【正文】 輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能，因此我們在這里將會采用采用DS1302 作為我們單片機(jī)數(shù)字時鐘的時鐘芯片。 第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)本 系統(tǒng)是由 AT89S5 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；時鐘電路由內(nèi)部時鐘電路外接晶振提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的可隨時調(diào)整時鐘電路，工作電壓為 3V～ 5V 顯示部份 21 電路總體框架圖 模塊電路的設(shè)計 路 時鐘電路為整個單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生時間基準(zhǔn)，是單片機(jī)系統(tǒng)必須的部分；本系統(tǒng)采用美國 DALLAS 公司推出的 DS1302 實時時鐘芯片，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)式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)，該芯片是采用串行 方式的實時時鐘芯片，串行方式的實時時鐘芯片大多數(shù)是將地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為一根串行傳輸數(shù)據(jù)的傳號線，這種方式的有點是信號線少、電路連接簡單、節(jié)省系統(tǒng)資源和電路板的面積，缺點是程序編寫復(fù)雜、工作量比較大，且操作速度較慢，接下來我們來分析一下 DS1302的性能與原理。 DS1302 的性能： 、 計算 2100 年之前的秒、分、時、日、星期、月和年，能進(jìn)行閏年調(diào)整； B、 31 字節(jié)數(shù)據(jù) RAM； C、引腳與 TTL 兼容； D、工作電流小于 300nA,有備份電源和涓流充電能力； DS1302 引腳定義 ： I/O：數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 SCLK：串行時鐘輸入引腳 RST 復(fù)位引腳 GND：接地引腳 Vcc Vcc2：工作電源、備份電源引腳 X X2：晶振接入管腳。晶振頻率為 。 DS1302 的操作： 命令字格式如圖 221 所示： 圖 221 命令字格式 D7 位：固定為 1 R/C 位：為 0 時選擇操作時鐘，為 1 時選擇操作 RAM A4A3A2A1A0:操作地址 R/W 位：為 0 時進(jìn)行寫操作，為 1 時進(jìn)行讀操作 單字節(jié) 操作如圖 2211 所示： 圖 2211 寫操作 圖 2212 讀操作 多字節(jié)操作（突發(fā)模式） : 每次寫入或讀出 8 個字節(jié)時鐘日歷數(shù)據(jù)或 31 個字節(jié) RAM 數(shù)據(jù)。與單字節(jié)時相似，僅需將 A0~A4 換成“ 11111” 。 DS1302 的寄存器： DS1302 有 12 個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式 ,其日歷、時間寄存器及其控制字，表（ 221）為日歷寄存器功能表。 表（ 221） 日歷時鐘寄存器功能表 DS1302 與單片機(jī)的接口： 圖 2213 DS1302 與單片機(jī)的 接口圖 CD1602 顯示電路 1602B 液晶模塊可以顯示 2 行 16 個字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0― D7,和 RS、R/W、 EN 三個控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光。該模塊也可以只用 D4D7 作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送，這樣就可以節(jié)省 MCU 的 I/O 口資源，液晶 LCD1602 引腳情況如下表 222 所示；液晶 LCD1602 最小系統(tǒng)圖如2212 所示。 222） LCD1602 引腳功能表 2221 液晶 LCD1602 最小系統(tǒng)圖 圖 2212 液 晶 LCD1602 最小系統(tǒng)圖 復(fù)位電路與晶振電路 復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng)必須的，用來為單片機(jī)提供正確的復(fù)位信號；振蕩電路就為單片機(jī)工作提供了所需要的時鐘脈沖信號，使單片機(jī)的開始正常工作； 如圖所示 18 腳和 19 接時鐘電路 XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入， XTAL2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出第 9 引腳為復(fù)位輸入端接上電容電阻及開關(guān)后能夠形成上電復(fù)位電路。 