【正文】 為數(shù)字鐘的核心控制器，可以通過它的時(shí)鐘信號(hào)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，將其時(shí) 間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)輸出，利用顯示器顯示出來。但隨著時(shí)間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生活節(jié)奏越來越快，基于 51/52 單片機(jī)的多功能電子鐘設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，人們對(duì)時(shí)間計(jì)量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 .................................................................... 22 167。 液晶顯示電路 ........................................................... 19 167。 DS1302 簡(jiǎn)介 ............................................................. 15 167。 系統(tǒng)軟件描述 .......................................................................... 5 167。 設(shè)計(jì)要求 .................................................................................. 2 167。軟件部分用 C 語(yǔ)言 實(shí)現(xiàn)，分為顯示、延遲、調(diào)時(shí)、鬧鈴、定時(shí)、調(diào)整日期等部分。 單片機(jī)模塊中最常見的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性， 且無機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。由 RAM,ROM,CUP 構(gòu)成，定時(shí)，計(jì)數(shù)和多種接口與一體的微型控制器。他體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動(dòng)化上。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì) “時(shí) ”、 “分 ”、 “秒 ”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。通過軟硬件結(jié)合達(dá) 到最終目的。 各模塊方案選擇與論證 .......................................................... 2 第 2 章 總體方案 .................................................................................... 4 167。 設(shè)計(jì)流程和預(yù)期結(jié)果 ............................................................. 6 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ....................................................... 7 167。 系統(tǒng)硬件架構(gòu) ...................................................................... 17 167。 按鍵電路 .................................................................... 19 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .......................................................................... 21 167。 系統(tǒng)的仿真 ............................................................................ 23 167?？梢哉f時(shí)間的準(zhǔn)確已成為各行各業(yè)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，如果時(shí)間出現(xiàn)誤差而不能及時(shí)校正，會(huì)造成一系列嚴(yán)重的后果和經(jīng)濟(jì)損失。通過鍵盤可以進(jìn)行定時(shí)、校時(shí)功能。目前，典型的實(shí)例是手機(jī)和電腦的時(shí)間會(huì)始終保持運(yùn)轉(zhuǎn)而不用每次調(diào)時(shí)，使生活變得更方便，而且具有較強(qiáng)推廣應(yīng)用價(jià)值。 設(shè)計(jì)要求 基本功能 ： （ 1） 同步電子時(shí)鐘的主機(jī)時(shí)間能與從機(jī)時(shí)間保持同步 （ 2） 可以顯示年月日時(shí)分秒 （ 3） 可以實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)功能 （ 4） 具有定時(shí)鬧鐘功能 （ 5） 具有復(fù)位功能 （ 6） 做出實(shí)物 167。 液晶顯示模塊： 方案一：數(shù) 碼管顯示，優(yōu)點(diǎn)價(jià)格便宜，但是不能顯示復(fù)雜的英文，顯示出來很大，布線不易，不美觀。不必在程序上做太多的處理 ,與單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單 ,掉電有備用電池用來供電保存數(shù)據(jù)， 所以非常適合要求 。電子鐘使用 12MHz 晶振與 DS1302 時(shí)鐘芯片相連接 , 通過晶振為時(shí)鐘芯片提供最為基本的脈沖信號(hào)的方法實(shí)現(xiàn)了 在時(shí)鐘芯片中的計(jì)時(shí)作用 , 再經(jīng)過單片機(jī)的編程作用，而達(dá)到在 LCD 液晶屏上顯示年月日時(shí)分秒，并可以調(diào)時(shí)、定時(shí)， 在定時(shí)時(shí)間到時(shí)有蜂鳴 器 報(bào)警。 167。如圖 22所示： 圖 22 功能整體流程框圖 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 167。 本設(shè)計(jì)能達(dá)到以下結(jié)果： （ 1） 顯示年、月、日、時(shí)、分、秒，并能通過按鍵設(shè)置。 硬件芯片介紹 167。 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 時(shí)鐘頻率 024MHz 共 6 個(gè)中斷源 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 AT89C52 P 為 40 腳雙列直插封裝的 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通 用的 8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負(fù)端。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳 被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。對(duì)端口 P2 寫 “1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。 P3 口 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 。 ALE/PROG 當(dāng)訪問外部 程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號(hào)。如 EA 端為高電平（接Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序 存儲(chǔ)器中的指令。 定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1： AT89C52 的定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 的工作方式與 AT89C51 相同。 