【正文】 能適當(dāng)?shù)馗淖兿到y(tǒng)功能。　　有優(yōu)異的性能、價(jià)格比。 單片機(jī)的選擇方案一：采用傳統(tǒng)的AT89C51作為電機(jī)的控制核心。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。方案二：采用FTC10F04單片機(jī)，還帶有非易失性Flash程序存儲(chǔ)器。它是一種高性能、低功耗的8位CMOS微處理芯片，市場(chǎng)應(yīng)用最多。其主要特點(diǎn)如下：8KB Flash ROM，可以擦除1000次以上，數(shù)據(jù)保存10年。由于本系統(tǒng)對(duì)CPU運(yùn)算速度要求很高，需要執(zhí)行很復(fù)雜的運(yùn)算，方案一成本比較低，適合做設(shè)計(jì)，方案二運(yùn)算速度高，性能好，所以兩種方案都有可取之處。選用方案一作為主方案，方案二作為備用方案。 顯示模塊的選擇 方案一：使用液晶顯示屏顯示時(shí)間數(shù)字。 液晶顯示屏（LCD）具有輕薄短小、低耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但由于液晶是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號(hào)，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫(kù)，編程工作量大，控制器的資源占用較多，其成本也偏高。在使用時(shí)，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶的顯示芯片，不易維護(hù)。方案二：使用傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管顯示。 數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對(duì)外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時(shí)其精度比較高，稱重輕，精確可靠，操作簡(jiǎn)單。數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。 根據(jù)以上的論述，采用方案二。在本系統(tǒng)中，我們采用了八段四位一體數(shù)碼管串口的動(dòng)態(tài)顯示，由于顯示位數(shù)較多，故應(yīng)使用顯示驅(qū)動(dòng)，在本設(shè)計(jì)中采用MAX7219顯示驅(qū)動(dòng)芯片。 鍵盤模塊的選擇在對(duì)日期和時(shí)間進(jìn)行切換，對(duì)日期和時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)校準(zhǔn)過(guò)程中，系統(tǒng)需要產(chǎn)生激勵(lì)電流，因此需要用按鍵。 方案一：使用獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 方案二：使用矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤是由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上，行線、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單且不增加成本，這種鍵盤適合按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合。 根據(jù)以上的論述，因本系統(tǒng)需要的按鍵不多，星期加1鍵，日期加1鍵，月數(shù)加1鍵，年數(shù)加1鍵，秒數(shù)加1鍵，分?jǐn)?shù)加1鍵，時(shí)數(shù)加1鍵，時(shí)間/日期切換鍵，要求簡(jiǎn)單。所以采用方案一獨(dú)立式鍵盤。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，初步確定系統(tǒng)由主控模塊、時(shí)控模塊、顯示驅(qū)動(dòng)及顯示模塊和鍵盤接口模塊共4個(gè)模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖所示。 時(shí)鐘電路（DS1302）主控電路（89C51）鍵掃描電路顯示驅(qū)動(dòng)（max7219）主控芯片使用51系列AT89C51單片機(jī)，時(shí)鐘芯片使用美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302。