【正文】 .................................... 23 附錄Ⅱ主程序源代碼 .......................................................................................... 24 附錄Ⅲ外文翻譯原文 ............................................................ 錯誤 !未定義書簽。 附錄Ⅳ外文翻譯譯文 ............................................................ 錯誤 !未定義書簽。 XXXXXXX 畢業(yè)論文 1 1 概述 在日新月 異的 21 世紀(jì)里，家 用 電 子產(chǎn)品得到了迅速發(fā)展 。 許多家電 設(shè)備都趨于人性化、 智能化 ， 這些電器設(shè)備大部分都含有 CPU控制器 或者是 單片機。 單片機以其高可靠性、高性價比、低電壓、低功耗等一系列優(yōu)點，近幾年得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、通訊設(shè)備、日常消費類產(chǎn)品和玩具等。并且已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)以及人民生活的各個方面，如車間流水線控制、自動化系統(tǒng)等、智能型家用電器（冰箱、空調(diào)、彩電）等。 用單片機來控制的小型家電產(chǎn)品具有便攜實用，操作簡單的特點。 時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著 時間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。怎樣讓時鐘更好的為人民服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友煥發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設(shè)計出新型時鐘。 現(xiàn)今，高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用 LED顯示器代替顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時，分，秒顯示時間的功能，還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。 時鐘電路在計算機系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時時鐘，即定時時間，它通常有兩種實現(xiàn)方法：一是用軟件實現(xiàn)，即用單片機內(nèi)部的可編程定時 /計數(shù)器來實現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時間精度要求不高的場合；二是用專門的時鐘芯片實現(xiàn)，在對時間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時鐘芯片有：DS1302， DS12887， X1203 等都可以滿足高精度的要求。 本文設(shè)計的日歷和時鐘的顯示廣泛用于小型智能家用電子產(chǎn)品，如電子鐘。利用單片機進行控制，實時時鐘芯片 DS1302 進行記時，外加掉電存儲電路和顯示電路，可實現(xiàn)時間的調(diào)整和顯示。 電子 鐘既可廣泛應(yīng)用于家庭 ,也可應(yīng)用于銀行、郵電、賓館、 醫(yī)院 、學(xué)校、企業(yè)、商店 等相關(guān)行業(yè)的大廳，以及單位會議室、 XXXXXXX 畢業(yè)論文 2 門衛(wèi)等場所。 因而，此設(shè)計具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實意義和實用價值。 2 設(shè)計方案論證 功能要求 能顯示年、月、日、時、分、秒、星期 能對時間進行手動修正 采用 24小時制 使用 LED顯示時間參數(shù) 上電后，電子鐘顯示“ 2021 年 1月 1日” “ 1 時 1分 1 秒 星期 1” 對時，分，秒，日，月，年高位為 0時做消隱處理，只顯示單個數(shù)字以增強其可讀性。 方案確定 單片機芯片的選擇方案和論證 方案一 : 采用 89C51 芯片作為硬件核心，采用 Flash ROM，內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲空間 ,能于 3V 的超低壓工作 ,而且與 MCS51 系列單片機完全兼容 ,但是運用于電路設(shè)計中時由于不具備 ISP 在線編程技術(shù) , 當(dāng)在對電路進行調(diào)試 時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。 方案二 : 采用 AT89S52,片內(nèi) ROM 全都采用 Flash ROM；能以 3V的超底壓工作；同時也與 MCS51系列單片機完全該芯片內(nèi)部存儲器為 8KB ROM 存儲空間，同樣具有89C51 的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。 所以選擇采用 AT89S52 作為主控制系統(tǒng) . XXXXXXX 畢業(yè)論文 3 顯示模塊選擇方案和 論證 方案一： 采用 LED 液晶顯示屏 ,液晶顯示屏的顯示功能強大 ,可顯示大量文字 ,圖形 ,顯示多樣 ,清晰可見 ,但是價格昂貴 ,需要的接口線多 ,所以在此設(shè)計中不采用LED 液晶顯示屏。 方案二： 采用點陣式數(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合 ,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費 ,且價格也相對較高 ,所以也不用此種作為顯示。 方案三： 采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描 ,LED 數(shù)碼管價格適中 ,對于顯示數(shù)字最合適 ,而且采用動態(tài)掃描法與單片機連接時 ,占用的單片機口線少。 所以采用了 LED 數(shù)碼管作為顯示。 時鐘芯片的選擇方案和論證 方案一： 直接采用單片機定時計數(shù)器提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時、分、秒計數(shù)。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實現(xiàn)的時間誤差較大。所以不采用此方案。 方案二： 采用 DS1302 時鐘芯片實現(xiàn)時鐘， DS1302 芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù)，而且精度高 ,位的 RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓 ～ ， 300nA. 電路設(shè)計最終方案確定 綜上各方案所述 ,對此次作品的方案選定 : 以單片機 AT89S52 為主控制器，時間數(shù)據(jù)是通過時鐘芯片 DS1302 來讀取，并通過 LED 數(shù)碼管顯示出來，并用鍵盤來完成對當(dāng)前時間的調(diào)整。 