【正文】 的引腳及指 令系統(tǒng)相互兼容，主要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有些區(qū)別。這些廠家生產(chǎn)的芯片是 MCS51 系列的兼容產(chǎn)品，準(zhǔn)確地說(shuō)是與 MCS51 指令系統(tǒng)兼容的單片機(jī)。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、 通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費(fèi)產(chǎn)品、辦公自動(dòng)化、汽車電子、 PC 機(jī)外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。 ⒉ 拓展了 LCD 的應(yīng)用范圍，為 LCD 的應(yīng)用提供了新的思路。因此，研究時(shí)鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。電子時(shí)鐘的研究也成為大 多數(shù)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生以及研究人員爭(zhēng)先研究的對(duì)象。 DS1302 clock chip。能夠準(zhǔn)確顯示時(shí) 間 (顯示格式為“TIME ：時(shí)時(shí)：分分：秒秒 ”) ，并具有可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整、定時(shí)時(shí)間設(shè)置、鬧鈴開(kāi) /關(guān)等功能。設(shè)計(jì)以硬件和軟件相結(jié)合為指導(dǎo)思想，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)大部分功能，電路簡(jiǎn)單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。高 精度、多功能、小體積、低功耗，是現(xiàn)代時(shí)鐘發(fā)展的趨勢(shì)。時(shí)鐘已不僅僅被看成一種用來(lái)顯示時(shí)間的工具， 在很多實(shí)際應(yīng)用中它還需要能夠?qū)崿F(xiàn)更多其它的功能。該時(shí)鐘系統(tǒng)包括了實(shí)時(shí)控制電路、校時(shí)定時(shí)電路、顯示電路、報(bào)時(shí)電路等幾部分的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)完成的 LCD 時(shí)鐘能達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求。 LCD clock。電子時(shí)鐘便是這一發(fā)展趨勢(shì)中的代表之一，各種功能的電子時(shí)鐘應(yīng)有盡有，且功能不斷更新。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、日歷顯示、溫度測(cè)量、自動(dòng)起閉路燈、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等都 給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便。 其研究的意義在于： ⒈ 為設(shè)計(jì)小型的 LCD 時(shí)鐘提供了有用的參考，為進(jìn)一步的研究提供了有效的途徑。 2 課題的研究背景 單片機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展 單片機(jī)自 1976 年由 Intel 公司推出 MCS48 開(kāi)始，迄今已有 三 十多年了 ， 由于單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗地、使用方便、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面。 [1] 20 世紀(jì) 80 年代中期以后， Intel 公司以專利轉(zhuǎn)讓的形式把 8051 內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給許多半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)廠家，如 ATMEL、 PHILIPS、 ANALOG、 DEVICES、 DALLAS等。 MCS51 系列及 80C51 單片機(jī)有多種品種。以單片機(jī)制成的電子時(shí)鐘具有計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，功耗低的優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)正向著功能更強(qiáng)，速度更快，功耗更低，輻射更小的方向發(fā)展。 從單片機(jī)近年的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，單片機(jī)正朝著多層次用戶 、多品種、多規(guī)格、高性能方向發(fā)展，現(xiàn)在許多公司根據(jù)市場(chǎng)的要求不失時(shí)機(jī)的研制并推出各種優(yōu)秀的單片機(jī)。那些小型、低耗能、廉價(jià)的單片機(jī)就具有明顯的優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)需求，它們也將是未來(lái)市場(chǎng)的重要角色，有著廣闊的應(yīng)用前景。