采用DS1302作為計(jì)時(shí)芯片，可以做到計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。更重要的是，DS1302可以在很小電流的后備電源（～，），而且DS1302可以編程選擇多種充電電流來(lái)隊(duì)后備電源進(jìn)圖LED顯示電路電子萬(wàn)年歷電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。顯示驅(qū)動(dòng)采用MAX7219，MAX7219 是微處理器和共陰極八段八位LED 數(shù)碼管顯示、圖條/柱圖顯示或64 點(diǎn)陣顯示接口的小型串行輸入/輸出芯片。片內(nèi)包括BCD 譯碼器、多路掃描控制器、字和位驅(qū)動(dòng)器和88 靜態(tài)RAM。外部只需要一個(gè)電阻設(shè)置所有LED 顯示器字段電流。MAX7219 和微處理器只需三根導(dǎo)線連接，每位顯示數(shù)字有一個(gè)地址由微處理器寫入。允許使用者選擇每位是BCD 譯碼或不譯碼。使用者還可選擇停機(jī)模式、數(shù)字亮度控制、從1～8 選擇掃描位數(shù)和對(duì)所有LED 顯示器的測(cè)試模式。顯示模塊采用普通的共陰極四位一體八段LED數(shù)碼管。第2章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)圖示為電子萬(wàn)年歷電路設(shè)計(jì)原理圖，系統(tǒng)由主控制器AT89C5時(shí)鐘電路DS130顯示驅(qū)動(dòng)MAX7219電路，顯示電路及鍵掃描電路組成。ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)采用高性能的靜態(tài)80C51設(shè)計(jì)，并采用先進(jìn)工藝制造，還帶有非易失性Flash程序存儲(chǔ)器。它是一種高性能、低功耗的8位CMOS微處理芯片，市場(chǎng)應(yīng)用最多。其主要特點(diǎn)如下：8KB Flash ROM，可以擦除1000次以上，數(shù)據(jù)保存10年?！?256字節(jié)內(nèi)部RAM；● 電源控制模式；● 時(shí)鐘可停止和恢復(fù)；● 空閑模式；● 掉電模式；● 6個(gè)中斷源；● 4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；● 4個(gè)8位I/O口；● 全雙工增強(qiáng)型TUAR；● 3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器：T0、T1(標(biāo)準(zhǔn)80C51)和增加的T2（捕獲和比較）● 全靜態(tài)工作方式：0～24MHZ DS1302的性能特性:● 實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月以及帶閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行比較；● 用于高速數(shù)據(jù)暫存的31*8位RAM；● 最少引腳的串行I/O；● ～；● ；● 用于時(shí)鐘或RAM數(shù)據(jù)讀/寫的單字節(jié)或多字節(jié)（脈沖方式）數(shù)據(jù)傳送方式；● 簡(jiǎn)單的三線接口；● 可選的慢速充電（至Vcc1）的能力。DS1302在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)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的上升沿被訪問(wèn)到。在開始8個(gè)時(shí)鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器后，另外的時(shí)鐘周期在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時(shí)寫入數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8，在多字節(jié)方式下為8+字節(jié)數(shù)，最大可達(dá)248字節(jié)數(shù)。如果在傳送過(guò)程中置RST腳為低電平，則會(huì)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(yùn)行時(shí)，在Vcc≥，RST腳必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。DS1302的控制字如圖所示。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(shù)據(jù)寫入到DS1302中。