【正文】 CH秒數(shù)據(jù)分01H82H83H00~590分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)02H84H85H01~12或00~2312/24010/AP時(shí)數(shù)據(jù)日03H86H87H01~28，2930，3100日數(shù)據(jù)月04H88H89H01~12000月數(shù)據(jù)星期05H9AH8BH01~0700000星期數(shù)據(jù)年06H8CH8DH00~99年數(shù)據(jù)多字節(jié)讀寫(xiě)B(tài)EHBFH——表345 片內(nèi)時(shí)鐘數(shù)據(jù)寄存器 DS1302 在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，也可以關(guān)閉充電功能，芯片采用32768Hz晶振。但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫(xiě)RAM時(shí)，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫(xiě)所有31字節(jié)。位6規(guī)定時(shí)鐘或RAM，而位0規(guī)定讀或?qū)?。?～1（A4～A0）指示操作單元的地址。DS1302的管腳圖如圖341所示，表342為各引腳的功能。時(shí)鐘脈沖的個(gè)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)。當(dāng)VCC2大于VCC1+，VCC2給DS1302供電；當(dāng)VCC2小于VCC1時(shí)，DS1302由VCC1供電。時(shí)鐘的運(yùn)行可以采用24h或帶AM（上午）/PM（下午）的12h格式。DS1302時(shí)鐘芯片包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM。；實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月以及帶閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)；記錄及分析這些特殊意義的數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的性能分析及正常運(yùn)行具有重要的意義。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄。但是為了在復(fù)位按鍵穩(wěn)定的前提下，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)，以防在按鍵過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。 圖32 單片機(jī)晶振電路圖 復(fù)位電路89C51單片機(jī)系統(tǒng)在剛通電后，必須復(fù)位。電路中的兩個(gè)電容的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振（C1 C2的值大，起振的速度慢；反之，速度快。 圖31 電源電路圖 晶振電路 時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊的一拍一拍地工作。 綜上各方案的論證與選取,本設(shè)計(jì)的最終方案為：以單片機(jī)AT89C51為主控制器，時(shí)間數(shù)據(jù)通過(guò)時(shí)鐘芯片DS1302來(lái)讀取，并通過(guò)LED數(shù)碼管顯示出來(lái)，并用鍵盤(pán)來(lái)完成對(duì)當(dāng)前時(shí)間的調(diào)整。方案一：直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也于點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。但當(dāng)所顯示的位數(shù)較多時(shí)，靜態(tài)顯示所需的I/O口太多，造成了資源的浪費(fèi)。方案三：LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示。 (5)上電后，電子鐘顯示“2013年12月31日23時(shí)59分59秒 星期2”。本設(shè)計(jì)具體可以完美實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：（1）能準(zhǔn)確實(shí)時(shí)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒、星期。 利用單片機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302進(jìn)行記時(shí)，外加整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路和顯示電路，可實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)整和顯示。現(xiàn)今，高精度的計(jì)時(shí)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(shí)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(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用LED顯示器代替顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)，分，秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)和分的校對(duì)，片選的靈活性好。并且已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)以及人民生活的各個(gè)方面，如車(chē)間流水線控制、自動(dòng)化系統(tǒng)等、智能型家用電器（冰箱、空調(diào)、彩電）等。 