【正文】 X X2：振蕩源，外接 晶振。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 8 圖 22 DS1302 外部引腳圖 圖 23 DS1302 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 管腳說明： 表 22 DS1302 控制字表 讀寄存器 寫寄存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 范圍 81h 80h CH 10 秒 秒 00~59 83h 82h 10 秒 分 00~59 85h 84h 12/24 0 10 時(shí) 時(shí) 1~12/0~23 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 7 AM/PM 87h 86h 0 0 10 日 日 1~31 89h 88h 0 0 0 10 月 月 1~12 89h 續(xù)表 22 讀寄存器 寫寄存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 范圍 8Bh 8Ah 0 0 0 0 0 周日 1~7 8Dh 8Ch 10 年 年 00~99 8Fh 8Eh WP 0 0 0 0 0 0 0 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。 DS1302 的控制字如表 21 所示。 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，因此廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中。 時(shí)鐘芯片 DS1302 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6 功能特性描述 DS1302 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。具體連接圖如圖 21 所示： 圖 21 時(shí)鐘電 路 DS302 的硬件圖 時(shí)鐘電路模塊工作原理 選用串行接口時(shí)鐘芯片 DS1302 來設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路，該時(shí)鐘電路以單片機(jī) AT89C51為控制元件，以 DS1302 為計(jì)時(shí)芯片，構(gòu)成時(shí)鐘電路。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是即使 LED 的位數(shù)較多時(shí)硬件電路也較簡(jiǎn)單、只需要占用一組 I/O。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是占用CPU 時(shí)間少，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制。為了保證時(shí)鐘在突然掉電情況下仍能正常工作，芯片采用了雙電源供電，以備隨時(shí)提供正確的時(shí)間，且該芯片價(jià)格便宜。利用定時(shí)器與軟件結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn) 1 秒定時(shí)中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器相應(yīng)的秒值加 1；若秒值達(dá)到 60，則將其清零，并將相應(yīng)的分值加 1；若分值到達(dá) 60，則分值清零，并將時(shí)值加 1；若時(shí)值達(dá)到 24，則將時(shí)值清零。 ：六位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)的顯示時(shí)、分、秒。 綜合上述三種設(shè)計(jì)方案的比較，基于成本等元素的考慮，本文采用方案三。 方案三：選用 51 系列單片機(jī)為核心元件，由時(shí)鐘電路、顯示電路、直流電源電路等模塊組成語音電子時(shí)鐘系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)方案采用 的專門時(shí)鐘集成芯片 LM8361 是一種動(dòng)態(tài)共陰屏幕 具有性能穩(wěn)定、 走時(shí)功能、定時(shí)功能和睡眠功能。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 2 1. 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 本課題的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)： 、分、秒計(jì)時(shí)， 6 位數(shù)字顯示功能； ； ； ，設(shè)計(jì)一個(gè)長(zhǎng)江學(xué)院作息時(shí)間自動(dòng)打鈴器 。 近年來由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)具有功耗低、體積小、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、價(jià)格便宜、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，促使單片機(jī)被廣泛的應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化以及過程控制等領(lǐng)域。在自動(dòng)控制工程中常常用到時(shí)鐘。數(shù)字電子時(shí)鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用數(shù) 碼管 LED 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)行校時(shí)。 clock integrated chip。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過對(duì)它的學(xué)習(xí)，應(yīng)用，從而達(dá)到學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)的能力。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 基于 51 單片機(jī)的語音電子時(shí)鐘系統(tǒng) 英文題目 The design of digital voice clock system based on 51 MCU 學(xué)生姓名 XXX 學(xué) 號(hào) 083143XX 專 業(yè) 電子信息工程 系 別 機(jī) 電 系 指導(dǎo)教師 王仁波 職稱 教授 二零一二年六月 I 摘 要 單片 計(jì)算機(jī)既單片微型計(jì)算機(jī)。而 51 系列單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。 SCM。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，具有更長(zhǎng)的使用壽命。比如鬧鐘功能、日歷顯示功能、溫度測(cè)量功能、溫度計(jì)量功能、自動(dòng)報(bào)時(shí)等功能。因此研究數(shù)字時(shí)鐘及其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。