【正文】 不定 IE 0 000000 PCON 0 0000 圖 22 復(fù)位電路 213 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路產(chǎn)生與單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路為了保證同步工作方式 的實(shí)現(xiàn)電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格的按時(shí)序進(jìn)行工作而時(shí)序所研究的則是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互時(shí)間的關(guān)系 在 51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器其輸入端為芯片引腳 XTAL1 輸出端引腳為 XTAL2 在芯片的外部通過這兩個(gè)腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容形成反饋電路就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器 [6]如圖 23 所示 圖 23 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 內(nèi)部程序存振蕩晶體可在 12MHz12MHz 之間選擇電容值無嚴(yán)格要求但在電容值取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性大小振蕩電路起振速度有少許影響 CX1CX2 可在20pF100pF 之間取值但在 60pF70pF 時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性本設(shè)計(jì)選取晶振為 12MHz 電容為 30pH2 214 存儲(chǔ)器的分配 AT89C51的內(nèi)部共有 256個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元通常把著 256個(gè)單元按其功能劃分為兩部分低 128 單元和高 128 單元 其中內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的分配情況如圖 24 所示 圖 24 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 22 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 221 DS1302 芯片簡介 在以單片機(jī)為核心構(gòu)成的裝置中經(jīng)常需要一個(gè)實(shí)時(shí)的時(shí)鐘和日歷以便對(duì)一些實(shí)時(shí)發(fā)生事件記錄時(shí)給予時(shí)標(biāo)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片便可起到這一作用過去多用并行接口的時(shí)鐘芯片如 MC146818DS12887 等它們已能完全滿足單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的要求但是這些芯片與單片機(jī)接口復(fù)雜占用地址數(shù)據(jù)總線接線多芯片體積大占用空間多近年來串行接口的各種芯片在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用愈來愈多串行接口的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片也出現(xiàn)了不少 DS1302 是一個(gè)綜合性能較好且價(jià)格便宜的串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 222 DS1302 結(jié)構(gòu)框圖與引腳介紹 圖 25 DS1302 結(jié)構(gòu)框圖 1．結(jié)構(gòu)框圖與引腳介紹 DS1302原理框圖見圖 25所示 DS1302是一種高性能低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片附加有 31 字節(jié)靜態(tài) RAM 采用 SPI 三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信并可以采 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)實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以提供秒分時(shí)日星期月和年一個(gè)月小于 31 日時(shí)可自動(dòng)調(diào)整包括閏年有效至 2100 年可以采用 12h 或24h 方式計(jì)時(shí)采用雙電源供電可設(shè)置備用電源充電方式同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓流充電的能力 7 個(gè)附加字節(jié)的暫存寄存器包括移位寄存器控制邏輯振蕩器實(shí)時(shí)時(shí)鐘和 RAM 芯片為 8 引腳小型 DIP 封裝引腳排列如圖 26 所示 3 圖 26 DS1302 引腳排列 DS1302 具有一個(gè)可編程的涓流充電器主電源和備份電源的雙電源引腳 7 個(gè)附加字節(jié)的暫存寄存器包括移位寄存器控制邏輯振蕩器實(shí)時(shí) 時(shí)鐘和 RAM 引腳描述如下 GND 電源地 VCC1 在單電源供電系統(tǒng)中的電源引腳在雙電源系統(tǒng)中接備份電源 VCC2 在雙電源供電系統(tǒng)中的主電源引腳 DS1302由 VCC1和 VCC2 兩者中較大者供電當(dāng) VCC2 小于 VCC1 時(shí) VCC1 給 VCC2 供電 SCLK 串行接口的同步時(shí)鐘 IO 雙向數(shù)據(jù)線引腳 RST 復(fù)位信號(hào)在一個(gè)讀寫期間必須保持高電平 X1X2連接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 32768HZ石英晶體 DS1302也可用外部振蕩器驅(qū)動(dòng)這時(shí)X1 引腳連接外部振蕩器信號(hào) X2 懸浮 2． DS1302 功能 命令字節(jié)每次數(shù)據(jù)傳輸由命令字節(jié)開始 MSB 位 7 必須是邏輯 1 若該位是 0則禁止操作 DS1302 位 6 為 0 時(shí)選擇實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷數(shù)據(jù)位 