這期間 , 液晶顯示器件從實(shí)驗(yàn)室走向大規(guī)模生產(chǎn) ,形成了獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)部門。液晶顯示幾乎已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域。液晶顯 4 示器件已成為當(dāng)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)中最重要的信息處理手段之一。在唐玄宗時(shí)代，開(kāi)元十三年 (725)，由一行和尚主持，梁令瓚設(shè)計(jì)出了“渾天儀”，這是歷史上第一架“水輪天文鐘”。 [9] 人類邁出機(jī)械計(jì)時(shí)的步子，也就是在歐洲最初使用的新式時(shí)鐘開(kāi)始，到 115世紀(jì)，歐洲各地許多教堂和市政廳都安裝了大型鐘。帶有時(shí)鐘功能的電子產(chǎn)品和電子設(shè)備近年來(lái)也廣泛地出現(xiàn)在我們的生活中。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(wú)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 。在這種趨勢(shì)下，時(shí)鐘的數(shù)字化、多功能化已經(jīng)成為現(xiàn)代時(shí)鐘生產(chǎn)研究的主導(dǎo)設(shè)計(jì)方向。 ⒊ 軟件設(shè)計(jì)：包括主程序設(shè)計(jì)、各子程序設(shè)計(jì)、軟件程序的編制等，并對(duì)各部分設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試和改進(jìn)，檢驗(yàn)錯(cuò)誤，排除故障。該時(shí)鐘系統(tǒng)由實(shí)時(shí)控制電路、校時(shí)定時(shí)電路、顯示電路、報(bào)時(shí)電路等 部分組成， 系統(tǒng)方框圖如圖 所示。最后應(yīng)用 Keil 軟件進(jìn)行仿 真調(diào)試，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和反復(fù)修改，最終得到正確并符合設(shè)計(jì)要求的結(jié)果。 ⒉ 實(shí)時(shí)控制電路： 本設(shè)計(jì)采用 DS1302 為實(shí)時(shí)控制芯片 ， 單片機(jī) 從中讀取數(shù)據(jù)送到 LCD 顯示器上顯示，從而實(shí)現(xiàn) 時(shí) 鐘的功能 。鍵盤是一組按鍵的集合 ，它是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的外圍電路 ， 是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的紐帶 。 本設(shè)計(jì) 采用字符 型 液晶顯示器 LCD1602 來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示電路的功能。 ⒍ 其它設(shè)計(jì)的考慮： 還有一些 其 它 電路如時(shí)鐘電路 、 復(fù)位電路、 電源設(shè)計(jì) 等。 AT89S51 是低功耗、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4KB 在系統(tǒng)編 程（ ISP）的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器 , 器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù) 制造 ，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳 。 ⒋ 本設(shè)計(jì)采用 字符 型 液晶顯示器 LCD1602 來(lái)實(shí)現(xiàn)顯 示電路的功能 。因此硬件電路設(shè)計(jì)至關(guān)重要。它由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等組成。 此外， AT89S51 可 降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作， 并 支持兩種軟件可選的節(jié)電 工作 模式。 如圖 所示，為AT89S51 的 PDIP 封裝形式的 引腳圖。 1000次擦寫周期 32 個(gè)可編程 I/O 口線 低功耗空閑和掉電模式 GND：接地。在 Flash 編程時(shí)， P0 口 接收指令字節(jié) ， 在程序校驗(yàn) 時(shí)， P0 口 輸出 指令字節(jié) ，此時(shí) 要求外接上拉電阻。 在 Flash 編程和 程序 校驗(yàn)時(shí)， P1 口 接收低 8位地址。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器 或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出高 8 位地址 數(shù)據(jù) 。 P3 口 的輸出 緩沖 級(jí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯 門電 路 。 