)格可以和51相比，而功能確是51不可以比的?！D2405芯片簡(jiǎn)介　SD2405概述SD2405AP是一種內(nèi)置晶振、充電電池、具有標(biāo)準(zhǔn)IIC接口的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，CPU可使用該接口通過(guò)5位地址尋址來(lái)讀寫片內(nèi)32字節(jié)寄存器的數(shù)據(jù)(包括時(shí)間寄存器、報(bào)警寄存器、控制寄存器、通用SRAM寄存器)。SD2405AP內(nèi)置晶振，該芯片可保證時(shí)鐘精度為177。5ppm(在25℃177。1℃下)。SD2405AP內(nèi)置充電電池及充電電路，在電池滿充的情況下可保證內(nèi)部時(shí)鐘走時(shí)超過(guò)半年時(shí)間，累計(jì)電池電量超過(guò)550mAH，電池使用壽命為5～8年時(shí)間；內(nèi)部具備電源切換電路，當(dāng)芯片檢測(cè)到主電源VDD 掉到充電電池電壓以下，芯片會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為由充電電池供電。SD2405AP內(nèi)置單路定時(shí)/報(bào)警中斷輸出，報(bào)警中斷時(shí)間最長(zhǎng)可設(shè)至100年。SD2405AP內(nèi)置時(shí)鐘精度數(shù)字調(diào)整功能，可以在很寬的范圍內(nèi)校正時(shí)鐘的偏差(189ppm～+189ppm，)，并通過(guò)外置的溫度傳感器可設(shè)定適應(yīng)溫度變化的調(diào)整值，實(shí)現(xiàn)在寬溫范圍內(nèi)高精度的計(jì)時(shí)功能?！D2405特性：(內(nèi)部電池供電，Ta=25℃)。：～，工作溫度：40℃～+85℃。，最高速度400KHZ(～)。、月、日、星期、時(shí)、分、秒的BCD碼輸入/輸出，并可通過(guò)獨(dú)立的地址訪問(wèn)各時(shí)間寄存器。(從2000年～2099年)。、月、日、星期、時(shí)、分、秒共7字節(jié)的報(bào)警數(shù)據(jù)寄存器及1字節(jié)的報(bào)警允許寄存器。 字節(jié)通用SRAM寄存器可用于存儲(chǔ)用戶的一般數(shù)據(jù)。，并具有兩個(gè)中斷標(biāo)志位.(時(shí)間范圍最長(zhǎng)設(shè)至100年)，年、月、日、星期、時(shí)、分、秒報(bào)警共有96 種組合方式，并有單事件報(bào)警和周期性報(bào)警兩種中斷輸出模式.：從32768Hz～1/16Hz……1秒共十五種方波脈沖.，可選的4種時(shí)鐘源(4096HZ、64HZ、1HZ、1/60HZ)。，可通過(guò)程序來(lái)調(diào)整走時(shí)的快慢。用戶采用外置的溫度傳感器，設(shè)定適應(yīng)溫度變化的調(diào)整值，可實(shí)現(xiàn)在寬溫范圍內(nèi)高精度的計(jì)時(shí)功能。：芯片依據(jù)不同的電壓自動(dòng)從VDD切換到VBAT或從VBAT切換到VDD。，芯片具有中斷輸出允許或禁止的功能，可滿足在備用電池供電時(shí)輸出中斷的需要。 (從Start命令開始計(jì)時(shí))，保證時(shí)鐘數(shù)據(jù)的有效性及可靠性，避免IIC總線掛死問(wèn)題。，避免對(duì)數(shù)據(jù)的誤寫操作，可更好地保護(hù)時(shí)鐘數(shù)據(jù)。，從而避免在電池供電時(shí)CPU 對(duì)時(shí)鐘操作所消耗的電池電量，也可避免在主電源上、下電的過(guò)程中因CPU的I/O端口所輸出的不受控的雜波信號(hào)對(duì)時(shí)鐘芯片的誤寫操作，進(jìn)一步提高時(shí)鐘芯片的可靠性。(ESD)4KV。(EFT)干擾。，出廠前已對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，時(shí)鐘精度為177。5ppm(在25℃177。1℃下)。，累計(jì)電池電量超過(guò)550mAH，電池使用壽命為5～8年時(shí)間。：16腳的DIP封裝，SD2405API為工業(yè)級(jí)型號(hào)?！