下圖為總體電路設(shè)計圖，如圖 23 所示。 圖 23 總體電路圖 第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計與實現(xiàn) 程序功能 數(shù)字時鐘程序主要完成以下的功能： 該數(shù)字鐘能夠準(zhǔn)確顯示年、月、日、時、分、秒 圖 主程序流程圖 DS1302 軟件設(shè)計流程圖 圖 331 DS1302 軟件設(shè)計流程圖 數(shù)字時鐘需要調(diào)整年，月，日，星期，小時，分鐘，鬧鐘等的設(shè)置，所以軟件程序設(shè)計如圖 3311 所示。 圖 3311 時間調(diào)整程序流程圖 LCD1602 程序序流程圖 1602 基本操作時序： 寫操作時序： 圖 332 寫操作時序 時序時間表： 表（ 332）時序時間表 LCD1602 主程序流程圖： A 、 主程序主要完成硬件初始化、子程序調(diào)用等功能，主程序設(shè)計流程圖如圖 3321 所示： 圖 3321 LCD 主程序流程圖 寫入顯示數(shù)據(jù)到 LCD 子程序模塊設(shè)計： 當(dāng) LCD1602 的寄存器選擇信號 RS 為 1 時，選擇數(shù)據(jù)寄存器；當(dāng) LCD1602 的讀寫選擇線 R/W 為 0 時，進(jìn)行寫操作；當(dāng) LCD1602 的使能信號 E 至高電平后再過兩個時鐘周期至低電平，產(chǎn)生一個下降沿信號，往 LCD 寫入顯示數(shù)據(jù)。寫入顯示數(shù)據(jù)到 LCD 子程序 設(shè)計流程圖如圖 34 所示。 圖 34 LCD 子程序模塊設(shè)計 時間鬧鈴設(shè)置流程 本設(shè)計中計時采用定時器 T 中斷完成，秒表使用定時器 T 中斷完成。主程序循環(huán)調(diào)用顯示子程序和查鍵子程序，當(dāng)端口有開關(guān)按下時，轉(zhuǎn)入相應(yīng)功能程序。其主程序執(zhí)行流程如圖 3. 圖 4210 編輯單片機(jī)―添加機(jī)器碼程序 在圖中看到： 在 Program File：后邊的方框里顯示 ，說明機(jī)器碼已經(jīng)裝入。如果沒有裝入，這里將是空白。這時可以點擊其右邊的打開文件圖標(biāo)，查找并選 中機(jī)器碼文件即可。這樣，就可以在仿真時執(zhí)行程序。 仿真執(zhí)行 Program 軟件可以仿真模擬電路和數(shù)字電路，還可以仿真若干型號的單片機(jī)。我們使用的目的主要就是仿真單片機(jī)和外圍的接口電路。這里簡要介紹MCS52 單片機(jī)和部分接口電路的仿真過程，其他方面的內(nèi)容請自行查找資料。 真 在原理圖編輯窗口下面有一排按鈕，利用它可以控制仿真的過程。點擊按鈕開始仿真，開始以后按鈕的小三角變成綠色，點擊按鈕單步仿真，點擊按鈕暫停和繼續(xù)仿真切換，點擊按鈕停止仿真。如圖定時效果圖： 圖 431 單片機(jī)定時鬧鐘實現(xiàn)效果圖 第章 系統(tǒng) A、系統(tǒng)時鐘是否起 凡是微處理器系統(tǒng)，正常運行的必要條件是系統(tǒng)時鐘穩(wěn)定正常，在實際工作中，因為各種原因?qū)е孪到y(tǒng)時鐘不正常而出現(xiàn)系統(tǒng)無法正常運行的情況也時有出現(xiàn)，因此系統(tǒng)時鐘是否起震應(yīng)是通電檢查的首要一環(huán)，檢查方法包括邏輯筆發(fā)、數(shù)字萬用表法、示波器法，在這里采用數(shù)字萬用表法，測試晶振兩端引腳電壓為 左右。 B、復(fù)位是否正常及關(guān)鍵點電壓參數(shù)是否正常 復(fù)位不正常也會導(dǎo)致系統(tǒng)不工作，這里的重點是檢查相關(guān)電路是否正常，同時檢查相應(yīng)電路的關(guān)鍵電壓參數(shù)是否正常，進(jìn)行一一排查。 軟件調(diào)試本設(shè)計采用 Keil軟件對源程序進(jìn)行編譯和調(diào)試 Keil C51是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語 言的優(yōu)勢。 圖 52 系統(tǒng)仿真圖 總結(jié) 本論文基于 MCS51 單片機(jī)而開發(fā)的數(shù)字時鐘，從總體的理論構(gòu)思到具體的軟硬件的設(shè)計，元件的采購， PCB 板的制作，整體的焊裝，系統(tǒng)的調(diào)試，最終實現(xiàn)了數(shù)字時鐘的基本功能，即在單片機(jī)的作用下，實現(xiàn)了數(shù)字時鐘的正常運行，從這個設(shè)計中，我們看到了單片機(jī)如何在實際生活當(dāng)中的應(yīng)用，它的發(fā)展是人