【正文】 ，硬件電路的設(shè)計(jì)是比較成功的。同時(shí)也要感謝學(xué)校能給我這次機(jī)會去嘗試自己設(shè)計(jì)一些東西，使自己所學(xué)專業(yè)知識與實(shí)踐相結(jié)合。在此，謹(jǐn)對培育我的母校、教導(dǎo)我的老師、幫助我的同學(xué)們致予最誠摯的謝意和敬意。因此采用專業(yè)的時(shí)鐘芯片 DS1302,它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能；在顯示模塊的選擇上，若采用 LED數(shù)碼管動態(tài)掃描 ,LED數(shù)碼管價(jià)格雖適中 ,對于顯示數(shù)字也最合適 ,而且采用動態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí) ,占用的單片機(jī)口線少。由于 DS18B20是串行通信數(shù)據(jù)，只用一個(gè)口線傳輸，在處理采集的模擬信號時(shí) 需要一定的時(shí)間，會對延時(shí)有較高要求。在調(diào)試硬件時(shí)遇到過很多問題，但只要細(xì)心、認(rèn)真檢查這些問題都是可以避免的，主要問題及解決辦法現(xiàn)列如下： (1) 接通電源后 LCM1602沒有正確的顯示。 成功編譯 /匯編、連接后，選擇菜單 DebugStart/Stop Debug Session(或按 Ctrl+F5鍵 )進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài)， Keil提供對程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真CPU以模擬執(zhí)行程序。 Keil 軟件調(diào)試功能 應(yīng)用 Keil進(jìn)行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存 — 建立工程并添加源文件 — 設(shè)置工程 — 編譯 /匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件 — 程序調(diào)試。 ：用一個(gè)子電路可以把部分電路封裝起來，這樣可以節(jié)省原理圖窗口的空間。 ISIS提供給用戶圖形外觀包括線寬、填充類型、字符等的全部控制，使用戶能夠生成如雜志上看到一樣精美的原理圖 ，遠(yuǎn)勝過 CAD軟件繪制出的稀薄的線條。 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯 /編譯 /源碼級仿真，內(nèi)帶 805 AVR、PIC的匯編編譯器，也可以 與第三方集成編譯環(huán)境（如 IAR、 Keil和 Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試。 2. 完善的電路仿真功能（ Prospice） ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字 /模擬電路的混合仿真。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲器內(nèi)容的改變 ,而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型 仿 真 軟 件 三 合 一 的 設(shè) 計(jì) 平 臺 ， 其 處 理 器 模 型 支 持 8051 、 HC11 、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086和 MSP430等， 2021年即將增加 Cortex和 DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 //下降沿鎖存地址 dsas=1。 dsrw=1。 dsas=0。//初始化星期 write_ds(7,0)。 //設(shè)置標(biāo)志位，用以大程序中報(bào)警 c=read_ds(0x0c)。 顯示清屏，寫入指令碼 write_(0x01)。當(dāng) s1=6 時(shí)，地址指針指向 month 顯示位置，變量最大值為 12。系統(tǒng)程序不斷掃面鍵盤，當(dāng) s1 鍵按下后產(chǎn)生一個(gè)低電平，即 s1num加一。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符 ,圖形寄存器選擇控制表如表所示： 表 2 1602 寄存器選擇控制表 RS R/W 操作說明 0 0 寫入指令寄存器 0 1 讀 busy flag,以及讀取位址計(jì)數(shù)器 1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器 1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) 1602 通過 D0～ D7 的 8 位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。 VDD 接 5V電源，VSS 接地。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。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。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302 進(jìn)行操作。 引腳功能及結(jié)構(gòu) DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。 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 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。當(dāng) RST 為高電平時(shí) ，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302進(jìn)行操作。 第 11 頁 時(shí)鐘芯片電路 時(shí)鐘芯片引腳介紹 時(shí)鐘芯片 DS1302,其引腳分布圖如下所示 ： 圖 DS1302 引腳分布圖 DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1 為后備 電源， VCC2 為主電源。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。這是由硬件自動完成的，不需要 我們操心， 1 然后再實(shí)行讀引腳操作，否則就可能讀入出錯(cuò)，如果不對端口置 1，端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為 0Q 端為 0Q^為 1加到場效應(yīng)管柵極的信號為 1，該場效應(yīng)管就導(dǎo)通對地呈現(xiàn)低阻抗，此時(shí)即使引腳上輸入的信號為 1，也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的 1 信號讀入后不一定是 1。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 第 8 頁 單片機(jī)最小系統(tǒng) AT89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)如 圖 所示。采用普通 晶振 [4]。 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 方案一： 直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、 3 秒計(jì)數(shù)。由于 DS1302 能夠自動產(chǎn)生世紀(jì)、年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，其內(nèi)部又增加了世紀(jì)寄存器，從而利用硬件電路解決子 “ 千年 ” 問題； DS1302 中自帶有鋰電池，外部掉電時(shí)，其內(nèi)部時(shí)間信息還能夠保持 10 年之久；對于一天內(nèi)的時(shí)間記錄，有 12 小時(shí)制和 24 小時(shí)制兩種模式。少于 31 天的月份，月末日期可自動調(diào)整，其中包括閏年補(bǔ)償。此外，該電 子萬年歷還具有時(shí)間校準(zhǔn)等功能。電子萬年歷的出現(xiàn)給人們的生活帶來的諸多方便，作為一種附加功能， 現(xiàn)在越來越廣泛的被應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中，具有廣闊的市場前景。 