6 為 l 時(shí)選擇 RAM 數(shù)據(jù)位 5l 選擇操作的寄存器 LSB 位 0 選擇寫操作 邏輯 0 或讀操作 邏輯 l 復(fù)位和時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?dòng)是由 RST置為高電平開始的 RST啟動(dòng)控制邏輯允許地址命令序列送入移位寄存器一個(gè)時(shí)鐘周期是一個(gè)下降沿緊跟一個(gè)上升沿?cái)?shù)據(jù)輸入的時(shí)候在時(shí)鐘上升沿?cái)?shù)據(jù)必須有效如果 RST 變低所有數(shù)據(jù)傳送即被終止 I0 引腳到一個(gè)高阻狀態(tài)在電源上電過程中 RST 必須保持邏輯 0 直到 VCC 大于 20V 在 RST 由 0 變 1 的過程中 SCLK 必須是邏輯 0 數(shù)據(jù)輸入輸入命令字節(jié) 8個(gè)時(shí)鐘周期之后在下 8個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿輸人數(shù)據(jù)若有額外的 SCLK 周期是不予理睬的數(shù)據(jù)輸入開始位是位 0 數(shù)據(jù)輸出輸入讀命令字節(jié) 8個(gè)時(shí)鐘周期之后在下 8個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿?cái)?shù)據(jù)被送出注意第一個(gè)數(shù)據(jù)位被送出發(fā)生在寫命令字節(jié)最后一位的第一個(gè)下降沿?cái)?shù)據(jù)輸出開始位為位 04 3． DS1302 的寄存器 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表 22 所列 此外 DS1302 還有年份寄存器控制寄存器充電寄存器時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM 相關(guān)的 寄存器等時(shí)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(nèi)容 DS1302與 RAM相關(guān)的寄存器分為兩類一類是單個(gè) RAM單元共 31個(gè)每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè) 8 位的字節(jié)其命令控制字為 COHFDH 其中奇數(shù)為讀操作偶數(shù)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(gè)字節(jié)命令控制字為 FEH 寫 FFH 讀 表 22 DS1302 的日歷時(shí)鐘寄存器及其控制字 寄存器名 命令字 取值范圍 各位內(nèi)容 寫操作 讀操作 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 0059 CH 10SEC SEC 分寄存器 82H 83H 0059 0 10MIN MIN 時(shí)寄存器 84H 85H 0112 或 0023 1224 0 10 HR HR 日寄存器 86H 87H 0128293031 0 0 10DATE DATE 月寄存器 88H 89H 0112 0 0 0 10M MONTH 周寄存器 8AH 8BH 0107 0 0 0 0 0 DAY 年寄存器 8CH 8DH 0099 10YEAR YEAR 223 DS1302 與單片機(jī)的硬件電路的設(shè)計(jì) DS1302 與 單片機(jī)的連接僅需要 3 條線即 SCLKIORSTVCC2 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并能提供低功率的電池備份 VCC2 在雙電源系統(tǒng)中提供電源在這種運(yùn)行方式下 VCC1 連接到備份電源以便在沒有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù) DS1302 由兩者中的較大者供電當(dāng) VCC2 大于 VCC102v 時(shí) VCC2 給DS1302 供電當(dāng) VCC2 小于在單片機(jī)系統(tǒng)中使用 VCC1 的時(shí)候 DSl302 由 VCC1 供電 在本設(shè)計(jì)中以 AT89C51 為主器件 DS1302 為從器件 RST 接在主器件 P32 上此引腳為高位的時(shí)候選中該芯片對(duì)其進(jìn)行操作串行數(shù) 據(jù)線 IO 與串行時(shí)鐘線 SCLK分別接在 P31和 P30上所有的單片機(jī)地址命令及數(shù)據(jù)均通過這兩條線傳輸在此設(shè)計(jì)中主器件在總線上產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖尋址信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)而從器件則相應(yīng)接受數(shù)據(jù)送出數(shù)據(jù)對(duì) DS1302的每一次讀寫都需要 16個(gè)時(shí)鐘脈沖前 8個(gè)脈沖輸入操作地址和讀寫命令電路圖如圖 27 所示 圖 27 時(shí)鐘芯片電路 23 顯示提示電路的設(shè)計(jì) 231 液晶顯示原理 1．液晶顯示原理 液晶顯示器利用液晶的物理特性通過外加電壓對(duì)顯示區(qū)域進(jìn)行控制可以顯示字符或圖形液晶顯示器具有厚度薄適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的 特點(diǎn)廣泛用于便攜式電腦數(shù)字?jǐn)z像機(jī) PDA 移動(dòng)通信工具等領(lǐng)域 2．液晶顯示器的分類 液晶顯示的分類方法很多按顯示方式可分為段式字符式點(diǎn)陣式等除了黑白顯示外液晶顯示器還有多灰度彩色顯示等如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng) static 單純矩陣驅(qū)動(dòng) simple Matrix 和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng) Active Matrix 等三種5 3．