【正文】 6KB RAM 單元 ， 不需另外擴(kuò)展 EEPROM 及靜態(tài) RAM， 可以在線下載程序，易于日后的升級(jí)。 圖中， 、 、 及 P1 口為單片機(jī)與液晶顯示器連接的控制和通信的數(shù)據(jù)端口； 和 為單片機(jī)與時(shí)鐘芯片 DS1307 通信的端口； 為鬧鐘的控制端口； 、 、 、 為 按鍵模塊的接口。 時(shí)鐘電路是由 XTAL1 和 XTAL2 之間跨接的晶體振蕩器和微調(diào)電容構(gòu)成。時(shí)鐘電路中晶體振蕩器的頻率高則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率就高，所以該系統(tǒng)采用 12M 晶振； 復(fù)位電路有兩種形式：手動(dòng)按鍵復(fù)位和上電復(fù)位，在本系統(tǒng)中采用的是手動(dòng)按鍵四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 5 頁(yè) 共 31 頁(yè) 復(fù)位。如圖 21所示， R R C3 和 SW 組成系統(tǒng)手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。 時(shí)鐘模塊 系統(tǒng)采用 DS1307 時(shí)鐘芯片。 DS1307 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗 的時(shí)鐘芯片，它是一款 I2C 總線接口的時(shí)鐘芯片，采用兩線與 CPU 進(jìn)行通信 ，片內(nèi)含有 8個(gè)特殊功能寄存器和 56bit 的 SRAM。 DS1307 的主要技術(shù)指標(biāo)：具有秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的計(jì)數(shù)功能； 12小時(shí)制和 24 小時(shí)制兩種計(jì)數(shù)模式；可自動(dòng)調(diào)整每月的天數(shù)，具有閏年自動(dòng)修正、掉電保護(hù)和上電復(fù)位功能。 DS1307的引腳功能 DS1307 采用 8引腳雙列直插 DIP 封裝形式，引腳分布如圖 22 所示。相應(yīng)功能如下： Vcc：主電源； Vbat：備用電源。當(dāng) VbatVcc+ 時(shí)，由 Vcc 向 DS1307 供電，當(dāng) VbatVcc時(shí)，由 Vcc 向 DS1307 供電； GND： 邏輯 地； SCL： I2C 總線時(shí)鐘線； SDA： I2C 總線數(shù)據(jù)線； SQW/OUT： 方波 /輸出驅(qū)動(dòng)器。 圖 22 DS1307 引腳分布圖 DS1307的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1307 芯片由晶體振蕩器、電源控制器、 I2C 總線控制、分頻處理、邏輯控制、RAM 存儲(chǔ)、多路選擇器、時(shí)鐘 /日歷寄存器、緩沖器組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 23 所示。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 6 頁(yè) 共 31 頁(yè) 圖 23 DS1307 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1307 有 關(guān) 日歷、時(shí)間 的 寄存器 共有 12個(gè)，其中有 7個(gè)寄存器 （讀時(shí) 81H～ 8DH，寫時(shí) 80H～ 8CH），存放的數(shù)據(jù) 格式 為 BCD 碼形式 ，如表 21 所示 。 表 21 DS1307 的 日歷、 時(shí)間寄存器 地址 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 功能 取值范圍 81H CH 十位 個(gè)位 秒 0059 83H 0 十位 個(gè)位 分 0059 85H 0 12 十位 十位 個(gè)位 時(shí) AM： 112 PM： 0023 24 8B 0 0 0 0 0 星期 星期 0107 87H 0 0 十位 個(gè)位 日 0131 89H 0 0 0 十位 個(gè)位 月 0112 8DH 十位 Year 年 0099 8FH OUT 0 0 SOWE 0 0 RS1 RS0 控制字 91H RAM 56 8 00HFFH (1)小時(shí)寄存器（ 85H、 84H） 的位 7 用于定義 DS1307 是運(yùn)行于 12 小時(shí)模式還是 24小時(shí)模式。當(dāng)為高電平時(shí)，選擇 12小時(shí)模式。在 12小時(shí)模式時(shí)，位 D5是PMAM/，當(dāng)為 1時(shí)，表示 PM。在 24小時(shí)模式時(shí)，位 5是第二個(gè) 10小時(shí)位。 (2)秒寄存器（ 81H、 80H） 的位 7 定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志 （ CH）。當(dāng)該位置為 1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止， DS1307 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為 0 時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始運(yùn)行。 Vcc SQW/OUT SDA SCL GND Vbat X2 X1 電源控制器 邏輯控制 時(shí)鐘 /日歷 寄存器 多路選擇器 RAM 存儲(chǔ) 分頻處 理 晶體振蕩器 RAM 存儲(chǔ) I2C 控制 總線 1Hz 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 7 頁(yè) 共 31 頁(yè) (3)控制寄存器（ 8FH、 8EH） 的位 7 是寫保護(hù)位（ WP），其它 7 位均置為 0。在任何的對(duì)時(shí)鐘和 RAM 的寫操作之前， WP 位必須為 0。當(dāng) WP 位為 1 時(shí)，寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作。 