【正文】 設(shè)計思想 眾所周知，地球繞太陽公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)一周歷時 365 天 5 小時 48 分 46 秒?，F(xiàn)代國際上普遍采用羅馬歷法，在羅馬歷法中人為地規(guī)定一年 365 天，也就是我們所說的平年，為了彌補(bǔ)每一年多出的 5 小時 48 分 46 秒，同 時又規(guī)定 4 年中有一年是閏年，閏年為 366 天（平年的 2 月份為 28 天，而閏年的 2 月份為 29 天），這樣 4 年有 365*3+366=1461 天，而地球繞太陽公轉(zhuǎn) 4 周歷時 1460 天 23 小時 15分 4 秒，這樣，每 4 年又產(chǎn)生了 44 分 56 秒的誤差，為了減小影響，歷法上又規(guī)定，每 400 年中只存在 97 個閏年，這樣 400 年中共有 365*400+97=146097 天， 而地球繞太陽公轉(zhuǎn) 400 周歷時 146096 天 21 小時 6 分 40 秒，較好的彌補(bǔ)了這一缺陷，這樣幾乎 3300 年才產(chǎn)生一天的誤差。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 基于 AT89S52 單片機(jī)的萬年歷設(shè)計 5 設(shè)計框圖 本電路是由 AT89S52 單片 機(jī)為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V 超低壓工作；它可以對年、月、日、周、時、分、秒進(jìn)行計時，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)。晶振電路是給主控模塊提供脈沖信號；溫度的采集由 DS18B20 構(gòu)成；顯示部分由 8 個數(shù)碼管， MAX7219譯碼器構(gòu)成。使用動態(tài)掃描顯示方式對數(shù)字的顯示。本設(shè)計系統(tǒng)框圖如圖 所示 。 圖 基于 AT89S52 單片機(jī)的電子萬年歷系統(tǒng)框圖 復(fù)位電路 晶振電路 電源電路 主控模塊 ATS8952 按鍵掃描模塊 驅(qū)動電路 LED 顯示模塊 18B20 溫度檢測模塊 1302 時鐘芯片模塊 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 基于 AT89S52 單片機(jī)的萬年歷設(shè)計 6 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 最小化電路設(shè)計 在單片機(jī)使用中有必須的最小化電路，它是單片機(jī)工作的前提。其中包括電源電路、晶振電路、復(fù)位電路。下面就簡單介紹最小化電路。 主控芯片簡介 （ 1）主要功能的簡介 ? 擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash ? 晶片內(nèi)部具有時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz） ? 內(nèi)部 (ROM)程序存儲）為 8KB ? 內(nèi)部（ RAM）數(shù)據(jù)存儲器為 256 字節(jié) ? 32 個可編程 I/O 口線 ? 8 個中斷向量源 ? 三個 16 位定時器 /計數(shù)器 ? 三級加密程序存儲器 ? 全雙工 UART 串行通道 （ 2）引腳功能簡 介 圖 AT89S52 單片機(jī)的引腳圖 VCC：電源正端輸入，接 +5V。 VSS：電源地端。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 基于 AT89S52 單片機(jī)的萬年歷設(shè)計 7 XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。 XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。 RESET：重置引腳，高電平動作。 EA/Vpp： EA表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程 序代碼（存于外部 EPROM 中）來執(zhí)行程序。 ALE/PROG： ALE 是表示地址鎖存器啟用信號。 PSEN：此為 Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲存啟用。 PORT0（ ～ ）：端口 0 是一個 8 位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。其他三個 I/O端口（ P P P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路， P0 在當(dāng)做I/O 用時可以推動 8 個 LS 的 TTL 負(fù)載。 PORT1（ ～ ）：端 口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 LS TTL 負(fù)載，同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。 PORT3（ ～ ）：端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 TTL 負(fù)載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其引腳分配如下： ： RXD，串行通信輸入。 ： TXD，串行通信輸出。 ： INT0，外部中斷 0 輸入。 ： INT1，外部中斷 1 輸入。 ： T0，計時計數(shù)器 0 輸入。 ： T1，計時計數(shù)器 1 輸入。 ： WR， 外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。 ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 /EA/VPP： 當(dāng) /EA 保持低電平時，在此期間外部程序存器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 基于 AT89S52 單片機(jī)的萬年歷設(shè)計 8 . 復(fù)位電路、晶振電路的設(shè)計 單片 機(jī)工作需要 3 個基本條件：接電源、接石英晶體振蕩器和復(fù)位電路。如圖 所示。 圖 單片機(jī)的基本電路 （ 1）接電源 將單片機(jī)第 40 腳 Vcc 接電源 +5V，第 20 腳 Vss 接地（電源負(fù)極），為單片機(jī)工作提供電源。