液晶顯示器各種類形的顯示原理 1 線段的顯示 點(diǎn)陣圖形式液晶由 MN 個(gè)顯示單元組成假設(shè) LCD 顯示屏有 64 行每行有 128列每 8 列對(duì)應(yīng) 1 字節(jié)的 8 位則每行由 16 字節(jié)共 168 128 個(gè)點(diǎn)組成屏 上的 64l6個(gè)顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 個(gè)字節(jié)相對(duì)應(yīng)每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)例如屏的第一行的亮或暗由 R人 M區(qū)的 000H00FH的 16字節(jié)的內(nèi)容決定當(dāng) 000H FFH 時(shí)屏幕的左上角顯示一條短亮線長度為 8 個(gè)點(diǎn)當(dāng) 3FFH FFH時(shí)屏幕的右下角顯示一條短亮線當(dāng) 000H FFHF 001H 00H 002H 00H 00EH 00H 00FH 00H 時(shí)在屏幕的頂部顯示一條由 8 段亮線和 8 條暗線組成的虛線 2 字符的顯示 用 LCD顯示一個(gè)字符時(shí)因?yàn)橐粋€(gè)字符由 68或 88點(diǎn)陣組成既要找 到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM區(qū)的 8字節(jié)還要使每字節(jié)的不同位為 l其他的為0 為 1 的點(diǎn)亮為 0 的不亮 這樣就組成了某個(gè)字符對(duì)于內(nèi)帶字符發(fā)器的控制器來說顯示字符就比較簡單了可以讓控制器工作在文本方式根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址設(shè)立光標(biāo)并在此處送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可 3 漢字的顯示 漢字的顯示一般采用圖形方式事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼每個(gè)漢字占 32B分左右兩半各占 16B左邊為 135右邊為 246根據(jù)在 LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng) 的地址設(shè)立光標(biāo)送上要顯示的漢字的第一字節(jié)光標(biāo)位置加 1送第二個(gè)字節(jié)換行按列對(duì)齊送第三個(gè)字節(jié)直到 32B顯示完就可以在 LCD 上得到一個(gè)完整漢字 [16] 232 SMC1602 芯片簡介 字符型液晶顯示模塊是專門用于顯示字母數(shù)字符號(hào)等的點(diǎn)陣式 LCD 目前常用的有 161162202 和 402 行等下面以 1602 字符型液晶顯示器為例介紹其用法實(shí)物如圖 28 所示 16 圖 28 1602 實(shí)物圖 1． 1602LCD 的引腳功能 表 23 1602LCD 的引腳功能表 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) \命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 RW 讀寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn) 14 腳 無背光 或 8 腳 帶背光 接口各引腳功能如表 23所示 VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端接電源正極時(shí)對(duì)比度最弱接地時(shí)對(duì)比度最高若對(duì)比度過高會(huì)產(chǎn) 生鬼影使用時(shí)可以通過一只 10K 電阻來調(diào)整對(duì)比度 RS為寄存器選擇端 RS為高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器為低電平時(shí)選擇指令寄存器 RW 為讀寫信號(hào)線為高電平時(shí)進(jìn)行讀操作為低電平時(shí)為寫操作當(dāng) Rs 和 RW 同為低電平時(shí)可以寫人指令或者顯示地址當(dāng) RS為低電平 RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫人數(shù)據(jù) E 為使能端當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)液晶模塊執(zhí)行命令 D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線 2． 1602LCD 的指令說明及時(shí)序 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令如表 24 所示 表 24 1602 液晶模塊內(nèi) 部的控制器的 11 條控制指令 序號(hào) 指令 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 ID S 4 顯示開關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 SC RL 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F 7 置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 8 置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從CDRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫操作屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的 指令 1 清顯示指令碼 01H 光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2 光標(biāo)復(fù)位光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3 光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 ID 光標(biāo)移動(dòng)方向高電平右移低電平左移 S 屏幕上所有文字是否左移或者右移高電平表示有效低電平則無效 指令 4 顯 示開關(guān)控制 D控制整體顯示的開與關(guān)高電平表示開顯示低電平表示關(guān)顯示 C控制光標(biāo)的開與關(guān)高電平表示有光標(biāo)低電平表示無光標(biāo) B 控制光標(biāo)是否閃爍高電平閃爍低電平不閃爍 指令 5 光標(biāo)或顯示移位 SC 高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 指令 6 功能設(shè)置命令 DL 高電平時(shí)為 4 位總線低電平時(shí)為 8 位總線