定時(shí)器 2 由兩個(gè) 8 位寄存器 TH2 和 TL2 組成，在定時(shí)器工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期 TL2 寄存器的值加 1，由于一個(gè)機(jī)器周期由 12 個(gè)振蕩時(shí)鐘構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的 1/12。為確保采樣的正確性，要求輸入的電平在變化前至少保持一個(gè)完整周期的時(shí)間，以保證輸入信號(hào)至少被采樣一次。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 若 EXEN2=1，定時(shí)器 2 的 16 位重裝載由溢出或外部輸入端 T2EX 從 1 至 0 的下降沿 觸發(fā)。這種方式下， T2EX 引腳控制計(jì)數(shù)器方向。 波特率發(fā)生器 當(dāng) T2CON（表 3）中的 TCLK 和 RCLK 置位時(shí)，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 作為波特率發(fā)生器使用。 在方式 1 和方式 3 中，波特率由定時(shí)器 2 的溢出速率根據(jù)下式確定： 方式 1 和 3 的波特率 =定時(shí)器的溢出率 /16 定時(shí)器既能工作于定時(shí)方式也能工作于計(jì)數(shù)方式，在大多數(shù)的應(yīng)用中，是工作在定時(shí)方式（ C/T2=0）。 T2CON 中的RCLK 或 TCLK=1 時(shí)，波特率工作方式才有效。需要注意的是，當(dāng)定時(shí)器 2 工作于波特率器時(shí)，作為定時(shí)器運(yùn)行（ TR2=1）時(shí)，并不能訪問 TH2 和 TL2。 可編程時(shí)鐘輸出 定時(shí)器 2 可通過編程從 輸出一個(gè)占空比為 50%的時(shí)鐘信號(hào)，如圖 8 所示。時(shí)鐘輸出頻率取決于振蕩頻率和定時(shí)器 2 捕獲寄存器（ RCAP2H， RCAP2L）的重新裝載值，公式如下： 輸出時(shí)鐘頻率 =振蕩器頻率 /{4*[65536(RCP2H,RCP2L)]} 在時(shí)鐘輸出方式下，定時(shí)器 2 的翻轉(zhuǎn)不會(huì)產(chǎn)生中斷，這個(gè)特性與作為波特率發(fā)生器使用時(shí)相仿。所有這些中斷源如圖 9 所示。程序員不應(yīng)將 “1”寫入這些位，它們是將來 AT89 系列產(chǎn)品作為擴(kuò)展用的。 時(shí)鐘振蕩器 AT89C52 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用 EPROM 編程器兼容。 2． 在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。每個(gè)字節(jié)寫入周期是自身定時(shí)的，通常約為 。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(gè)字節(jié)的 時(shí)鐘信號(hào) 或 RAM 數(shù)據(jù)。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 SCLK為時(shí)鐘輸入端。最低有效位 (位 0)如為 0 表示要進(jìn)行寫操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 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。 系統(tǒng)硬件架構(gòu) 本設(shè)計(jì)以模塊化的方式來進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試。 電源部分 J1PHONEJACKC6100UFD2LEDD11N4007R21KGND 圖 31 穩(wěn)壓電源 如圖 所示，從外部引入 的直流電，為 時(shí)鐘芯片、 單片機(jī)、復(fù)位電路 等 提供電源。 實(shí)驗(yàn)板的時(shí)鐘河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 振蕩源電路如圖 所示。 167。 軟件設(shè)計(jì)的總體說明 本系統(tǒng)的程序采用 C 語(yǔ)言編寫，為了便于修改和調(diào)試，系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，程序的編寫編譯在 Keil 軟件中完成。 167。 然后，可以直接應(yīng)用一些編輯或仿真軟件進(jìn)行軟件調(diào)試，比如單片機(jī) C51編輯軟件 Keil。存軟件調(diào)試過程中要仔細(xì)耐心，即便是多寫或少寫一兩個(gè)字符，都無法編譯成功。筆者應(yīng)用的仿真軟件為Proteus。為了正確顯示時(shí)間，接下來還要確定顯示電路能否正常工作。筆者 根據(jù)自己實(shí)際制作該多功能電時(shí)鐘河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 的經(jīng)驗(yàn)，將調(diào)試過程介紹如下： 軟件調(diào)試時(shí)先進(jìn)行單元測(cè)試，分別對(duì)各個(gè)代碼模塊進(jìn)行測(cè)試，看其是否實(shí)現(xiàn)了規(guī)定功能，再把已經(jīng)測(cè)試過的模塊組合起來進(jìn)行測(cè)試，一旦不能正確運(yùn)行，要找出程序中的錯(cuò)誤，確定大致的出錯(cuò)位置，研究有關(guān)部分的錯(cuò)誤程序，找出錯(cuò)誤原因，修改設(shè)計(jì)和代碼，以排除錯(cuò)誤。 在系統(tǒng)上電開始測(cè)量前，要用萬用表的電壓檔對(duì)被測(cè)電壓進(jìn)行估測(cè)，然后以此選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，防止電壓過大燒壞硬件。 3）在燒錄芯片的過程中，由于選擇燒錄文件的錯(cuò)誤及芯片自身問題 ，經(jīng)過多次 多次燒錄， 才燒錄正確。 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與 實(shí)物仿真軟件。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 總之，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。 （ 2)按鍵說明 :①?gòu)?fù)位鍵，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行不正常，進(jìn)入死循環(huán)，顯示數(shù)值。通過中斷服務(wù)子程序來達(dá)到顯示 鬧鐘時(shí)間 的目的。 按鬧鐘鍵可以顯示定時(shí)鬧鐘時(shí)間 ， 并通過按選定、加、減三鍵可以進(jìn)行具體日期時(shí)間調(diào)整， 當(dāng)定時(shí)設(shè)定后，到預(yù)定時(shí)間后，時(shí)鐘會(huì)發(fā)出連續(xù)的蜂鳴聲。因?yàn)椴煌脑O(shè)計(jì)技術(shù)或者設(shè)計(jì)思想都有自身的優(yōu)點(diǎn)和局限性，只有根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，才能順利地進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，也才能對(duì)己有的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行創(chuàng)新。也學(xué)習(xí)了時(shí)鐘芯片DS1302 的基本原理和使用方法。 本系統(tǒng)上可實(shí)現(xiàn)的功能 : 日歷時(shí)鐘 功能； ，當(dāng)所定的時(shí)間到時(shí)，產(chǎn)生斷續(xù)的蜂鳴聲； 間同步。老師豁達(dá) 的胸懷對(duì)我樹立正確的人生觀和價(jià)值觀產(chǎn)生了積極的影響。在此謹(jǐn)向何老師表示崇高的敬意和衷心的感謝 ! 感謝老師在研究工作中對(duì)我進(jìn)行的悉心指導(dǎo)，并為我的學(xué)習(xí)提供了良好的條件，使我的論文的撰寫得以順利進(jìn)行。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 附 錄 一、 PCB 板 主機(jī) PCB 板 從機(jī) PCB 板 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30