【正文】 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。控制 公共點(diǎn)的寄存器稱為位選寄存器。動(dòng)態(tài)接口使用兩組寄存器。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 21。七段 LED 內(nèi)部由 7 個(gè)條形發(fā)光二極管和一個(gè)圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成。 未來幾年，我國(guó)集成電路市場(chǎng)需求主要來自以 下幾個(gè)方面： 1. 通信運(yùn)營(yíng)業(yè)的高速發(fā)展對(duì)集成電路提出新的需求 ； 2. 二是通信運(yùn)營(yíng)業(yè)的高速發(fā)展對(duì)集成電路提出新的需求 ； 3 國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化建設(shè)給電子信息制造業(yè)創(chuàng)造了一個(gè)新市場(chǎng) ； 4. 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)，提高設(shè)計(jì)和制造水平推進(jìn)機(jī)電一體化，為各行業(yè)提供先進(jìn)和成套的技術(shù)準(zhǔn)備，又會(huì)給集成電路產(chǎn)業(yè)帶來新的市場(chǎng)。未來 10 年是我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。不少設(shè)計(jì)公司可以設(shè)計(jì)上萬門的集 成電路產(chǎn)品，而北京華大和深圳華威最高可設(shè)計(jì) 80 萬門的電路。 但我國(guó)集成電路相對(duì)于世界先進(jìn)水平存在一定的差距 ， 所以有發(fā)展本國(guó)集成 電路的需要 。集成電路的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平已成為國(guó)家綜合國(guó)力的一個(gè)重要標(biāo)志。 集成電路是一種微型電子器件，采用一定的工藝將包含三極管、二極管、電阻、電容等元件及其相互連線的整個(gè)電路，集中制造在一個(gè)或幾個(gè)很小的半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，再經(jīng)引線和封裝，成為具有所需功能的微型結(jié)構(gòu)。但與機(jī)械式時(shí)鐘相比已經(jīng)具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到 了廣泛的使用 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 ,廣泛用于個(gè)人家庭 ,車站 , 碼頭辦公室等公共場(chǎng)所 ,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?,由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用 ,使得數(shù)字鐘的精度 ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表 , 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。s system selfcontained battery in order to make sure accurate information are present whenever poweron. Modularized design and debug are most important in the whole course of the topic research. In fact, it is as well as vital and effective in any other design course. [Keywords] logic clock RTC Chip Dynamic 1 引言 隨著生活水平的提高，人們?cè)絹碓阶非笕诵曰氖挛?，傳統(tǒng)的時(shí)鐘已不 能滿足人們的需求。 本文簡(jiǎn)要介紹了 LED 顯示的發(fā)展?fàn)顩r和其所特有的優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)述了該系統(tǒng)中一些重要芯片的基本工作原理，著重論述了硬件線路各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)思想和軟件關(guān)鍵部分的實(shí)現(xiàn)方法。數(shù)碼管與單片機(jī)的接口采用動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)，利用了 RTC 芯片的系統(tǒng)自帶電池功能來實(shí)現(xiàn)斷電時(shí)保存一些重要數(shù)據(jù)，以便來電時(shí)正確顯示信息的功能?，F(xiàn)代的數(shù)字鐘不僅需要數(shù)字電路技術(shù)而且需要模擬電路技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)，增加了數(shù)字鐘的功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。每片芯片（半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片）集成的元件數(shù)叫做集成度，小規(guī)模集成電路的集成度是 1～ 100，中規(guī)模集成電路的集成度是 100～ 1000，大規(guī)模集成電路的集成度是 1000～ 10 萬，超大規(guī)模集成電路的集成度是 10 萬～ 100 萬，極大規(guī)模集成電路的集成度大于100 萬。 集成電路是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步 ， 1946 年 2 月 15 日世界上第一臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)使用了 18000 個(gè)電子 管 ， 1500 個(gè)繼電器以及其他器件 ， 安裝在面積為 9*15 平方米的室內(nèi) 。 現(xiàn)狀 現(xiàn)在我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)經(jīng)過 30 多年的發(fā)展現(xiàn)已形成了近百家的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，其中具備一定設(shè)計(jì)規(guī)模的單位有 20 多家 ， 其中北京華大、大唐、深圳華威和無錫矽科四家設(shè)計(jì)公司的銷售額超過了 1 億元。