【正文】 42 結(jié)論 .......................................................... 42 展望 .......................................................... 42 參考文獻(xiàn) .............................................................. 44 致 謝 ................................................................ 45 附 錄 ................................................................ 46 附錄 A 作息時(shí)間控制系統(tǒng)程序清單 ................................... 46 附錄 B 英文資料 ................................................... 54 附錄 C 中文翻譯 ................................................... 61 附錄 D 硬件電路圖 ................................................. 67 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒論 課題研究的目的及意義 學(xué)校以及 一些企事業(yè)單位通常使 用傳統(tǒng)的電鈴聲作為上下課、上下班的 作息時(shí)間信號(hào)。另外 還可 以根據(jù)學(xué)校 、工廠等單位的作息時(shí)間 表 按時(shí)打鈴 、 播放音樂、廣播體操和其他節(jié)目等。 數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì) 時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)， LED顯示器代替指針顯示 ，減小了計(jì)時(shí)誤差 。 正 是這種鈴聲 .讓一些學(xué)生產(chǎn)生了厭煩情緒，甚至一些學(xué)生把鈴聲看成是考試的代名詞，以至于一聽到這種聲音就產(chǎn)生緊張、恐懼心理。 (4)熟悉 Protel 99 SE 的使用方法。 (3)能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、多路定時(shí)控制 。 (2)12/24 小時(shí)轉(zhuǎn)換。 第 8 周 第 12 周 ：編寫作息時(shí)間系統(tǒng)程序，并調(diào)試通過。為此，我 開發(fā)了“作息 時(shí)間控制 系統(tǒng)”來管理學(xué)校日常作息時(shí)間， 播放自起床、早操、上下課直到晚熄燈等信號(hào)音樂， 并且還可以 控制電視、路燈、室內(nèi)照明等電氣設(shè)備 。 三、方案 該 設(shè)計(jì) 主要 是以 單片機(jī)和 時(shí)鐘芯片為 核心 ，輔以必要的 外圍 電路，構(gòu)成一個(gè) 作息時(shí)間控制器，并且 以單片機(jī)的基本語言匯編語言來進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，使指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲(chǔ)空間。 為了使該系統(tǒng) 體積 盡量 最小， 我 在設(shè)計(jì)時(shí)采用了 AT89C2051單片機(jī) ， 該單片機(jī)可直接驅(qū)動(dòng) LED數(shù)碼顯示器 。正是這種鈴聲讓一些學(xué)生產(chǎn)生了厭煩情緒，甚至一些學(xué)生把鈴聲看成是考試的代名詞，以至于一聽到這種聲音就產(chǎn)生緊張、恐懼心理。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 現(xiàn)今 ，高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用 了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校 。 創(chuàng)新點(diǎn) 以往的作息時(shí)間控制系統(tǒng)只具備基本時(shí)鐘 (顯示當(dāng)前時(shí)間的小時(shí)及分鐘 )功能，而且采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，致使電路非常復(fù)雜 ， 計(jì)時(shí)精度不高，且不能隨季節(jié)的變化以及天氣的變 化而自動(dòng)調(diào)整控制，功能簡(jiǎn)單。 當(dāng) P1 口引腳寫入 “ 1” 時(shí)可作輸入端，當(dāng)引腳 ~ 用作輸入并被外部拉低石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 時(shí)，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而輸出電流。 RST 引腳一旦變成兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平，所有的 I/O 都將復(fù)位到 “ 1” (高電平 )狀態(tài)，當(dāng)振蕩器正在工作時(shí)，持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平便可完成復(fù)位，每個(gè)機(jī)器周期為 12 個(gè)振蕩時(shí)鐘周期。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 DS1302 簡(jiǎn)介 DS1302 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)部含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和一個(gè) 31 字節(jié)的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的靜態(tài)RAM 寄存器，通過簡(jiǎn)單的 SPI 串行接口與單片機(jī)進(jìn)行同步通信。