表 P3口引腳的第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0外部輸入） T1（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口還接收一些用于 Flash 編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器， ALE 仍 以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)輸出時(shí)鐘或用 于定時(shí)目的。 該 位置后只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會(huì)被 激活 。 EA/VPP：外部訪問(wèn)允許。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程電壓 VPP。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合性能分析，設(shè)計(jì)的單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 所示。復(fù)位電路則是實(shí)現(xiàn)這一功能的實(shí)際執(zhí)行者 , 它應(yīng) 該使高電平的復(fù)位信號(hào)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上。 時(shí)鐘芯片 DS1302 性能簡(jiǎn)介 DS1302 是 Dallas 公司生產(chǎn)的一種 高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它通過(guò)串行方式與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，能夠向單片機(jī)提供包括秒、分、時(shí)、日、月、年等在內(nèi)的實(shí)時(shí)時(shí)間信息， 而且精度高。其工作過(guò)程可概括為：首先系統(tǒng) RST 引腳驅(qū)動(dòng)至高電平 , 然后在作用于 SCLK 時(shí)鐘脈沖的作用下 , 通過(guò) I/O 引腳向 DS1302 輸人地址 /命令字節(jié) , 隨后再在 SCLK 時(shí)鐘脈沖的配合下 , 從 I/O 引腳寫入或讀出相應(yīng)的數(shù)據(jù)字節(jié)?？刂谱止?jié)的最高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到 DS1302 中 ； 位 6 如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù) ； 位 5 至位 1 指示操作 單元的地址 ； 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(kāi)始輸出。如果在傳送過(guò)程中置 RST 為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。同樣，在緊跟 8位的控制指令字后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位到高位 7。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302 由 VCC1 或 VCC2 兩者中的較大者供電。 RST、 I/O、 SCLK 三根端線與單片機(jī)的 、 、 口相連， 單片機(jī)從中讀取數(shù)據(jù)送到 LCD 顯示器上顯示，從而實(shí)現(xiàn) 時(shí) 鐘的功能 。 本設(shè)計(jì)中設(shè)置了 4 個(gè)基本控制按鍵來(lái)對(duì)時(shí)間和鬧鈴的設(shè)置。按鍵 K3：設(shè)置鬧鈴時(shí)間； 當(dāng)所設(shè)鬧鐘時(shí)間到，蜂鳴器發(fā)出 警報(bào)聲 ，這時(shí)按下 K4鍵可以停止聲響。按鍵 K3：設(shè)置完成。通過(guò) 對(duì)時(shí)間和鬧鈴的設(shè)置達(dá)到校時(shí)定時(shí)的目的。 該液晶顯示器的顯示容量為 16 2 個(gè)字符（即兩行，每行十六個(gè)字符），字符尺寸為 ，其芯片工作電壓在 ～ 之間。提供各種控制命令，如清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能。字符產(chǎn)生器 RAM可由用戶自行定義 8個(gè) 5 7 的點(diǎn)陣字型 ⒉ LCD1602 引腳功能說(shuō)明： 本設(shè)計(jì)使用的 LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口如 圖 所示 。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器 ， 低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 7～ 14腳： D0～ D7 為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 輸出： D0～ D7=狀態(tài)字 （ 2）寫指令：輸入： RS=L， RW=L， D0～ D7=指令碼， E=高脈沖。 STA7 為讀寫使能操作狀態(tài)字： 1為禁止； 0 為允許。 LCD 接口設(shè)計(jì)為 8位控制方式，即用 D0～ D7分別接單片機(jī)的 P0口 來(lái)傳送控制命令及數(shù)據(jù) ，因?yàn)?P0 口內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，所以外部另外加上 10K 的上拉電阻。