目前國(guó)內(nèi)的通信芯片行業(yè)取得了突破性進(jìn)展，例如南京東南大學(xué)射頻與光電集成電路研究所設(shè)計(jì)的第一批芯片已成功通過測(cè)試，其中的 3個(gè)芯片還達(dá)到世界先進(jìn)水平，填補(bǔ)了我國(guó)高速 CMOS 集成電路設(shè)計(jì)的技術(shù)空白，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出的實(shí)用產(chǎn)品可以打入光纖通信接口設(shè)備市場(chǎng)。重點(diǎn)要推進(jìn)超大規(guī)模集成電路和新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化 。 綜觀中國(guó)集成電路的設(shè)計(jì)概況，可以看到從 20 世紀(jì) 80 年代末開始，經(jīng)過 90 年代初的創(chuàng)業(yè)期，現(xiàn)正進(jìn)入它的發(fā)展期， 21 世紀(jì)將是中國(guó)設(shè)計(jì)業(yè)的成熟期。 本設(shè)計(jì)中采用的是綠色七段數(shù)碼管，每一段數(shù)碼管內(nèi)部相當(dāng)于有一圖 21 基于 MCS51單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 5 個(gè)發(fā)光二極管。 LED 的接線形式 根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式分成共陰極型（公共點(diǎn)接地）和共陽(yáng)極型（公共點(diǎn)接電源）。幾個(gè)顯示器的七段用一組寄存器控制，該寄存器稱作段選寄存器。 本次設(shè)計(jì)中采用共陽(yáng)極型接法，公共級(jí)通過一個(gè) PNP 三極管與＋ 12V的電源相連。 AT89C52 主要性能參數(shù)： 1．與 MCS－ 51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 2．具有 8k 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲(chǔ)器 3． 1000 次擦寫周期 基于 MCS51單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 6 4．全靜態(tài)操作： 0Hz－ 24MHz 5．三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 6． 256 8字節(jié)內(nèi)部 RAM 7． 32 個(gè)可編程 I/O 口線 8． 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 9． 8 個(gè)中斷源 10．低功耗空閑和掉電方式 11．可編程串行 UART 通道 AT89C52 單片機(jī)的功能特性概述： AT89C52 提供以 下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè) I/O 口線， 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路。 AT89C52 單片機(jī)與 MCS51 兼容 ,它與 MCS51的功能基本相同。 EA＝ 1，開放總中斷，而各個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求是允許還是禁止，分別由各自的中斷允許位確定； EA=0，禁止一切中斷。 以上五個(gè)中斷允許位的意義是： 0 為禁止中斷 ,1為允許中斷。 MCS－ 51單片機(jī)的 5 個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 的相應(yīng)位設(shè)定。 中斷優(yōu)先級(jí)控制位的意義是： 0 為設(shè)定為低優(yōu)先級(jí)中斷源； 1為設(shè)定為高優(yōu)先級(jí)中斷。 (1)定時(shí)器的結(jié)構(gòu) MCS－ 51 單片機(jī)的定時(shí)器由計(jì)數(shù)器 0、計(jì)數(shù)器 方式控制寄存器和定時(shí)器控制寄存器組成。計(jì)數(shù)器是定時(shí)器 T0 和 T1 的核心，它可以對(duì)引線 T0 和 T1 來的外部事件計(jì)數(shù)；也可以對(duì)單片機(jī)的機(jī)器周期計(jì)數(shù)。 (2)定時(shí)器的工作方式 MCS－ 51 單片機(jī)的 T0 有方式 0、方式 方式 2 和方式 3 四種工作方式。 C/T 是定時(shí)器和計(jì)數(shù)器選擇位。 DS1302 芯片 DS1302 的性能特性： 1．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)； 2．用于高速數(shù)據(jù)暫存的 31 8 位 RAM 3．最少引腳的串行 I/O； 4． ～ 電壓工作范圍； 基于 MCS51單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 10 5． 時(shí)耗電小于 300nA； 6．用于時(shí)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； 7．簡(jiǎn)單的 3 線接口 8．可選的慢速充電（至 Vcc1）的 能力 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。時(shí)鐘的運(yùn)行可以采用 24h 或帶 AM（上午） /PM（下午）的 12h 格式。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1＋ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電；當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)， DS1302 由 Vcc1 供電。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?jǐn)?shù)。 DS1302的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 所示，表 為各引腳的功能。位 6 如果為 0?