D2405管腳說(shuō)明圖23　　SD2405管腳圖表21　　SD2405AP 管腳功能表腳號(hào)名稱功能特征16NC沒(méi)有與芯片內(nèi)部連接懸空或接地2TEST內(nèi)部電池電壓測(cè)試腳，其電池通過(guò)100K 電阻輸出到該腳懸空(不可與其它腳相連，僅用于測(cè)試)8GND負(fù)電源(GND)9SDA串行數(shù)據(jù)輸入/輸出腳，此管腳通常用一電阻上拉至VDD，并與其它漏極開路或集電器開路輸出的器件通過(guò)線與方式連接.N 溝道開路輸出， CMOS 輸入；當(dāng)芯片由內(nèi)部后備充電電池供電時(shí)，該引腳功能被禁止.10SCL串行時(shí)鐘輸入腳，由于在SCL 上升/下降沿處理信號(hào)，要特別注意SCL 信號(hào)的上升/下降升降時(shí)間，應(yīng)嚴(yán)格遵守說(shuō)明書。CMOS 輸入. 當(dāng)芯片由內(nèi)部后備充電電池供電時(shí)，該引腳功能被禁止.11INT報(bào)警中斷輸出腳，根據(jù)控制寄存器來(lái)設(shè)置其工作的模式，它可通過(guò)重寫控制寄存器來(lái)禁止.N溝道開路輸出12VDD正電源～15VOUT 穩(wěn)壓輸出腳可供電流≤30mA，電壓177。2%　電路連接圖(1)ATmega8515芯片電路圖24　　ATmega8515芯片電路(2)SD2405時(shí)鐘芯片電路圖25　　SD2405時(shí)鐘芯片電路(3)電源電路圖26　　電源電路(4)復(fù)位和晶振電路圖27　　復(fù)位和晶振電路(5)顯示電路圖27　　顯示電路31第三章　　基于Atmega8515日歷時(shí)鐘軟件電路的設(shè)計(jì)　IIC總線　串行IIC接口SD2405AP通過(guò)兩線式IIC 串行接口方式接收各種命令并讀寫數(shù)據(jù)。兩線式串行IIC接口方式描述如下：(1)開始條件當(dāng)SCL 處于高電平時(shí)，SDA 由高電平變成低電平時(shí)構(gòu)成一個(gè)開始條件，對(duì)SD2405AP 的所有操作均必須由開始條件開始。(2)停止條件當(dāng)SCL處于高電平時(shí)，SDA由低電平變成高電平時(shí)構(gòu)成一個(gè)停止條件，此時(shí)SD2405AP 的所有操作均停止，系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。圖31　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘的串行接口(3)數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)SCL為低電平，且SDA線電平變化時(shí)，則數(shù)據(jù)由CPU傳輸給SD2405AP(高位在前、低位在后，下同)；當(dāng)SCL為高電平，且SDA線電平不變時(shí)，則CPU讀取SD2405AP發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)；當(dāng)SCL 為高電平，且SDA電平變化時(shí)，SD2405AP收到一個(gè)開始或停止條件。圖32　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序 (4)確認(rèn)數(shù)據(jù)傳輸以8位序列進(jìn)行。SD2405AP在第九個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)將SDA置位為低電平，即送出一個(gè)確認(rèn)信號(hào)(Acknowledge bit，以下簡(jiǎn)稱“ACK”)，表明數(shù)據(jù)已經(jīng)被其收到。圖33　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘確認(rèn)信號(hào)　數(shù)據(jù)/指令傳輸格式當(dāng)CPU發(fā)出開始條件與實(shí)時(shí)時(shí)鐘建立連接后，CPU首先通過(guò)SDA總線連續(xù)輸出7位器件地址和1位讀/寫指令來(lái)喚醒SD2405AP.(1)器件代碼：其中高7位BIT7~BIT1稱“器件代碼”，它代表實(shí)時(shí)時(shí)鐘的器件地址，固定為“0110010”；BIT0為讀/寫位，”1”為讀操作，”0”為寫操作。(2)數(shù)據(jù)傳輸格式：在數(shù)據(jù)發(fā)送/接收時(shí)停止信號(hào)到來(lái)時(shí)，將結(jié)束其數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)內(nèi)部五位地址歸零(注：內(nèi)部五位地址的缺省值為00000B).如果只有開始信號(hào)，而沒(méi)有結(jié)束信號(hào)，接著重新產(chǎn)生起