DS1307的讀寫操作 DS1307 是基于 I2C 總線接口的時(shí)鐘芯片，軟件上與 I2C 總線完全兼容。 總線的驅(qū)動(dòng) I2C 總線在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，必須確認(rèn)傳送數(shù)據(jù)的開(kāi)始和結(jié)束。而且每傳送一個(gè)字節(jié)，要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答位（ 0） ；在一個(gè)周期發(fā)送結(jié)束后，要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答位（ 1）。具體如圖 24所示，三種信號(hào)的格式如下： (1)啟動(dòng)信號(hào)：當(dāng)時(shí)鐘總線 SCL 為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線 SDA 由高電平跳變?yōu)榈碗娖蕉x為“啟動(dòng)”信號(hào)。 (2)停止信號(hào)：當(dāng)時(shí)鐘總線 SCL 為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線 SDA 由低電平跳變?yōu)楦唠娖蕉x為“結(jié)束”信號(hào)。 (3)應(yīng)答位：當(dāng)主器件發(fā)送完一字節(jié)的數(shù)據(jù)后，后面必須跟一個(gè)應(yīng)答位（ ACK）。在時(shí)鐘高電平期間，如果數(shù)據(jù)線 SDA 為低電平代表一個(gè)字節(jié)的傳送結(jié)束，并準(zhǔn)備下一個(gè)要傳送的字節(jié)；在時(shí)鐘高電平期間，如果數(shù)據(jù)線 SDA 為低電平代表一個(gè)傳送周期 結(jié)束，準(zhǔn)備下一個(gè)傳送周期。 圖 24 I2C 總線的數(shù)據(jù)傳送格式 的寫控制 圖 25是 DS1307 的寫控制格式，首先發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，然后發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)是用來(lái)控制芯片的地址以及讀寫控制位（ D0： 0– 寫），之后是應(yīng)答位，然后發(fā)送其它四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 8 頁(yè) 共 31 頁(yè) 字節(jié)數(shù)據(jù)，在最后發(fā)送一個(gè)結(jié)束標(biāo)志的應(yīng)答位，緊跟著是停止信號(hào)。 S 1101000 0 A XXXX XXXX A XXXX XXXX A XXXX XXXX A XXXX XXXX A P 圖 25 CPU 寫數(shù)據(jù)模式 的讀控制 圖 26是 DS1307 的讀控制格式，首先發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，然后發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)是用來(lái)控制芯片的地址以及讀寫控制為（ D0： 1– 讀），之后是應(yīng)答位，然后發(fā)送其它字節(jié)數(shù)據(jù)，在最后發(fā)送一個(gè)結(jié)束標(biāo)志的應(yīng)答位，緊跟著是停止信號(hào)。 S 1101000 1 A XXXX XXXX A XXXX XXXX A XXXX XXXX A XXXX XXXX A P 圖 26 CPU 讀數(shù)據(jù)模式 DS1307硬件電路設(shè)計(jì) DS1307 采用與 CPU 進(jìn)行通信，電路連接簡(jiǎn)單。 DS1307 的內(nèi)部振蕩電路結(jié)構(gòu)如圖 27所示，在芯片內(nèi)部連接有兩個(gè)電容， 目的是為了使晶振起振，所以在電路設(shè)計(jì)中就不需要另外再加電容了。 圖 27 DS1307 的內(nèi)部振蕩電路 時(shí)鐘模塊電路如圖 28所示，其中晶振采用的是 ， 經(jīng)內(nèi)部電路分頻后可獲得一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的秒脈沖信號(hào)；電阻 R R4 是 I2C 總線的上拉電阻。 V B A T3X11X22S C L6S D A5S O UT7U2DS 1 3 0 7X2R3 R4+5VP 2 .6P 2 .7 圖 28 DS1307 的電路連接 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 9 頁(yè) 共 31 頁(yè) 鬧鈴模塊 系統(tǒng)采用蜂鳴器作為鬧鈴輸出，電路連接如圖 29 所示。電路中采用 PNP 管 Q1來(lái)控制蜂鳴器的開(kāi)關(guān)，由圖可以看出：當(dāng) 引腳為高電平時(shí)， PNP 管截止，蜂鳴器不工作；當(dāng) 引腳為低電平時(shí)， PNP 管導(dǎo)通，蜂鳴 器工作。其中 R9 為限流電阻。 L S 1Q1P N PR95k+ 5 VP2.3 圖 29 鬧鈴電路 鍵盤模塊 鍵盤模塊設(shè)置了四個(gè)按鍵： KEY KEY KEY KEY4。其中 KEY1 為模式切換鍵， KEY2 為設(shè)定值上升鍵，用 KEY3 為設(shè)定值減小鍵， KEY4 是返回鍵。 電路連接如圖 210 所示。 4 個(gè)上拉電阻可以保證在沒(méi)有按鍵輸入時(shí)，進(jìn)入單片機(jī)四個(gè) I/O 口的按鍵狀態(tài)均為高電平，防止干擾產(chǎn)生；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，相應(yīng)的端口線狀態(tài)轉(zhuǎn)為低電平。 R5R6R7R8+ 5 VK E Y 1K E Y 2K E Y 3K E Y 4P 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3 圖 210 鍵盤電路 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 10 頁(yè) 共 31 頁(yè) LCD 顯示模塊 LCD 顯示器分為字段顯示和字符顯示兩種。其中字段顯示與 LED 顯 示相似，只要送對(duì)應(yīng)的信號(hào)到相應(yīng)的管腳就能顯示。