【正文】 圖 DS1302 時鐘電路 結(jié)構(gòu)及工作原理 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、 星期 、時、分、秒進(jìn)行計時，具有閏年補償功能，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)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 內(nèi)部有一個 318 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 DS1302是 DS1202 的升級產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增 加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1為后備電源， Vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下， 也能保持時鐘的連續(xù)運行。 DS1302由 Vcc1或 Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2大于 Vcc1＋ 時， Vcc2 給 DS1302 供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時， DS1302 由 Vcc1 供電。 X1 和 X2是振蕩源，外接 。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在 Vcc≥ 之前，RST 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。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )，后面有詳細(xì)說明。 SCLK 始終是輸入端。 下 圖為 DS1302 的引腳功能圖 。 圖 DS1302 引腳示意圖 圖中， Vcc， GND直流電源通過這兩個引腳提供給該器件， Vcc為 +5V 輸入，當(dāng)提供的 5V 電源在正常范圍內(nèi)器件能充分地被訪問，能對器件讀寫數(shù)據(jù)。當(dāng) 3V 的電池被連至該器件且 Vcc 低于 VBAT 時，對器件的讀寫被禁止，而計時功能照常進(jìn)行，不受低輸入電壓的影響。當(dāng) Vcc 降到低于 VBAT，則 RAM 區(qū)和計時器將被切換到外部電源VBAT 來供電（名義上 VBAT 為 直流電源）。 VBAT電池輸入引腳?？梢允侨我鈽?biāo)準(zhǔn)的 3V 鋰電池或其它電源。為了器件能夠正常工作，電池電壓必須限制在 ～ 之間。事實上，寫保護(hù)帶電壓被內(nèi)部電路設(shè)置為 VBAT。 X1,X2 GND 地 RST 復(fù)位鍵 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 SCLK 串行時鐘 Vcc1,Vcc2 電源供電管腳 內(nèi)部實時時鐘 RTC 和 RAM 地址分配 DS1302 的 RTC 與 RAM 寄存器的地址分配如圖 所示。 RTC 寄存器地址位于 00H 到 07h 處。 RAM 寄存器地址位于 08h~3Fh。在多字節(jié)存取中，當(dāng)?shù)刂分羔樀竭_(dá) 3Fh，即 RAM 空間的最后一個單元，則下一個操作地址將翻卷到 00h，即時鐘空間的開頭。 圖 DS1302地址分配圖 時鐘和日歷 通過讀取正確的寄存器字節(jié)能獲得正確的時鐘和日歷信息，實時時鐘寄存器如表 所示。通過寫入正確的寄存器字節(jié)能夠設(shè)置或者初始化時鐘和日歷。時鐘和日歷寄存器中的內(nèi)容均采用 BCD 碼格式，時鐘寄存器 00h的位 7 是時鐘停止位，當(dāng)該位被設(shè)置為 1 時，晶振失效，當(dāng)該位被清零時，晶振使能。所以，在初始化程序中，使能晶振（ CH 位 =0）是很重要的。 DS1302 可以運行在 12 小時或 24 小時模式，小時寄存器的位 7 被定義為作為 12 小時或 24 小時模式選擇位。當(dāng)該位為高時選擇 12 小時模式，采用 12 小時模式時，位 5 是 AM/PM 標(biāo)志位，該位為 1 表示 PM。當(dāng)采用 24小時模式時，位 5 是第二個 10 小時位（ 20～ 23 小時）。當(dāng)總線開始工作時，當(dāng)前的時間信息被傳送給一串二級寄存器，時間信息然后從這些二級寄存器中 讀取，而時鐘照常運行。當(dāng)在讀過程中，主寄存器內(nèi)容發(fā)生變化時，這樣可以避免再次讀寄存器的必要性。 表 DS1302 實時時鐘寄存器 控制寄存器 DS1302 控制寄存器用來控制 SQW/OUT 引腳的操作。 OUT:輸出控制。當(dāng)方波輸出失效時，該位控制 SQW/OUT 引腳的輸出。如果 SQWE=0，若 OUT=1 則 SQW/OUT 引腳的邏輯電平為 1，而 OUT=0 則 SQW/OUT 引腳的邏輯電平為0。 SQWE:方波使能。當(dāng)該位被設(shè)置為邏輯 1 時，使能晶振輸出，方波輸出的頻率由 RS1 和 RS0 位的值來確定。當(dāng)方波輸出的頻率設(shè)為 1Hz，則時鐘寄存器內(nèi)容將在方波的下降沿更新。 表 方波輸出頻率 RS1 RS0 SQW OUTPUT FREQUENCY 0 0 1 Hz 0 1 KHz 1 0 KHz 1 1 KHz RS:速率選擇。當(dāng)方波輸出使能時，這些位控制方波輸出的頻率。表 列出了方波 頻率與 RS 位的值的對應(yīng)關(guān)系。 鍵盤接口電路設(shè)計 按鍵的分類 鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，實現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令的功能，是人工干預(yù)的主要手段。鍵盤分兩大類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。 編碼鍵盤：由硬件邏輯電路完成必要的鍵識別工作與可靠性措施。