【正文】 可以知道總線(xiàn)上掛多少多少設(shè)備。當(dāng)全部經(jīng)由一個(gè)三態(tài)端口或者漏極開(kāi)路端口與總線(xiàn)連接的時(shí)候，控制線(xiàn)需要連接一個(gè)弱上拉電阻。微控制器依靠每個(gè)器件獨(dú)有的64位序列號(hào)辨認(rèn)總線(xiàn)上的器件和記錄總線(xiàn)上器件地址。 DS18B20應(yīng)用圖第九節(jié) 本章小結(jié)本章主要是通過(guò)查詢(xún)資料，了解關(guān)于單片機(jī)的智能電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，通過(guò)不同的方案的比較選擇，比較各個(gè)方案之間的優(yōu)缺點(diǎn)以及相應(yīng)的可行性，從而找到最佳的方案，從而滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求和內(nèi)容。同時(shí)了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理，了解所用到芯片的基本工作原理和主要特性，從而讓自己更好的去設(shè)計(jì)硬件電路和更方便的完成程序代碼的編寫(xiě)。第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 本章詳細(xì)介紹基于單片機(jī)智能時(shí)鐘系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，電源電路，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，LCD顯示電路，測(cè)溫電路以及語(yǔ)音報(bào)時(shí)電路。根據(jù)硬件連接和各模塊的功能要求，提出主要模塊的設(shè)計(jì)方法[7]。第一節(jié) 最小系統(tǒng)電路 最小系統(tǒng)電路主要是由復(fù)位電路，時(shí)鐘電路以及單片機(jī)電路組成。復(fù)位電路分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，在程序跑飛的時(shí)候可以通過(guò)復(fù)位電路使程序恢復(fù)正常工作狀態(tài)。工作原理是在加電的瞬間電容通過(guò)充電來(lái)實(shí)現(xiàn)，在充電瞬間，電容C通過(guò)電阻R充電，RST端產(chǎn)生正脈沖，用以復(fù)位，只要電源VCC的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位，即接通電源完成系統(tǒng)的初始化。在本次設(shè)計(jì)中采用按鍵復(fù)位電路和上電自動(dòng)復(fù)位電路組合方式復(fù)位，[3]。 復(fù)位電路 時(shí)鐘電路是給單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，通常是有兩種方式：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。在XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器，構(gòu)成內(nèi)部振蕩形式，由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器，當(dāng)外接晶振后，構(gòu)成了自激振蕩，并產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)鐘脈沖，晶振通常選擇6MHz， 12MHz，32MHz。我選擇了12MHz晶振分別接引腳XTAL1和XTAL2，電容C1和C2都選擇30Pf，很好的濾波作用，對(duì)振蕩器的頻率有穩(wěn)定作用[4]。 時(shí)鐘電路 [5]。 單片機(jī)工作電路第二節(jié) 電源電路 電源電路是給單片機(jī)穩(wěn)定的工作電壓，單片機(jī)的工作電壓為穩(wěn)定5V。而通常我們使用的是220V的交流電，需要通過(guò)整流電路，將交流電轉(zhuǎn)化成直流電，同時(shí)還要加入濾波電路，濾掉交流分量，最后通過(guò)穩(wěn)壓電路，得到想要的電壓。本次設(shè)計(jì)采用5V穩(wěn)壓芯片LM7805,LM7805是線(xiàn)性穩(wěn)壓芯片，具有反應(yīng)速度快，輸出紋波小等優(yōu)點(diǎn)。[8]。 電源電路第三節(jié) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路是通過(guò)DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)時(shí)讀取時(shí)間，DS1302是帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年，月，日，周，時(shí)，分，秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能。