位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)；為1則表示存取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）如果為0，則表示藥進(jìn)行寫操作；為1表示進(jìn)行讀操作。控制字節(jié)總是從最低位開始輸入/輸出。為了提高對(duì)32個(gè)地址尋址能力（地址/命令位1～5=邏輯1）,可以把時(shí)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(shí)鐘或RAM，而位0規(guī)定讀或?qū)?。在時(shí)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(chǔ)數(shù)據(jù)。在多字節(jié)方式下，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(gè)寄存器。但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫RAM時(shí)，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有的31字節(jié)，不管是否謝了全部31字節(jié)，所寫的每一字節(jié)都將傳送至RAM。 DS1302共有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字如下表所示，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。 時(shí)鐘暫停：秒寄存器的位7定義位時(shí)鐘暫停位。當(dāng)它為1時(shí)，DS1302停止振蕩，進(jìn)入低功耗的備份方式，通常在對(duì)DS1302進(jìn)行寫操作時(shí)（如進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整程序）,停止振蕩。當(dāng)它為0時(shí)，時(shí)鐘將開始啟動(dòng)。 AMPM/1224小時(shí)方式：小時(shí)寄存器的位7定義為12或24小時(shí)方式選擇位。它為高電平時(shí)，選擇12小時(shí)方式。在此方式下，位5為第二個(gè)10小時(shí)位（20～23h）。 DS1302的晶振選用32768Hz，電容推薦值為6pF。因?yàn)檎袷庮l率較低，也可以不接電容，對(duì)計(jì)時(shí)精度影響不大。 顯示驅(qū)動(dòng)MAX7219● MAX7219 和單片計(jì)算機(jī)連接有三條引線（DIN、CLK、LOAD），采用16 位數(shù)據(jù)串行移位接收方式● 八位LED 顯示、圖條/柱圖顯示或64 點(diǎn)陣顯示● 包括BCD 譯碼器、多路掃描控制器、字和位驅(qū)動(dòng)器和88 靜態(tài)RAM● 可選擇停機(jī)模式、數(shù)字亮度控制、從1～8 選擇掃描位數(shù)和對(duì)所有LED 顯示器的測(cè)試模式● 最多能驅(qū)動(dòng)8 位LED 顯示器● 內(nèi)部RAM 地址01～08H 分別對(duì)應(yīng)于DIG0～DIG7?！?掃描界限寄存器（地址0BH）：該寄存器中D0～D3 位數(shù)據(jù)設(shè)定值為0～7H，設(shè)定值表示顯示器動(dòng)態(tài)掃描個(gè)數(shù)位1～8?！?停機(jī)寄存器（地址0CH）：當(dāng)D0=0 時(shí)，MAX721 處于停機(jī)狀態(tài)；當(dāng)D0=1 時(shí)，處于正常工作狀態(tài)?！?顯示測(cè)試寄存器（地址0FH）：當(dāng)D0=0時(shí)，MAX7219 按設(shè)定模式正常工作；當(dāng)D0=1 時(shí)，處于測(cè)試狀態(tài)。在該狀態(tài)下，不管MAX7219 處于什么模式，全部LED 將按最大亮度顯示?！?亮度寄存器（地址0AH）：亮度可以用硬件和軟件兩種方法調(diào)節(jié)亮度寄存器中的D0～D3位可以控制LED 顯示器的亮度。MAX7219 通過(guò)D11～D84 位地址位譯碼,可尋址14 個(gè)內(nèi)部寄存器,分別是8 個(gè)LED 顯示位寄存器,5 個(gè)控制寄存器和1 個(gè)空操作寄存器。LED 顯示寄存器由內(nèi)部8 8 靜態(tài)RAM 構(gòu)成,操作者可直接對(duì)位寄存器進(jìn)行個(gè)別尋址, 以刷新和保持?jǐn)?shù)據(jù), 只要V ＋超過(guò)2 V(一般為＋ 5V)。 控制寄存器包括: 譯碼模式, 顯示亮度調(diào)節(jié), 掃描限制(選擇掃描位數(shù)),關(guān)斷和顯示測(cè)試寄存器。