論文主要研究了液晶顯示器 LCM及時(shí)鐘芯片 DS1302，溫度傳感器 DS18B20 與單片機(jī)之間的硬件互聯(lián)及通信，對數(shù)種硬件連接方案進(jìn)行了詳盡的比較，在軟件方面對日歷算法也進(jìn)行了論述。該電子萬年歷在硬件方面主要采用 AT89C51 單片機(jī)作為主控核心，由 DS1302時(shí)鐘芯片提供時(shí)鐘、 1602LCM 點(diǎn)陣液晶顯示屏顯示。 DS1302 clock chip, launched in the United States with DALLAS small current charging function real time clock chip, low 第 2 頁 power consumption, it can be years , month, date, day, hour, minute, seconds time, also has a leap year pensation and other functions, and DS1302 long life, small error。因?yàn)檫@個(gè)課題有很好的開放性和可發(fā)揮性，對制作者的要求比較高，不僅考察了對單片機(jī)的掌握能力更加強(qiáng)調(diào)了對單片機(jī)擴(kuò)展的應(yīng)用。最后在老師同學(xué)的幫助以及自己的努力下完成了此次電子萬年歷的設(shè)計(jì)。 本時(shí)鐘還具有環(huán)保、走時(shí)無噪音、低功耗等非實(shí)時(shí)時(shí)鐘不具有的功能。能于 3V的超低壓工作 ,而且與 AT89C52單片機(jī) 液晶顯示 DS1302 DS18B20 串口連接電路 按鍵控制 第 6 頁 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容 ,而且運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)具備 ISP 在線編程技術(shù) ,當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，避免芯片的多次拔插對芯片造成的損壞。 方案二： 采用 DS1302 時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘， DS130 是美國 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 ～ 。 2 硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件概述 本電路是由 AT89S52 單片機(jī)作為控制核心，能在 3V超低壓工作， AT89S52 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4kBytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案；時(shí)鐘電路由 DS1302 提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周、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 ～ 。 AT89S52 單片機(jī)為 40 引腳雙列直插芯片 ,有四個(gè) I/O 口 P0,P1,P2,P3,MCS51 單片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 PP P3），每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。 第 9 頁 P2 口： P2 口為一個(gè) 內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “ 1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 單片機(jī)的復(fù)位電路 復(fù)位電路的連接圖如下： 第 10 頁 圖 復(fù)位電路連接圖 為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。 51 單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，（在特殊寄存器介紹時(shí)再做詳細(xì)說明）至于內(nèi)部 RAM 內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1+ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。只有在 SCLK為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)警計(jì)時(shí)等功能，此設(shè)計(jì)采用了 DS302 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。當(dāng)Vcc2 大于 Vcc1+ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。只有在SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 1602LCD 液晶顯示屏 1602 字符 型 LCD 簡介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式 LCD，本設(shè)計(jì)采用 16 列 *2 行的字符型 LCD1602 帶背光的液晶顯示屏。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 R/W 為讀寫信號線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。數(shù)據(jù)指針設(shè)置：數(shù)據(jù)首地址為 80H，所以數(shù)據(jù)地址為 80H+地址碼 (027H， 4067H)。當(dāng) s1=2 時(shí)， 地址指針指向 fen 顯示位置處，變量最大值為 59。解決的方法如下：當(dāng)按鍵按下時(shí)讀取按鍵鍵值，若 5ms 后鍵值和按下是相等，則確認(rèn)為有效按鍵，以此消除按鍵抖動帶來的問題。//打開總中斷 EX1=1。//初始化秒鬧鐘 write_ds(2,0)。// 初始化年 } 寫 12C887函數(shù) ： void write_ds(uchar add,uchar date) { //寫 12C887函數(shù) dscs=0。 dsrw=1； //上升沿鎖存數(shù)據(jù) dsas=1。 dsas=0。 } 第 21 頁 4 開發(fā)工具 Proteus 與 Keil Proteus 軟件 Proteus 簡介 Proteus軟件是英國 Labcenter electronics公司出版的 EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。 。 第 22 頁 4 大功能模塊 1. 智能原理圖設(shè)計(jì)（ ISIS） 豐富的器件庫：超過 27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件。 豐富的虛擬儀器： 13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓 /電流表、交流電壓 /電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì) /計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、 SPI調(diào)試器、 I2C調(diào)試器等。 完整的 PCB設(shè)計(jì)功能：最多可設(shè)計(jì) 16個(gè)銅箔層， 2個(gè)絲印層， 4個(gè)機(jī)械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動設(shè)計(jì)規(guī)則檢查， 3D 可視化預(yù)覽。畫圖的外形由風(fēng)格模板定義。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。首先選擇菜單FileNew? ，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或 C語言源程序 (或選擇 FileOpen? ，直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔 )并保存，注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名 .asm(.a51)或 .c；然后選擇菜