采用三線(xiàn)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與單片機(jī)的連接僅需要三條線(xiàn)，即SCLK、I/O、RST。Vcc2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。Vcc1在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運(yùn)用方式下Vcc2連接到備份電源，以便在沒(méi)有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)[9]。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路第四節(jié) 顯示電路 在本次設(shè)計(jì)中采用LCD1602液晶顯示模塊，將實(shí)時(shí)的時(shí)間信息和溫度信息顯示出來(lái)。LCD1602可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)D0D7，和RS、R/W、EN三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光。[10]。 顯示電路第五節(jié) 語(yǔ)音電路 本次設(shè)計(jì)需要通過(guò)語(yǔ)音芯片實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，選擇了ISD4004語(yǔ)音芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)時(shí)功能。通過(guò)將ISD4004芯片的SS,MOSI,MISO,SCLK四個(gè)管腳和單片機(jī)IO管腳相連，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)語(yǔ)音芯片的控制。ISD4004語(yǔ)音芯片采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含晶體振蕩器，防混疊濾波器，平滑濾波器，自動(dòng)靜噪，音頻功率放大器及高密度多電平閃爍存儲(chǔ)陳列等。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作由微控制器控制，操作命令通過(guò)串行通信接口（SPI）送入。[11]。 語(yǔ)音電路第六節(jié) 測(cè)溫電路 本次設(shè)計(jì)中并沒(méi)有要求實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，而自己在原有的要求的基礎(chǔ)上加入溫度測(cè)量。溫度測(cè)量采用的是DS18B20芯片。DS18B20采用一線(xiàn)通信接口，廣泛應(yīng)用于多點(diǎn)溫度檢測(cè)，它有2個(gè)電源引腳（VCC和GND），一個(gè)信號(hào)接口，硬件連接只需要接一個(gè)1K上拉電阻。[12]。 測(cè)溫電路第七節(jié) 本章小結(jié) 本章主要是了解系統(tǒng)硬件電路的各個(gè)功能模塊，了解每個(gè)功能器件的工作原理，以及和微控制器相連接的原理，從而讓自己在設(shè)計(jì)電路時(shí)，更加清楚每個(gè)功能模塊的作用以及相關(guān)原理，更加方便的實(shí)現(xiàn)程序的編寫(xiě)。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第一節(jié) 軟件流程圖 本次設(shè)計(jì)中，當(dāng)系統(tǒng)完成初始化后，讀取DS1302內(nèi)部時(shí)間數(shù)據(jù)并顯示，然后進(jìn)行按鍵操作，對(duì)按鍵請(qǐng)求進(jìn)行處理，同時(shí)一直判斷是否達(dá)到整點(diǎn)，進(jìn)行整點(diǎn)語(yǔ)音報(bào)時(shí)。結(jié)束之后程序返回讀取DS1302時(shí)間數(shù)據(jù)，形成循環(huán)。[1]。 軟件流程圖第二節(jié) 數(shù)字時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)流程圖 [2]。是否調(diào)用時(shí)間獲取子程序DS1302_GetTime 否 否 是調(diào)用Read1302函數(shù)，讀取各個(gè)時(shí)間參數(shù)，并存放于ReadValue變量中對(duì)ReadValue數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，并賦給Time指針中。