單片機(jī)系統(tǒng)課 程 設(shè) 計(jì)目錄1 概述 5 研究背景 5 設(shè)計(jì)思想及基本功能 62 總體方案設(shè)計(jì) 6 方案選取 6 6 7 8 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖 83 硬件電路設(shè)計(jì) 8 電源電路設(shè)計(jì) 8 晶振電路 9 復(fù)位電路 10 時(shí)鐘電路 10 DS1302芯片介紹 10 DS1302 在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 14 鍵盤(pán)電路 14 顯示電路 15 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 184 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 19 主程序軟件設(shè)計(jì) 19 鍵盤(pán)子程序設(shè)計(jì) 20 日歷時(shí)鐘子程序設(shè)計(jì) 22 顯示子程序設(shè)計(jì) 23 整點(diǎn)報(bào)時(shí)子程序的設(shè)計(jì) 245 系統(tǒng)調(diào)試 24 25 硬件調(diào)試 256 總結(jié) 27參考資料： 28附錄一：系統(tǒng)原理圖 30附錄二：元件清單 30附錄三：源程序代碼 311 概述 研究背景在日新月異的21世紀(jì)里，家用電子產(chǎn)品得到了迅速發(fā)展。用單片機(jī)來(lái)控制的小型家電產(chǎn)品具有便攜實(shí)用，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。時(shí)鐘電路在計(jì)算機(jī)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)。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(huì)議室、門(mén)衛(wèi)等場(chǎng)所。（2）可以對(duì)時(shí)間隨時(shí)進(jìn)行手動(dòng)校正。 (6)當(dāng)年、月、日、時(shí)、分、秒高位為0時(shí)做消隱處理，只顯示單個(gè)數(shù)字以增強(qiáng)其可讀性。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。方案四：LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖 結(jié)合以上方案選取，系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)框圖方案如下： 圖23 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖3 硬件電路設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì)單片機(jī)正常工作電壓為5V，因此設(shè)計(jì)的電源電路主要是提供單片機(jī)工作電壓。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。）；二是對(duì)振蕩器的頻率起到微調(diào)的作用（C1 C2的值大，頻率略有減少，反之，頻率略有提高）。復(fù)位電路的主要功能是使單片機(jī)進(jìn)行初始化，在初始化的過(guò)程中需要在復(fù)位引腳RST上加大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平，使單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，可使單片機(jī)復(fù)位后重新運(yùn)行。這種記錄對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)測(cè)控系統(tǒng)結(jié)果的分析以及對(duì)異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找有重要意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時(shí)采樣或定時(shí)采樣，沒(méi)有具體的時(shí)間記錄，因此只能記錄數(shù)據(jù)而無(wú)法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時(shí)間；若采用單片機(jī)計(jì)時(shí)，一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢(xún)等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源，而且某些測(cè)控系統(tǒng)可能不允許。用于高速數(shù)據(jù)暫存的318位RAM；用于時(shí)鐘或RAM數(shù)據(jù)讀/寫(xiě)的單字節(jié)或多字節(jié)（脈沖方式）數(shù)據(jù)傳送方式；它經(jīng)過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的串行接口與微處理器通信。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)。DS1302數(shù)據(jù)操作原理：DS1302在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)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。圖341 DS1302管腳圖如果在傳送過(guò)程中置RST為低電平，則會(huì)終止本次數(shù)據(jù)傳送，并且I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。引腳號(hào)引腳名稱(chēng)功能1VCC2主電源2，3X1，X2振蕩源，外接32768HZ晶振4GND地線5RST復(fù)位/片選線6I/O串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端（雙向）7SCLK串行時(shí)鐘輸入端8VCC1后備電源表342 DS1302引腳功能表DS1302的控制字如圖343所示。