字符顯示是根據(jù)需要顯示基本字符。本設(shè)計(jì)采用的是字符型顯示。 系統(tǒng)中采用 LCD1602 作為顯示器件輸出信息， 可以顯示 2 行 16 個(gè) 漢字。與傳統(tǒng)的 LED 數(shù)碼管顯示器件相比， 液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富 、不需要外加驅(qū)動(dòng)電路 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的顯示器件。 LCD1602 的引腳功能 LCD1602 模塊的引腳如圖 211 所示。 圖 211 LCD1602 模塊 其引腳功能如下： RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制端， RS=0 命令狀態(tài)； RS=1 數(shù) 據(jù)； R/W：讀寫控制線， R/W=0 寫操作； R/W=1 讀操作； A：背光控制正電源； K：背光控制地； E：數(shù)據(jù)讀寫操作控制位， E 線向 LCD 模塊發(fā)送一個(gè)脈沖， LCD 模塊與單片機(jī)間將進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換； DB0～ DB7：數(shù)據(jù)線，可用 8 位連接，也可只用高 4 位連接，節(jié)約單片機(jī)資源； VDD：電源端； VEE：亮度控制端（ 15V）； VSS：接地端。 LCD1602 的顯示操作 LCD 有四種基本操作，具體如表 22所示。 表 22 LCD 與單片機(jī)之間有四種基本操作 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 11 頁(yè) 共 31 頁(yè) RS R/W 操作 0 0 寫命令操作 (初始化，光標(biāo)定位等 ) 0 1 讀狀態(tài)操作 (讀忙標(biāo)志位 ) 1 0 寫數(shù)據(jù)操作 (要顯示內(nèi)容 ) 1 1 讀數(shù)據(jù)操作 (可以把顯示存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)反讀出來(lái) ) (1)讀狀態(tài)操作 執(zhí)行讀狀態(tài)字操作，如表 22 所示須滿足 RS=0、 R/W=1。根據(jù)管腳功能，當(dāng)為有效電平時(shí)，狀態(tài)命令字可從 LCD 模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總線。同時(shí)可以保持一段時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)讀狀態(tài)字的功能。如圖 212 所示為讀入狀態(tài)字流程圖。 圖 212 讀入狀態(tài)字流程圖 (2)寫命令操作 由 表 22 可知當(dāng) RS=0， R/W=0 時(shí)，才可以通過(guò)單片機(jī)或用戶指令把數(shù)據(jù)即命令，寫到 LCD 模塊，此時(shí)就對(duì) LCD 進(jìn)行調(diào)制?？刹捎貌樵兎绞剑合茸x入狀態(tài)字，再判斷忙標(biāo)志，最后寫命令字。 1)命令字 表 23所示為命令字，其主要介紹了指令名稱、控制信號(hào)及控制代碼。其指令名稱是指要實(shí)現(xiàn)的功能，控制代號(hào)是采用的十六進(jìn)制的數(shù)值表示的。 ； home 位：將光標(biāo)送到初始位；其中的 *號(hào)為任意，高低電平均可； ：設(shè)光標(biāo)移動(dòng)方向并指定整體顯示，是否移動(dòng)。 I/D=0：減量方式，S=1：移位， S=0：不移位； ： D 指設(shè)置整體顯示開(kāi)關(guān)； C 指設(shè)置光標(biāo)顯示開(kāi)關(guān)； B 指設(shè)置光標(biāo)的字符閃耀； ： R/L 指右移或左移； S/C 指移動(dòng)總體或光標(biāo)； RS 清 0，等待 RW 置 1，等待 E 置 1，等待 讀入狀態(tài)字，等待 E 清 0，等待 RW 清 0，等待 結(jié)束 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 12 頁(yè) 共 31 頁(yè) ： DL 接口數(shù)位， L指顯示行數(shù)， F顯示字型； 地址設(shè)制：相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以在其中選擇所需要的符號(hào)； 地址設(shè)制：顯示定位； BF 和 AC： B 為最高位忙的標(biāo)志， F 為標(biāo)志位； ：將數(shù)據(jù)按要求寫入到對(duì)應(yīng)的單元； ：讀相應(yīng)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)。 表 23 命令字 指令名稱 控制信號(hào) 控制代碼 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清屏 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 歸 HOME 位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 輸入方式設(shè)制 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 顯示狀態(tài)設(shè)制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 無(wú)標(biāo)畫面滾動(dòng) 0 0 0 0 0 1 S/C RL * * 功能設(shè)置 0 0 0 0 1 DL N F * * CGRAM 地址設(shè)制 0 0 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0 DDRAM 地址設(shè)制 0 0 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 讀 BF 和 AC 0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 寫數(shù)據(jù) 1 0 數(shù) 據(jù) 讀