XXXXXXX 畢業(yè)論文 4 3 主控制器和外圍器件 單片機 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，使用 ATMEL 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。并具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 時鐘芯片 芯片介紹 低功耗時鐘芯片 DS1302 可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償?shù)榷喾N功能。 DS1302 用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的 記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果的分析以及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找有重要意義。 采用 DS1302 作為記錄測控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄，其軟硬件設(shè)計簡單，時間記錄準(zhǔn)確，既避免了連續(xù)記錄的大工作量，又避免了定時記錄的盲目性，給連續(xù)長時間的測量、控制系統(tǒng)的正常運行及檢查都來了很大的方便，可廣泛應(yīng)用于長時間連續(xù)的測控系統(tǒng)中。在測量控制系統(tǒng)中，特別是長時間無人職守的測控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要記錄某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)的時間。記錄及分析這些特殊意義的數(shù)據(jù)，對測控系統(tǒng)的性能分析 及正常運行具有重要的意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時采樣或定時采樣，沒有具體的時間記錄，因此只能記錄數(shù)據(jù)而無法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時間；若采用單片機計時，一方面需要采用計數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費單片機的資源，而且某些測控系統(tǒng)可能不允許。而在系統(tǒng)中采用 DS1302 則能很好地解決這個問題。 DS1302 的性能特性 XXXXXXX 畢業(yè)論文 5 實時時鐘，可對秒、分、時、日、周、月以及帶閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù)； 用于高速數(shù)據(jù)暫存的 31 8位 RAM； 最少引腳的串行 I/O； ～ 電壓工作范圍； 時耗電小于 300nA； 用于時鐘或 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； 簡單的 3線接口； 可選的慢速充電（至 VCC1）的能力。 DS1302 時鐘芯片包括實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)的靜態(tài) RAM。它經(jīng)過一個簡單的串行接口與微處理器通信。實時時鐘 /日歷提供秒、分、時、日、周、月和年等信息。對于小于 31 天的月和月末的日期自動進行調(diào)整，還包括閏年校正的功能。時鐘的運行可以采用 24h 或帶 AM（上午） /PM（下午）的 12h 格式。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(shù)據(jù)。 DS1302 有主電源 /后備電源雙電源引腳： VCC1 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源，并提供低功率的電池備份； VCC2 在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式中， VCC1 連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。 DS1302 由 VCC1或 VCC2中較大者供電。當(dāng) VCC2大于 VCC1+ 時，VCC2給 DS1302 供電；當(dāng) VCC2小于 VCC1時， DS1302 由 VCC1供電。 DS1302 數(shù)據(jù)操作原理 DS1302 在任何數(shù)據(jù)傳送時必須先初始化，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 的上升沿被輸入。無論是讀周期還是寫周期，開始 8位指定 40個寄存器中哪個被訪問到。在開始 8個時鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后，另外的時鐘周期在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時寫入數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為 8加 8，在多字節(jié)方式下為 8加字節(jié)數(shù)，最大可達(dá) 248 字節(jié)數(shù)。 XXXXXXX 畢業(yè)論文 6 V c c 21X12X23GND4R ST5I/O6SC L K7V c c 18D S1302U3 圖 31 DS1302 管腳圖 如果在傳送過程中置 RST 為低電平，則會終止本次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在 VCC = 之前， RST 腳必須保 持低電平。只有在SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 DS1302 的管腳圖如圖 31 所示，表32 為各引腳的功能。 引腳號 引腳名稱 功能 1 VCC2 主電源 2， 3 X1， X2 振蕩源，外接 32768HZ 晶振 4 GND 地線 5 RST 復(fù)位 /片選線 6 I/O 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端（雙向） 7 SCLK 串行時鐘輸入端 8 VCC1 后備電源 表 32 DS1302 引腳功能表 DS1302 的控制字如圖 33 所示?？刂谱止?jié)的最高有效位（位 7）必須是邏輯 1；如果它為邏輯 0，則不能把 數(shù)據(jù)寫入到 DS1302 中。位 6如果為 0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)；為 1 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入 /輸出。 XXXXXXX 畢業(yè)論文 7 圖 33 控制字節(jié)的含義 為了提高對 32 個地址的尋址能力（地址 /命令位 1～ 5＝邏輯 1），可以把時鐘 /日歷或 RAM 寄存器規(guī)定為多字節(jié)（ burst）方式。位 6規(guī)定時鐘或 RAM，而位0規(guī)定讀或?qū)?。在時鐘 /日歷寄存器中的地址 9～ 31 或 RAM 寄存器中的