最低有效位（位0）如為0，表示要進(jìn)行寫(xiě)操作；為1表示進(jìn)行讀操作。在時(shí)鐘/日歷寄存器中的地址9～31或RAM寄存器中的地址31不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。不管是否寫(xiě)了全部31字節(jié)，所寫(xiě)的每一字節(jié)都將傳送至RAM。要特別說(shuō)明的是，備用電源BT1可以用電池或超級(jí)電容（10萬(wàn)μF以上）。初始化后就可以按正常方法調(diào)整時(shí)間。按鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)通過(guò)一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。為了避免CPU多次處理按鍵的一次閉合，應(yīng)采用措施消除抖動(dòng)。 （3）K3鍵為數(shù)字“”鍵，按一下則對(duì)應(yīng)的數(shù)字減1。各段LED顯示器需要由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)顯示就是每一個(gè)顯示器各筆畫(huà)段都要獨(dú)占具有一個(gè)鎖存功能的輸出口線，CPU把要顯示的字形代碼送到輸出口上，就可以使顯示器上顯示所需的數(shù)字或符號(hào)，此后，即使CPU不在去訪問(wèn)它，因?yàn)楦鞴P畫(huà)段借口具有鎖存功能，顯示的內(nèi)容也不會(huì)消失。（2）譯碼器74LS13874HC138譯碼器是通過(guò)3條線來(lái)達(dá)到控制8條線的狀態(tài)，就是通過(guò)3條控制線A0、AA2不同的高低電平組合來(lái)控制Y0～Y7的輸出狀態(tài)，其中4和5為使能地端，與8引腳共同接地，當(dāng)接高電平時(shí)Y0到Y(jié)7輸出高電平。 圖361 74LS138封裝圖（3）8D鎖存器7457374573與74373功能相似，都是8D鎖存器，可驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。緩沖控制輸入 這種電路可以驅(qū)動(dòng)大電容或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動(dòng)總線，而不需要外接口。兩個(gè)74573的輸入端均與P0口相連，即P0口為L(zhǎng)ED的段選端，用于向LED輸入數(shù)型碼，并接上拉電阻，阻值均為10K歐姆。 圖37 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。初始化部分主要有初始化定時(shí)器部分和和一些寄存器、標(biāo)志位、初始化時(shí)間等。（4）初始化時(shí)間是開(kāi)機(jī)時(shí)顯示的時(shí)間，并通過(guò)調(diào)用日歷時(shí)鐘的寫(xiě)程序來(lái)完成時(shí)間的置初值。本鍵盤(pán)深度為7級(jí)，即連續(xù)按下K1鍵8次時(shí)則返回到原來(lái)界面。 圖 42 鍵盤(pán)子程序流程圖 日歷時(shí)鐘子程序設(shè)計(jì)DS1302與CPU的連接，是通過(guò)SCLK、I/O、RST，即三線連接方式。讀寫(xiě)都是16位數(shù)據(jù)，高8位是地址，低8位是數(shù)據(jù)，在讀寫(xiě)時(shí)要嚴(yán)格遵從讀寫(xiě)時(shí)序，否則讀寫(xiě)將會(huì)失效。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平，這一點(diǎn)我們要一定注意。 圖1 時(shí)鐘讀 圖2 時(shí)鐘寫(xiě) 圖43 日歷時(shí)鐘讀與寫(xiě)流程圖 顯示子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的顯示部分具有消隱和閃爍功能，當(dāng)時(shí)分秒等高位為0時(shí)顯示消隱， 但低位不能顯示消隱，因此對(duì)于讀時(shí)間顯得更加明了。顯示子程序流程圖如下圖所示。 整點(diǎn)報(bào)時(shí)子程序的流程圖如下圖所示。調(diào)試可分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。目標(biāo)程序糾錯(cuò)：該階段工作通常在目標(biāo)程序編輯時(shí)就完成。經(jīng)過(guò)多次修改程序最后調(diào)試成功，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能要求，其proteus仿真圖如圖51所示。步驟二：電源調(diào)試。步驟三：通電檢查。電源大得超出正常范圍，說(shuō)明電路中有短路或故障。單片機(jī)系統(tǒng)大都是數(shù)字邏輯電路，使用電平檢查法可首先查出邏輯設(shè)計(jì)是否正確，選用器件和連接關(guān)系是否符合要求等。單片機(jī)是很容易受干擾的控制器，當(dāng)采用外部晶振時(shí)，應(yīng)盡量讓其靠近單片機(jī)減少對(duì)其干擾，防止程序亂飛現(xiàn)象。 在軟硬件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查找各方面的相關(guān)資料，學(xué)到了很多的知識(shí)，比如學(xué)會(huì)了DS1302時(shí)鐘芯片的應(yīng)用，學(xué)會(huì)了745774138等這些芯片在電路中所起的作用，尤其是熟悉并掌握了protel、proteus和keil等軟件，深刻的意識(shí)到它們?cè)趩纹瑱C(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中所起的作用。 然而，本次課程設(shè)計(jì)離不開(kāi)臧老師及時(shí)認(rèn)真的指導(dǎo)，在此特別向臧老師表示衷心的感謝。年開(kāi)閃爍的標(biāo)志位ZHUAN2 BIT 52H 。分開(kāi)閃爍的標(biāo)志位ZHUAN6 BIT 56H 。秒十位為零標(biāo)志位BUZZER3 BIT 5AH 。定時(shí)/計(jì)數(shù)