聲音信號(hào)提示包括定時(shí)時(shí)間到時(shí)的鬧鈴提示以及在開(kāi)關(guān)鬧鈴功能后進(jìn)行有效的聲音提示（在按壓 K4 鍵開(kāi)啟鬧鐘功能后，設(shè)為 ON 時(shí)蜂鳴器會(huì)發(fā)出 “ 嗶嗶嗶 ” 的提示聲音；在按壓 K4鍵關(guān)閉鬧鐘功能后，設(shè)為 OFF 時(shí)蜂鳴器發(fā)出 “ 嗶 ” 的提示信號(hào)），控制信號(hào)由單片機(jī)輸出，經(jīng)過(guò)三極管放大后再 驅(qū)動(dòng)蜂鳴器 21 實(shí)現(xiàn)聲提示。本設(shè)計(jì)的電源電路主要由以下器件組成： 220V 轉(zhuǎn) 9V 的變壓器、整流橋、三端穩(wěn)壓器 LM7805。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實(shí)現(xiàn)的， 硬件設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到軟件設(shè)計(jì)的難易 ， 軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)劣 又 直接影響到硬件的發(fā)揮。 軟件程序的設(shè)計(jì)是根據(jù)硬件電路圖的連接和各個(gè)元器件的功能進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 整個(gè)軟件系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能： 1） 讀、寫 DS1302 2） LCD 顯示 3）掃描按鍵 4）時(shí)間設(shè)置 5） 鬧鈴設(shè)置 6） 定時(shí)時(shí)間到時(shí)鬧鈴提示 為了保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，必須要有良好的軟件相配合，而且要有友好的人機(jī)對(duì)話功能，鑒于以上要求，該系統(tǒng)軟件部分主要由主程序、 讀、寫 DS1302 子 程序、 LCD 顯示 子 程序 、 掃描按鍵子程序 等幾大模塊組成。 23 圖 主程序流程圖 主要子程序的設(shè)計(jì) 讀、寫 DS1302 子程序 讀、寫 DS1302 子程序流程圖如圖 所示， 串行時(shí)鐘芯片 DS1302 的主要組成部分：移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及 RAM。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加最大可達(dá) 248 的數(shù)。 本系統(tǒng)中含有四個(gè)按鍵， 掃描按鍵子程序流程圖如圖 所示 。 26 圖 掃描按鍵子程序流程圖 Keil uVision2 軟件的仿真調(diào)試 Keil 的介紹 Keil 181。 Keil uVision2 軟件的操作 以下假定在“ D： \時(shí)鐘”目錄下 。 （ 1）文件新建彈出源文件編輯窗口，進(jìn)入編輯源文件窗口 ； （ 2）在文件窗口中編輯源程序 ； （ 3）將文件以“ ”源文件保存在“ D： \時(shí)鐘”目錄下。 ⒋ 檢查并修改源文件中的錯(cuò)誤 。 點(diǎn)擊“開(kāi)始 /停止調(diào)試”進(jìn)入軟件模擬的仿真窗口。 各個(gè) 公司的 51 單片機(jī)產(chǎn)品都是和 MCS51內(nèi)核兼容的產(chǎn)品而以。 AT89S51 在工藝上進(jìn)行了改進(jìn)，采用 新工藝 ，成本降低 ， 而且將功能提升 ， 增加了競(jìng)爭(zhēng)力。 （ 3） 具有雙工 UART 串行通道。 （ 7） 全新的加密算法，使得 AT89S51 程序的保密性大大加強(qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。高精度原子鐘在航海航空、精密儀表、傳播等領(lǐng)域都擁有廣闊的市場(chǎng)前景。鬧鈴時(shí)間到時(shí)發(fā)出音樂(lè)聲 主要硬件有： AT89S51 單片機(jī)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS130字符型液晶顯示器 LCD1602 和若干按鍵等。 本系統(tǒng)計(jì)時(shí)精確、 體積小、 功耗低， 具有很強(qiáng)的實(shí)用性， 可以廣泛應(yīng)用在生活，學(xué)習(xí)和工作等領(lǐng)域。 老師對(duì)本次設(shè)計(jì) 仔細(xì)審查，提出和修改了不少我疏忽和錯(cuò)誤的地方 ，并指明了設(shè)計(jì)的改良方向 。本次設(shè)計(jì)能順利完成有賴于他們的支持。//鬧鐘 uchar SHEZHI[15]。 //LCD 忙信號(hào)位 sbit LCD_RW=P2^1。 LCD_RS=0。 if(!LCD_BUSY)break。 34 LCD_RW=0。 } void LCD_write_instruction(unsigned char LCD_instruction) //寫指令到 LCD { LCD_check_busy()。 LCD_EN=1。 LCD_RW=0。 } void LCD_set_position(unsigned char x) //LCD 光標(biāo)定位到 x 處 {