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入 /輸出。在多字節(jié)方式中，讀或?qū)憦牡刂? 的位 0 開始。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表 ，基于 MCS51單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 13 其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。當(dāng)它為 0 時(shí)，時(shí)鐘將開始啟動(dòng)。在 24[小 ]時(shí)方式下，位 5 為第二個(gè) 10[小 ]時(shí)位（ 20～ 23h）。當(dāng) A、 B 任意一個(gè)為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（ CLOCK）脈沖上升沿作用下 Q0 為低電平。 C 儲(chǔ)存溫度 ????????? － 65～ 150176。 設(shè)計(jì)思想：按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由電源轉(zhuǎn)換模塊、主控制模塊、時(shí)鐘模塊 、顯示模塊、鍵盤接口模塊共 5 個(gè)模塊基于 MCS51單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 18 組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖 所示： 圖 電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖 電源轉(zhuǎn)換模塊 日常用到的都是 220V 的交流電源，所以，需要用變壓器將其轉(zhuǎn)換為線路設(shè)計(jì)中所用到的直流電源。 DS1302 只有 3 個(gè)管7805 電源模塊 DS1302 時(shí)鐘電路 (89C52) 主控制模塊 鍵掃描電路 顯示電路 基于 MCS51單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 19 腳 SCLK， I/O， RST 分別接 AT89C52 的 ， ， 。第一排 6 個(gè)數(shù)碼管分別為千年、百年、十年、年、十月、月，第二排 6 個(gè)數(shù)碼管分別為十時(shí)、時(shí)、十分、分、十秒、秒，第三排 7 個(gè)數(shù)碼管分別為星期、陰歷十月、陰歷月、陰歷十日、陰歷日、十日、日。 74LS164 為 TTL 單向 8位移位寄存器，可以實(shí)現(xiàn)串行輸入，并行輸出。 8個(gè)時(shí)鐘脈沖過后， 8位二進(jìn)制數(shù)全部移入 74LS164 中。再來 1 個(gè)脈沖，第 1個(gè)脈沖就會(huì)從最高位移出，進(jìn)入下個(gè) 74LS164 的第 1位。 在方式 0 狀態(tài)下，串行口為同步移位寄存器方式，其波特率是固定的，為 fOSC/12。 鍵盤接口設(shè)計(jì) 用普通按鈕接 10KΩ上拉電阻，用查詢法完成讀鍵功能。檢查線路，看是否焊接出現(xiàn)短路情況。陽(yáng)歷程序流程圖見圖 所示。利用定時(shí)器記時(shí)，當(dāng)?shù)竭_(dá) 50ms 溢出時(shí)，就送給該位熄滅符，在下一次溢出時(shí)，再送正常顯示的值，不斷 交替，直到調(diào)整該位結(jié)束。推算方法就是，根據(jù)陽(yáng)歷當(dāng)前日期在一年中的天數(shù)來計(jì)算陰歷日期。如果有閏月，則把閏月的月份作為一個(gè)字節(jié)的高 4位，低 4 位表示閏月大小，大月為 0，小月 為 1，這樣一個(gè)字節(jié)就包含了所有閏月的信息。其中表示 12 個(gè)月大小信息的字節(jié)，第 4 位和第 7位不用。根據(jù)當(dāng)前陽(yáng)歷的日期，算出陽(yáng)歷為該年中的第幾天。這種情況下，根據(jù)實(shí)際，當(dāng)前陰歷日期會(huì)處于陰歷 11 月或 12 月，此時(shí)春節(jié)和元旦的日差減去前面計(jì)算出的當(dāng)前陽(yáng)歷日期在陽(yáng)歷年為第幾天的數(shù)據(jù)，其結(jié)果表示當(dāng)前陰歷日期離春節(jié)的天 數(shù)。在整個(gè)轉(zhuǎn)換程序中，這里面的數(shù)據(jù)不能被覆蓋。再根據(jù)查表所得的該年的陰歷的閏月和大小月的信息，就可以推算出該天的陰歷日期了。 解決方法：將 0－ 9十個(gè)數(shù) 字全部輸入顯示，找出與之對(duì)應(yīng)的正確的數(shù)碼管段碼表。數(shù)字時(shí)鐘更具人性化，更能提高人們的生活質(zhì)量，更受人們歡迎。對(duì)于上述所提到的研 究課題，我們應(yīng)盡量考慮到人的因素，增強(qiáng)時(shí)鐘的實(shí)用性和操作性，為使用者提供切實(shí)的方便，營(yíng)造一種舒適的生活氛圍。 基于 MCS51單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 31 8 參考文獻(xiàn) 【 1】余永權(quán) .ATMEL89 系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2021 【 2】李廣弟等 .單片機(jī)基礎(chǔ)，北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 【 4】 AT89C52 Datasheet ,ATMEL， 2021 【 5】 DS1302 Datasheet ,DALLAS Semiconductor， 2021 【 6】 74LS164 Datasheet 基于 MCS51單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 32 9 附錄 。從 1302中讀出數(shù)據(jù)放在 67H(高兩位年 )66H(低兩位年 )65H(月 )64H(星期 ) 。71H70H(41H40H)秒 ,5EH5DH(55H54H)農(nóng)歷年 。 。*************************** 基于 MCS51單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 33 START: SETB EA MOV SCON,00H 。1302充電，充電電流 LCALL WRITE MAIN1: MOV DS1302_ADDR,8DH 。讀出日 LCALL READ MOV day,DS1302_DATA MOV DS1302_ADDR,85H 。年分離，送顯示緩存 LCALL DIVIDE