【正文】 ,圖形 ,顯示多樣 ,清晰可見(jiàn) ,但是價(jià)格昂貴 ,需要的接口線多 ,所以在此設(shè)計(jì)中不采用LED液晶顯示屏。 （ 3）采用 24小時(shí)制。因而，此設(shè)計(jì)具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)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(shí)信號(hào)，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(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對(duì)時(shí)間精度要求不高的場(chǎng)合；二是用專 門(mén)的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對(duì)時(shí)間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時(shí)鐘芯片有：DS1302， DS12887， X1203 等都可以滿足高精度的要求。 時(shí)鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時(shí)間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)時(shí)間計(jì)量的精度要求越來(lái)越高，應(yīng)用越來(lái)越廣。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(jī)。 主要參考 資料 [1] 張迎新． 單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù) ．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2020 [2] 夏路易，石宗義． Protel 99se 電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程． 北京： 北京希望電子 出版社， 2020 [3] 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京 :高等教育出版社 ,2020. 審查意見(jiàn) 系（教研室）主任 簽字： 年 月 日 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 4 目錄 1 概述 .............................................................. 6 研究背景 .................................................... 6 設(shè)計(jì)思想及基本功能 .......................................... 7 2 總體方案設(shè)計(jì) ...................................................... 7 方案選取 .................................................... 7 顯示模塊選擇方案和 論證 ................................. 7 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 ............................... 8 總體方案設(shè)計(jì) ................................................. 8 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖 ............................................ 9 3 硬件電路設(shè)計(jì) ...................................................... 9 電源電路設(shè)計(jì) ................................................ 9 晶振電路 ................................................... 10 復(fù)位電路 ................................................... 10 時(shí)鐘電路 ................................................... 11 DS1302 芯片介紹 ....................................... 11 DS1302 在本設(shè) 計(jì)中的應(yīng)用 ............................... 15 鍵盤(pán)電路 ................................................... 15 顯示電路 ................................................... 16 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 ............................................... 19 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ..................................................... 20 主程序軟件設(shè)計(jì) ............................................. 20 鍵盤(pán)子程序設(shè)計(jì) ............................................. 21 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) ....................................... 24 5 系統(tǒng)調(diào)試 ......................................................... 25 軟件調(diào)試 .................................................... 25 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 5 硬件調(diào)試 ................................................... 26 6 總結(jié) ............................................................. 28 參考資料： ......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。要求畫(huà)出電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。 第 37 天：查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計(jì)方案，按照確定的方案設(shè)計(jì)硬件 電路并編制程序。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅合理。 附錄二：源程序代碼 ................................................. 31 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 6 1 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： A T 8 9 C 5 1 主 控制 模 塊L E D 數(shù) 碼 管 動(dòng) 態(tài)掃 描 顯 示 模 塊時(shí) 鐘 電 路鍵 盤(pán) 模 塊復(fù) 位 電 路D S 1 3 0 2 時(shí) 鐘 模 塊整 點(diǎn) 報(bào) 時(shí) 模 塊 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 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 11 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 31 8 位 RAM； 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 12 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。 V c c 21X12X23GND4R S T5I /O6S C L K7V c c 18D S 13 02U3 圖 341 DS1302 管腳圖 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 13 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 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(shí)鐘輸入端 8 VCC1 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)μ F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 74LS138 74HC138 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、 A A2 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 Y7輸出高電平。 圖 361 74LS138封裝圖 （ 3） 8D 鎖存器 74573 74573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 LED 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。 U8B U Z Z E RQ18 5 5 0R11KV C CR21 0 0B U Z Z E R 圖 37 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 20 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