每按一次鍵，鍵盤自動提供被按鍵的讀數(shù)，同時產(chǎn)生一選通脈沖通知微處理器，一般還具有反彈跳和同時按鍵保護(hù)功能。這種鍵盤易于使用，但硬件 比較復(fù)雜，對于主機任務(wù)繁重之情況，采用 8279可編程鍵盤管理接口芯片構(gòu)成編碼式鍵盤系統(tǒng)是很實用的方案。 非編碼鍵盤：只簡單地提供鍵盤的行列與矩陣，其他操作如鍵的識別，決定按鍵的讀數(shù)等僅靠軟件完成，故硬件較為簡單，但占用 CPU較多時間。有：獨立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu) 按鍵開關(guān)的抖動 組成鍵盤的按鍵有觸點式和非觸點式兩種，單片機中應(yīng)用的一般是由機械觸點構(gòu)成 的。在下圖 ，當(dāng)開關(guān) S未被按下時， P0。 0輸入為高電平， S閉合后， P0。 0輸入為低電平。由于按鍵是機械觸點，當(dāng)機械觸點斷開、閉 合時，會有抖動動， P1。 0輸入端的波形如圖 。這種抖動對于人來說是感覺不到的，但對計算機來說，則是完全可以感應(yīng)到的，因為計算機處理的速度是在微秒級，而機械抖動的時間至少是毫秒級，對計算機而言，這已是一個“漫長”的時間了。前面我們講到中斷時曾有個問題，就是說按鍵有時靈，有時不靈，其實就是這個原因，你只按了一次按鍵，可是計算機卻已執(zhí)行了多次中斷的過程，如果執(zhí)行的次數(shù)正好是奇數(shù)次，那么結(jié)果正如你所料，如果執(zhí)行的次數(shù)是偶數(shù)次，那就不對了。 圖 開 關(guān) S 圖 為使 CPU能正確地讀出 P0口的狀態(tài)，對每一次按鍵只作一次響應(yīng)，就必須考慮如何去 除抖動，常用的去抖動的方法有兩種：硬件方法和軟件方法。單片機中常用軟件法，因此，對于硬件方法我們不介紹。軟件法其實很簡單，就是在單片機獲得 P0。 0口為低的信息后，不是立即認(rèn)定 S1已被按下，而是延時 10毫秒或更長一些時間后再次檢測 P0。 0口，如果仍為低，說明 S1的確按下了，這實際上是避開了按鍵按下時的抖動時間。而在檢測到按鍵釋放后（ P0。 0為高）再延時 510個毫秒，消除后沿的抖動，然后再對鍵值處理。不過一般情況下，我們通常不對按鍵釋放的后沿進(jìn)行處理，實踐證明，也能滿足一定的要求。當(dāng)然，實際應(yīng)用中，對按鍵的要求也是千差萬別，要根據(jù)不同的需要來編制處理程序，但以上是消除鍵抖動的原則。 鍵盤電路 在設(shè)計鍵盤電路時我們采用 3 1 的四鍵鍵盤。單片通過查詢方式對鍵盤掃描。用軟件算法消除按鍵瞬時的抖動。按鍵電路如圖 。其中，各鍵值代表的含義如下： S1：進(jìn)入時 .分 .秒設(shè)置選擇； S2：數(shù)值加； S3：進(jìn)入年 .月 .日設(shè)置選擇。 II 圖 按鍵電路 八段數(shù)碼管顯示電路設(shè)計 .數(shù)碼管是非常常見的東西，他能顯示數(shù)字，以及字母，應(yīng)用非常的廣泛，本文我來和大家談?wù)勅绾斡脝纹瑱C來驅(qū)動數(shù)碼管 。 數(shù)碼管由 7個發(fā)光二極管組成 ,行成一個日字形 ,它門可以共陰極 ,也可以共陽極 .通過解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字 ,這就是它的工作原理 。 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由 7 個條狀的發(fā)光二極管（ LED）按圖 所示排列而成的，可實現(xiàn)數(shù)字 0～ 9 及少量字符的顯示。另外為了顯示小數(shù)點，增加了 1 個點狀的發(fā)光二極管，因此數(shù)碼管就由 8 個 LED 組成，我們分別把這些發(fā)光二極管命名為 a,b,c,d,e,f,g,dp，排列順序如下圖 圖 數(shù)碼管引腳圖及外形圖 數(shù)碼管的分類 數(shù)碼管按各發(fā)光二極管電極的連接方式分為共陽數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管兩種。 共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā) 光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰 數(shù) 碼 III 管內(nèi)部連接如圖 所示。 圖 共陰 數(shù) 碼管 內(nèi)部連接圖 共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就 點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陽數(shù)碼管內(nèi) 連 接如圖 所示。 圖 共 陽 數(shù) 碼管內(nèi)部連接圖 數(shù)碼管的顯示方式 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類 。 動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示 出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際 IV 上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O端口，而且功耗更低。 靜態(tài)顯示驅(qū)動 ：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58 ＝ 40 根 I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個 89C51 單片機可用的 I/O 端口才 32個呢：），實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 我們設(shè)計的萬年歷采用 6 位八段共陽數(shù)碼管動態(tài)顯示驅(qū)動。 模塊在接收指令前，向處理器必須先確認(rèn)模塊 內(nèi)部處于非忙狀態(tài)，即讀取 BF標(biāo)志時BF需為 “