由于 AT89S52 片內(nèi)帶有程序存儲器，當(dāng)使用片內(nèi)程序存儲器時要將 EA（ 31 腳）接高電平，即接到電源 +5V。 （ 2）接石英晶體振蕩器 將單片機(jī)第 19 腳（ XTAL1）與 18 腳（ XTAL2）分別接外部晶體的兩個引腳，由石英晶體組成振蕩器，保證單片機(jī)內(nèi)部各部分有序工作。 圖 晶振電路 單片機(jī)運行程序的速度與振蕩器的頻率有關(guān)。單片機(jī)在讀、寫操作時都需要消耗一定的時間。機(jī)器周期是指單片機(jī)完成一個基本操作所用的時間，當(dāng)外接石英晶體為 12MHz 時， 1 個機(jī)器周期為 1ms；當(dāng)外接石英晶體為 6MHz 時， 1 個機(jī)器周期為 1ms。 （ 3）復(fù)位電路 在實際應(yīng)用中，復(fù)位電路有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 基于 AT89S52 單片機(jī)的萬年歷設(shè)計 9 與按鍵均有效的復(fù)位 如 圖 所示 。 上電復(fù)位要求 接通電源后，單片機(jī)自動實現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如圖 24（ a）所示。上電瞬間 RST 引腳獲得高電平，隨著電容 C1 的充電， RST引腳的高電平將逐漸下降。 RST 引腳的高電平只要能保持足夠的時間（ 2 個機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振為12MHz 時， C1 為 10uF， R1 為 ；晶振為 6MHz 時，電容 C1 為 22uF， R1為 1KΩ。 上電與按鍵均有效的復(fù)位電路如圖 （ b）所示。上電與按鍵均有效的復(fù)位電路原理與上電復(fù)位原理相同，不同的是上電與按鍵均有效的復(fù)位電路 在單片機(jī)運行期間，能用按鍵來控制復(fù)位操作晶振為 6MHz 時，電容 C1 為 22uF， R2 為200Ω 圖 （ a） 上電復(fù)位電路 圖 （ b） 上電與按鍵均有效復(fù)位電路 本設(shè)計中使用后者電路復(fù)位，就是可以在單片機(jī)運行期間可以人工的復(fù)位。這樣是比較方便。 顯示電路設(shè)計 . 顯示器的簡介 發(fā)光二極管 LED 是簡單常用的輸出設(shè)備，通常用來指示機(jī)器的狀態(tài)或其它信息。它的優(yōu)點是價格低，壽命長，對電壓電流的要求低及容易實現(xiàn)多路等，因而在測量控制儀器中獲得了廣泛的應(yīng)用。 LED 是近似于恒壓的元器件，到導(dǎo)電時（發(fā)光）的正向壓降一般約為 或 ，反向擊穿電壓一般 ≥5V。工作電流通常在 1020mA，故電路中需要串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮?。發(fā)光強(qiáng)度基本上與正向電流成正比。發(fā)光效率和顏色取決于制造的材料，一般常用紅色，偶爾也用于黃色或綠色。 多個 LED 可接成共陰或共陽極形式。通過驅(qū)動器接到系統(tǒng)的并行輸出口上，由 CPU 輸出適當(dāng)?shù)拇a來點亮或熄滅相應(yīng)的 LED。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 基于 AT89S52 單片機(jī)的萬年歷設(shè)計 10 發(fā)光二級管顯示驅(qū)動（點亮）的方法有如下 2 種： ? 靜態(tài)驅(qū)動方法：即給欲點亮的 LED 通過恒定的定流。這種驅(qū)動方法需要顯示的位數(shù)增加 時，所需的邏輯部件及連線也相應(yīng)增加，成本也增加。 ? 動態(tài)驅(qū)動方法：是給欲點亮的 LED 通過脈沖電流，此時 LED 的脈沖電流倍數(shù)于其額定電流值。利用動態(tài)驅(qū)動方法可以減少需要的邏輯部件和連線。 7 段 LED 數(shù)碼顯示器 最常用的一種數(shù)碼顯示器是由 7 段條形的 LED 組成，如圖 所示。 圖 （ a）共陰極接法 圖 （ b）共陽極接法 點亮適當(dāng)?shù)淖侄?，就可以出不同的?shù)字。此外不少于 7 段數(shù)碼管顯示器在右下角帶有一個圓形的 LED 作小數(shù)點用，這樣一共 有 8 段，恰好適用于 8 位的并行系統(tǒng)。 圖 （ a）為共陰極接法，公共陰極接地。當(dāng)各段陽極上的電平為 “1”時，該段點亮；電平為 “0”時，段就熄滅。圖 （ b）為共陽極接法 +5V 電源。當(dāng)各段陰極上的電平為 “0”時，該段就點亮；電平為 “1”時，段就熄滅。圖中的電阻是限流電阻。 圖 7 段 LED 數(shù)碼管顯示器內(nèi)部段的排列 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 基于 AT89S52 單片機(jī)的萬年歷設(shè)計 11 為了在 7 段（圖 ） LED 上顯示不同的數(shù)字或字符，首先要把數(shù)字或字符轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段碼（又稱字型碼），由于電路接法不同，形成的段碼也不相同，如表 21 所示。 表 21 7 段數(shù)碼顯示器的段位碼 存儲器地址 顯示數(shù)字 共陰極接法的 7 段狀態(tài) g f e d c b a 共陰極接法段碼（十六進(jìn)制數(shù)） 共陽極接法段碼（十六進(jìn)制數(shù)） SEG 0 0 1 1 1 1 1 1 3F 40 SEG+1 1 0 0 0 0 1 1 0 06 79 SEG+2 2 1 0 1 1 0 1 1 5B 24 SEG+3 3 1 0 0 1 1 1 1 4F 30 SEG+4 4 1 1 0 0 1 1 0 66 19 SEG+5 5 1 1 0 1 1 0 1 6D 12 SEG+6 6 1 1 1 1 1 0 1 7D 02 SEG+7 7 0 0 0 0 1 1 1 07 78 SEG+8 8 1 1 1 1 1 1 1 7F 00 SEG+9 9 1 1 0 0 1 1 1 67 18 SEG+10 A 1 1 1 0 1 1 1 77 08 SEG+11 B 1 1 1 1 1 0 0 7C 03 SEG+12 C 0 1 1 1 0 0 1 39 46 SEG+13 D 1 0 1 1 1 1 0 5E 21 SEG+14 E 1 1 1 1 0 0 1 79 06 SEG+15 F 1 1 1 0 0