因而基于 51 單片機(jī)的數(shù)字語音電子時(shí)鐘具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，所需元件較少，實(shí)用性更強(qiáng)。 方案二：選大規(guī)模時(shí)鐘集成芯片 LM8361 搭建時(shí)鐘電路，用存儲(chǔ)器 RAM6264 作譯碼器，設(shè)計(jì)作息時(shí)間自動(dòng)打鈴器。雖然使用元件較少，但是線路復(fù)雜，也主要依靠硬件電路實(shí)現(xiàn)功能，計(jì)算量較大。而且只要對(duì)數(shù)字時(shí)鐘的硬件電路和程序加以一 定的修改，就能實(shí)現(xiàn)更多功能的數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)。 ：用于 產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，且將時(shí)鐘信號(hào)送入單片機(jī)處理。在單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)時(shí)鐘的時(shí)、分、秒信息。還有一個(gè)月小與 31 天時(shí)自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。與單片機(jī) AT89C51 的連接僅需要三條線： SCLK 串行時(shí)鐘引腳、 I/O 串行數(shù)據(jù)引腳、復(fù)位 /片選 RST，且分別與 、 連接。由于 Vcc2 接有備份電源，所以即使在斷電后也不會(huì)丟失時(shí)間和數(shù)據(jù)信息，保證繼續(xù)工作。 DS1302 是 DS1202 的升級(jí)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(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。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。 DS1302 有 12 個(gè)寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD 碼形式 ,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表 22。 管腳描述 DS1302 的外部引腳分配如圖 22 所示、內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 23 所示。 Vcc2：備份電源，當(dāng) Vcc2Vcc1+ 時(shí)，由 Vcc2 向 DS1302 供電，當(dāng) Vcc2Vcc1時(shí)，由 Vcc1 向 DS1302 供電。 I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線。 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。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。按鍵的開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。具體的連接如圖 25 所示： 圖 25 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路硬件圖 整點(diǎn)報(bào)時(shí)模塊工作原理 由于蜂鳴器的工作電流一般比較大， 所以 單片機(jī)的 I/O 口是無法直接驅(qū)動(dòng)的， 故本文設(shè)計(jì) 利用 一個(gè) PNP 三極管來放大電路 來驅(qū)動(dòng) 蜂鳴器 。 本文設(shè)計(jì)時(shí)連接蜂鳴器的 I/O 口線選用 。其中芯片 CC4511 用于字段口的控制作用，而 74LS373 用于位選擇的控制作用，且控制每個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)數(shù)碼管處于有效工作狀態(tài)。這主要采取軟件的方式來完成。其引腳圖如圖 27 所示： 圖 27 數(shù)碼管 LED 外部引腳圖 通常數(shù)碼管有共陰極與共陽極兩種結(jié)構(gòu)，共陰極就是把所有 LED 的陰極連接到共同接點(diǎn) 。本文 設(shè)計(jì)中所采用的是共陰極 LED 數(shù)碼管。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。數(shù)碼管工作在靜態(tài)方式時(shí)，其公共段應(yīng)接到一個(gè)固定的電平。 CC4511 有 四個(gè)輸入端 A、 B、 C、 D 和七個(gè)輸出端 a~g，它還具有輸入 BCD 碼鎖存、東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 14 燈測(cè)試和熄滅顯示控制功能，它們分別有鎖存端 LE、燈測(cè)試端 LT、熄滅控制端 /BT來控制。 CC4511 驅(qū)動(dòng)器邏輯圖如表 23： 表 23 CC4511 驅(qū)動(dòng)器邏輯圖 輸 入 輸 出 LE /BI /LT D C B A a b c d e f g 顯 示 X X 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 8 X 0 1 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 15 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 1 1 1 X X X X 鎖 存 鎖 存 74LS373 描述 74LS373 為三態(tài)輸出的八 位 透明鎖存器 ， 373 的輸出端 Q0~Q7可直接與總線相連。當(dāng) LE 為低電平時(shí)， O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。 GND：接地 LE:鎖存也許端 音樂打鈴模塊 音樂打鈴電路硬件連接圖 HY1 系列語音芯片管腳 2 與單片機(jī) AT89C51 的 連接，具體連接如圖 212所示： 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 16 圖 212 音樂打鈴電路硬件圖 音樂打鈴模塊工作原理 其中與語音芯片 2腳連接的 ，控制 HY1語音芯片的工作，而且 HY1 音樂集成電路內(nèi)存一首樂曲。 首先將長(zhǎng)江學(xué)院的作息時(shí)間存儲(chǔ)到單片機(jī) AT89C51 的幾個(gè)位地址中，通過不斷的提取 DS1302 的時(shí)間，利用軟件的方式將其時(shí)間與存儲(chǔ)的時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，如果該時(shí)間為作息時(shí)間則 腳置 1，打開語音芯片，蜂鳴器立即輸出音樂信號(hào)播放樂曲；如果該時(shí)間不是作息時(shí)間則繼續(xù)提取時(shí)間與之對(duì)比，不斷重復(fù)查詢作息時(shí)間這一操作，以實(shí)現(xiàn)依照作息時(shí)間表來控制語音芯片的工作。該系列產(chǎn)品外圍元件少，耗電省，且應(yīng)用東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 17 靈活，適用于門鈴、玩具、各種呼叫及報(bào)警裝置。 AT89C51 的外設(shè)電路 AT89C51 單片機(jī) 功能特性描述 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和 12