調(diào)用年份轉(zhuǎn)換成可供lcd顯示的字段子程序DateToStr時(shí)間轉(zhuǎn)換成可供lcd顯示的字段子程序TimeToStr結(jié)束 數(shù)字時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)流程圖 通過(guò)調(diào)用時(shí)間獲取時(shí)間函數(shù)，讀取實(shí)時(shí)的年，月，日，時(shí)，分，秒和星期，由于DS1302讀取的是BCD編碼格式的的數(shù)據(jù)，所以需要通過(guò)碼制轉(zhuǎn)換 ，轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)LCD1602將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。第三節(jié) 語(yǔ)音芯片操作流程圖 語(yǔ)音芯片包括放音程序流程圖和錄音程序流程圖，[2]。需要經(jīng)過(guò)器件延時(shí)TPUD（8kHz采樣時(shí)，約為25ms）才能夠開(kāi)始操作，因此發(fā)出上電指令后，需要等待TPUD，才能夠發(fā)出一條操作指令。執(zhí)行上電操作命令后，等待上電延時(shí)結(jié)束，設(shè)置放音地址，執(zhí)行放音命令，就可播放出地址中的內(nèi)容.開(kāi)始執(zhí)行上電操作命令延遲等待直到上電結(jié)束上電延遲時(shí)間到？ N設(shè)置播音地址 Y執(zhí)行放音命令I(lǐng)NT有效？ N Y 繼續(xù)播放下一段？ Y 等待延時(shí) N N執(zhí)行停止放音命令結(jié)束 放音程序流程圖 放音程序流程圖 [6]。器件發(fā)出上電命令的時(shí)候，等待上電延時(shí)，延遲結(jié)束時(shí)候，再次發(fā)出上電命令，等待兩倍的上電延時(shí)后，執(zhí)行設(shè)定錄音地址的命令，然后再指定的地址進(jìn)行錄音。開(kāi)始執(zhí)行上電操作命令延遲等待直到上電結(jié)束 上電延遲時(shí)間 到？ N N 再次執(zhí)行上電操作命令延遲2倍上電時(shí)間上電時(shí)間到？ N N 設(shè)置錄音地址執(zhí)行錄音命令I(lǐng)NT有效或錄音時(shí)間到？ NY、Y執(zhí)行停止錄音命令結(jié)束 錄音程序流程圖第四節(jié) 本章小結(jié) 本章主要是了解主要芯片在程序代碼編寫(xiě)上的流程圖，從而使自己在編程程序代碼的時(shí)候，嚴(yán)格按照各個(gè)芯片的工作 流程圖來(lái)實(shí)現(xiàn)代碼的編寫(xiě)。同時(shí)還包括整個(gè)主程序的流程圖，明白整個(gè)程序編寫(xiě)時(shí)候的思路。第五章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測(cè)試 系統(tǒng)測(cè)試就是利用完成的硬件電路和基本測(cè)試儀器（萬(wàn)用表，示波器等），通過(guò)執(zhí)行開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的有關(guān)命令或運(yùn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)試程序（與硬件有關(guān)部分的程序段）檢查系統(tǒng)硬件中存在的故障。系統(tǒng)的測(cè)試可分為硬件測(cè)試和軟件測(cè)試。第一節(jié) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 通過(guò)前期資料的查詢(xún)，硬件電路的設(shè)計(jì)，根據(jù)原理圖，購(gòu)買(mǎi)相關(guān)的元器件，進(jìn)行電路的焊接。本系統(tǒng)主要是由電源電路，數(shù)字時(shí)鐘電路，液晶顯示電路，單片機(jī)最小系統(tǒng)電路以及語(yǔ)音電路組成。 系統(tǒng)實(shí)物圖第二節(jié) 硬件調(diào)試 硬件測(cè)試主要是通過(guò)運(yùn)用相關(guān)測(cè)試工具來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)硬件故障，比如短路，虛焊，元器件發(fā)燙等各種故障情況。運(yùn)用各種調(diào)試工具，查找故障，確保硬件電路的成功，從而可以更好的完成軟件調(diào)試和測(cè)試。一、調(diào)試工具 測(cè)試本設(shè)計(jì)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，需要不同的儀器設(shè)備。根本系統(tǒng)測(cè)試指標(biāo)的具體要求，也要使用精度要求不同的儀器。本設(shè)計(jì)要求精度較高，需要一些高精度的儀器，以減少測(cè)試不準(zhǔn)所帶來(lái)的誤差。