【正文】 普通數碼管相比功耗較小，硬件連接簡單。所以顯示部分采用LCD1602液晶顯示。1. LCD1602介紹字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。本系統(tǒng)選用LCD1602字符型液晶顯示器，下圖是其結構圖介紹，如圖2。圖2 LCD1602結構圖2. LCD1602的基本參數及引腳功能LCD1602分為背光和不帶背光兩種，基控制大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別， 1）LCD1602主要技術參數： 顯示容量:162個字符 芯片工作電壓:— 工作電流:() 模塊最佳工作電壓: 字符尺寸:(WH)mm2）引腳功能說明LCD1602采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表1所示：表1：引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數據2VDD電源正極10D3數據3VL液晶顯示偏壓11D4數據4RS數據/命令選擇12D5數據5R/W讀/寫選擇13D6數據6E使能信號14D7數據7D0數據15BLA背光源正極8D1數據16BLK背光源負極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數據。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。 時鐘芯片的選擇和介紹采用DS1302時鐘芯片實現時鐘，DS1302芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、月、年以及閏年補償的年進行計數，而且精度高，RAM作為數據暫存區(qū)，～。 簡介： DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI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)的時鐘信號和RAM數據。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調整，且具有閏年補償功能?！?。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。DS1302的外部引腳分配如圖5所示。DS1302用于數據記錄，特別是對某些具有特殊意義的數據點的記錄上，能實現數據與出現該數據的時間同時記錄，因此廣泛應用于測量系統(tǒng)中。2．DS1302引腳排列:如下圖3圖3 DS1302的外部引腳分配引腳說明：1）Vcc1：后備電源，VCC2：主電源在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1＋，Vcc2給DS1302供電。當Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。2）XX2：振蕩源。3）RST：復位/片選線，通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數據的傳送手段。當RST為高電平時，所有的數據傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數據傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc，RST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。4）I/O為串行數據輸入輸出端(雙向）。5）SCLK為時鐘輸入端。3.DS1302的控制字節(jié) DS1302 的控制字如下圖4所示。圖4 DS1302控制字控制字節(jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數據寫入DS1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數據，為1表示存取RAM數據。位5至位1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出。(I/O) 　　在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數據被寫入DS1302，數據輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數據，讀出數據時從低位0位到高位7。 DS1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數據位為BCD碼形式,其日歷、時間寄存器與控制字對照表見表2，內部主要寄存器分布表見表3。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內容。 DS1302與RAM相關的寄存器分為兩類：一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數為讀操作，偶數為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。 表2 DS1302日歷、時鐘寄存器與控制字對照表寄存器名稱765432101RAM/CKA4A3A2A1A0RD/W秒寄存器1000000分寄存器1000001小時寄存器1000010日寄存器1000011月寄存器1000100星期寄存器1000101年寄存器1000110寫保護寄存器1000111慢充電寄存器1001000時鐘突發(fā)寄存器1011111表3 DS14302內部主要寄存器分布表寄存器名稱命令字取值范圍各位內容寫讀76543210秒寄存器80H81H0059CH10SECSEC分寄存器82H83H0059010MINMIN小時寄存器84H85H0112或002312/240AHRHR日期寄存器86H87H0128,29,30,310010DATEDATE月份寄存器88H89H011200010MMONTH周寄存器8AH8BH010700000DAY年份寄存器8CH8DH009910YEARYEAR 電路設計最終方案決定綜上硬件的介紹所述，對此次作品的方案選定：采用AT89S51作為主控制系統(tǒng)；DS1302提供時鐘；LCD1602液晶作為顯示。第2章 系統(tǒng)的硬件設計與實現 電路設計框圖 電路結構概述：本電路系統(tǒng)共分為五部分構成，分別為主控模塊、振蕩器、以及時鐘電路、顯示模塊、鍵盤掃描電路。其中，振蕩器為主控模塊提供工作的時序信號，時鐘電路提供時鐘信號，并有時間顯示模塊顯示出來，鍵盤掃描模塊則提供時間的校正與修改。電路系統(tǒng)設計框圖如圖5。圖5電路設計框圖 系統(tǒng)硬件概述本電路是由AT89S51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、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數據。DS1302內部有一個31*8的用于臨時性存放數據的RAM寄存器。可產生年、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,本電路采用DS1302單字節(jié)傳送方式實現與主控機之間數據的傳送；顯示部分由液晶LCD1602構成。 主要單元電路的設計 單片機主控模塊的設計AT89S51單片機為40引腳雙列直插芯片,有四個I/O口P0,P1,P2,P3, MCS51單片機共有4個8位的I/O口（P0、PPP3），每一條I/O線都能獨立地作輸出或輸入。單片機的最小系統(tǒng)如下圖所示,18引腳和19引腳接時鐘電路,XTAL1接外部晶振和微調電容的一端,在片內它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調電容的另一端,在片內它是振蕩器倒相放大器的輸出，如圖6。圖6 單片機最小控制系統(tǒng)2．單片機按鍵復位電路設計單片機復位系統(tǒng)如下圖7所示，第9引腳為復位輸入端,接上電容、電阻及開關后構成按鍵電平復位電路。圖7 單片機按鍵復位系統(tǒng) 時鐘電路模塊的設計1. DS1302的性能特性圖8示出DS1302的引腳排列圖，其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1+，Vcc2給DS1302供電。當Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源。RST是復位/片選線，通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數據的傳送手段。當RST為高電平時，所有的數據傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數據傳送