MAX7219 的驅(qū)動(dòng)程序首先必須對(duì)5 個(gè)控制寄存器初始設(shè)置即初始化, 各控制寄存器設(shè)置含義如下:譯碼模式選擇寄存器(地址＝ F9H)。MAX7219 有兩種譯碼方式:B 譯碼方式和不譯碼方式。當(dāng)選擇不譯碼時(shí), 8 個(gè)數(shù)據(jù)為分別一一對(duì)應(yīng)7 個(gè)段和小數(shù)點(diǎn)位。B 譯碼方式是BCD 譯碼,直接送數(shù)據(jù)就可以顯示。實(shí)際應(yīng)用中可以按位設(shè)置選擇B 譯碼或是不譯碼方式。掃描限制寄存器: 地址＝ FBH。用于設(shè)置顯示的LED 個(gè)數(shù)( 1 ～8 ) , 比如當(dāng)設(shè)置為0xX4 時(shí),LED 0~5 顯示。亮度調(diào)節(jié)寄存器: 地址＝ FAH。共有16 級(jí)選擇,用于LED 顯示亮度的強(qiáng)弱設(shè)置。關(guān)斷模式寄存器:地址＝ FCH。有兩種模式選擇:一種是關(guān)斷狀態(tài)模式(D0 ＝ 0)。一種是正常操作狀態(tài)(D0 ＝ 1),通常選擇正常操作狀態(tài)。顯示測(cè)試寄存器:地址＝ FFH。有兩種選擇用于設(shè)置LED 是測(cè)試狀態(tài)還是正常操作狀態(tài):當(dāng)在測(cè)試狀態(tài)時(shí)(D0 ＝ 1)各位全應(yīng)亮,一般選擇正常操作狀態(tài)（D0 ＝ 0）。顯示部分采用普通的共陰數(shù)碼管顯示，采用動(dòng)態(tài)掃描，以減少硬件電 MAX7219引腳功能路。年月日時(shí)分秒星期共需要17位數(shù)碼顯示，考慮到一次掃描17位數(shù)碼管顯示時(shí)會(huì)出現(xiàn)閃爍情況，故采用動(dòng)態(tài)掃描，可將數(shù)碼管數(shù)量減少至9位，也就是兩個(gè)四位一體八段LED顯示數(shù)碼管和一個(gè)一位LED數(shù)碼管設(shè)計(jì)時(shí)數(shù)碼管同時(shí)掃描，顯示時(shí)采用串行口輸出段碼，用MAX7219驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。 MAX7219鍵盤在單片機(jī)系統(tǒng)中是一個(gè)很重要的部件。為了輸入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都要用到鍵盤，鍵盤是人工干預(yù)計(jì)算機(jī)的主要手段。鍵盤可分為編碼和非編碼鍵盤兩種。編碼鍵盤采用硬件線線路來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤編碼，每按下一個(gè)鍵，鍵盤能自動(dòng)生成按鍵代碼，鍵數(shù)較多，而且還具有去抖動(dòng)功能。這種鍵盤使用方便，但硬件較復(fù)雜，PC機(jī)所用的鍵盤就屬于這種。非編碼鍵盤僅提供按鍵開關(guān)工作狀態(tài)，其他工作由軟件完成，這種鍵盤鍵數(shù)較少，硬件簡(jiǎn)單，一般在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用。此處主要介紹該類非編碼鍵盤及其與MCS—51型單片機(jī)的接口。按鍵開關(guān)在電路中的連接如圖所示。按鍵未按下時(shí)，A點(diǎn)電位為高電平5V；按鍵按下時(shí)，A點(diǎn)電位為低電平。A點(diǎn)電位就用于向CPU傳遞按鍵的開關(guān)狀態(tài)。但是由于按鍵的結(jié)構(gòu)為機(jī)械彈性開關(guān)，在按鍵按下和斷開時(shí)，觸點(diǎn)在閉合和斷開瞬間還會(huì)接觸不穩(wěn)定，引起A點(diǎn)電平不穩(wěn)定，如圖211b所示，鍵盤的抖動(dòng)時(shí)間一般為5～10ms，抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)引起CPU對(duì)一次鍵操作進(jìn)行多次處理，從而可能產(chǎn)生錯(cuò)誤。因此必須設(shè)法消除抖動(dòng)的不良后果。鍵操作和鍵抖動(dòng)消除抖動(dòng)的不良后果的方法有硬、軟件兩種。為了節(jié)省硬件，通常在單片機(jī)系統(tǒng)中，一般不采用硬件方法消除鍵的抖動(dòng)，而是用軟件消除抖動(dòng)的方法。根據(jù)抖動(dòng)特性，在第一次檢測(cè)到按鍵按下后，執(zhí)行一段延時(shí)5~10ms讓前延抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)真正有鍵按下。當(dāng)檢測(cè)到按鍵釋放后，也要給5~10ms的延時(shí)，待后延抖動(dòng)消失后才