設(shè)計(jì)用到的測(cè)試內(nèi)容見(jiàn)表 。表 測(cè)試工具與測(cè)試內(nèi)容編號(hào)測(cè)試工具工具型號(hào)測(cè)試內(nèi)容1Keil C51Keil u Vison3程序編譯2示波器Tektronix TDS5034檢測(cè)傳感器輸出波形3萬(wàn)用表DT9205測(cè)量電壓，電流值，檢測(cè)是否短路 二、調(diào)試方法 在硬件電路的調(diào)試中，主要還是根據(jù)相關(guān)步驟來(lái)完成。本次設(shè)計(jì)中，在完成原理圖的繪制后進(jìn)行了一下測(cè)試：電路檢查。對(duì)照原理圖，直至確認(rèn)無(wú)誤后才進(jìn)行焊接。集齊元器件，焊接電路。電路中所用到的元器件比較多，集齊所有的元器件，焊接的時(shí)候合理布局，同時(shí)避免不要出現(xiàn)電氣故障和虛焊的情況。各個(gè)功能模塊測(cè)試。硬件原理圖包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，顯示電路，數(shù)字時(shí)鐘電路，語(yǔ)音電路，焊接完成后用萬(wàn)用表，示波器測(cè)試各個(gè)模塊。 硬件測(cè)試圖 系統(tǒng)測(cè)試圖三、故障處理 在整個(gè)硬件系統(tǒng)的測(cè)試中存在許多問(wèn)題，但是自己還是在不斷的查詢(xún)資料和在同學(xué)的幫助下順利的解決了所有的故障。在本設(shè)計(jì)中主要碰到了一下幾個(gè)故障：短路。在這個(gè)硬件電路中出現(xiàn)最多的情況就是短路，而我自己也是在這次設(shè)計(jì)中碰到了，通過(guò)上電后發(fā)現(xiàn)芯片發(fā)燙十分厲害，然后用萬(wàn)用表一段段電路進(jìn)行查找，找出了短路的原因，從而進(jìn)行修改。器件原理不熟悉。對(duì)于某些器件，其工作原理不是很熟，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不了解，從而犯了很多錯(cuò)誤。例如對(duì)于六腳自鎖開(kāi)關(guān)的不熟悉，每次焊接的時(shí)候都存在很大問(wèn)題，開(kāi)關(guān)并沒(méi)有起到自鎖的作用。后來(lái)通過(guò)用萬(wàn)用表測(cè)自鎖開(kāi)關(guān)的各個(gè)管腳，才能夠順利的完成焊接。布局不合理，接線(xiàn)錯(cuò)誤。由于并沒(méi)有采用PCB制板，而是使用萬(wàn)用板自己進(jìn)行布局，焊接，由于沒(méi)有整個(gè)合理的規(guī)劃，從而使整個(gè)布局十分凌亂。同時(shí)因?yàn)椴季值幕靵y，讓某些信號(hào)線(xiàn)沒(méi)有接到對(duì)應(yīng)的引腳上，從而使自己在軟件調(diào)試上遇到了很大的困難。 綜合以上所遇到的各種故障，自己耐心的去尋找問(wèn)題，運(yùn)用各種測(cè)試工具，順利的解決了所有的問(wèn)題，保障了硬件的可靠性。第三節(jié) 軟件調(diào)試 單片機(jī)部分調(diào)試工作的完成主要應(yīng)用Keil uVision3軟件來(lái)完成，這一部分工作首先將系統(tǒng)中的各個(gè)模塊——計(jì)算程序中的顯示部分程序調(diào)試好，不斷調(diào)試，不斷修改直到正確為止。Keil uVision3軟件是一種非常實(shí)用的多窗口編輯、調(diào)試軟件[2]。在各個(gè)硬件模塊焊接成功的基礎(chǔ)上，下載程序進(jìn)行軟件的測(cè)試。一、故障處理 單片機(jī)軟件調(diào)試部分主要是通過(guò)將各個(gè)模塊程序下載到單片機(jī)中，進(jìn)行各模塊功能檢測(cè)，從而可以更好的去完成整體的系統(tǒng)的測(cè)試，在軟件的測(cè)試中同樣存在著許多問(wèn)題。LCD不能夠正常顯示。在確定硬件電路無(wú)誤后，液晶還是不能夠正常顯示，原因出現(xiàn)在程序中，后來(lái)通過(guò)不斷的修改查詢(xún)，發(fā)現(xiàn)是LCD初始化函數(shù)出了問(wèn)題，進(jìn)行修改后可以正常顯示。DS1302掉電后數(shù)據(jù)沒(méi)有保存 。這個(gè)問(wèn)題一直在困擾著自己，嘗試在多種方法還是沒(méi)有能夠妥善的解決，加入了備用電源后，情況有所改觀，但是偶爾還是會(huì)出現(xiàn)芯片發(fā)燙的現(xiàn)象。語(yǔ)音報(bào)時(shí)不準(zhǔn)。語(yǔ)音在整點(diǎn)報(bào)時(shí)中存在很大的問(wèn)題，音頻存儲(chǔ)地址分配問(wèn)題，地址分配不夠準(zhǔn)確，同時(shí)還有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的類(lèi)型不對(duì)，都給系統(tǒng)軟件調(diào)試造成了很大的困難。[16]。