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc≥ 之前， RST 必須保持低電平。 DS1302內(nèi)部寄存器 DS1302 由控制寄存器和年、月、日、星期、時(shí)、分、秒工作寄存器等共 12 個(gè)寄1 RAM A4 A3 A2 A1 A0 RAM /CK /K 圖 24 DS1302 的控制字 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 存器組成 ， 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) 為 BCD 碼形式 。圖 26 示出 DS1302與 AT89C2051 的連接圖。第一個(gè)數(shù)據(jù)位在寫命令字節(jié)最后一位的第一個(gè)下降沿輸出。 (2)時(shí)鐘停止位操作 當(dāng)把秒寄存器的第 7 位 (時(shí)鐘停止位 )設(shè)置為 0 時(shí)，起動(dòng)時(shí)鐘開始。 Read_Singlebyte： MOV Command,85h ；命令字節(jié)為 85h MOV ByteCnt,1 ； 單字節(jié)傳送模式 MOV R1,RcvDat ；數(shù)據(jù)地址覆給 R1 ACALL Receive_Byte ；調(diào)用讀出數(shù)據(jù)子程序 RET ；返回調(diào)用本子程序處 附錄：數(shù)據(jù)發(fā)送與接收模塊源程序清單 ； CPU 工作頻率最大不超過 20MHz ； AT89C2051 主控 制 器發(fā)送接 收 數(shù)據(jù)程序 ；說明：本程序是利用 ATMEL 公司的 AT89C2051 單片 機(jī) (任何具有 51 內(nèi)核或其它合適的單片機(jī)都可在此作為主控 制 器 )的普通 I/O 口 (如 )實(shí)現(xiàn) 總線的功能，對(duì)總線上的器件 (本程序采用 DS1302)進(jìn)行讀寫操作。掉電后備用電池供電，時(shí)鐘不停，上電后不用調(diào)整時(shí)間。 控制碼的定義如表 33 所示 ： 表 33 各控制碼定義 控制碼 功能 對(duì)應(yīng)輸出口 FEH 啟動(dòng)電鈴 控制電鈴 EFH 啟動(dòng)廣播 控制廣播 FFH 關(guān)閉裝置 、 均輸出關(guān)閉信號(hào) 00H 數(shù)據(jù)區(qū)結(jié)束 根據(jù)作息時(shí)間編制的數(shù)據(jù)區(qū)如表 34 所示。 (2)DS1302：時(shí)鐘芯片，在單片機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘數(shù)據(jù)記錄和輸出。為了對(duì)作息時(shí)間 系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，系統(tǒng)設(shè)置了 3 個(gè) 功能 鍵：一個(gè)用于調(diào)日歷，另一個(gè)用于調(diào)時(shí)，還有一個(gè)用于加一。通過 AT89C2051 單片機(jī)來實(shí)現(xiàn) 對(duì) 時(shí)鐘芯片的 控制 以及數(shù)碼管的顯示和電鈴、廣播電路的控制。 表 31 各個(gè)數(shù)碼管顯示內(nèi)容 年 月 日 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 LED7 LED8 時(shí) 分 秒 LED9 LED10 LED11 LED12 LED13 LED14 (2)走時(shí)準(zhǔn)確，可調(diào)整公歷年、月、日和時(shí)、分、秒。 例如：寫入 00 年、 6 月 21 日、星期三、 13 時(shí)、 59 分、 59 秒，程序設(shè)置如下： Write_Multiplebyte： MOV Command， 0Beh ；命令字節(jié)為 BEh MOV ByteCnt， 8 ；多字節(jié)寫入模式 (此模塊為 8 個(gè) ) MOV R0， XmtDat ；數(shù)據(jù)地址覆給 R0 MOV XmtDat， 59h ；秒單元內(nèi)容為 59h MOV XmtDat+1， 59h ；分單元內(nèi)容為 59h MOV XmtDat+2， 13h ；時(shí)單元內(nèi)容為 13h MOV XmtDat+3， 21h ；日期單元內(nèi)容為 21h 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 MOV XmtDat+4， 06h ；月單元內(nèi)容為 06h MOV XmtDat+5， 03h ；星 期單元內(nèi)容為 03h MOV XmtDat+6， 0 ；年單元內(nèi)容為 00h MOV XmtDat+7， 0 ；寫保護(hù)單元內(nèi)容為 00h ACALL Send_Byte ；調(diào)用寫入數(shù)據(jù)子程序 RET ；返回調(diào)用本子程序處 讀出寄存器 0~7 的內(nèi)容，程序設(shè)置如下： Read_Multiplebyte： MOV Command， 0BFh ；命 令字節(jié)為 BFh MOV ByteCnt， 8 ；多字節(jié)讀出模式 (此模塊為 8 個(gè) ) MOV R1， RcvDat ；數(shù)據(jù)地址覆給 R1 ACALL Receive_Byte ；調(diào)用讀出數(shù)據(jù)子程序 RET ；返回調(diào)用本子程序處 以上程序調(diào)用了基本數(shù)據(jù)接收 (eceive_Byte)模塊及一些內(nèi)存單元定義，其源程序清單在附錄中給出。寫保護(hù)位不能在多字節(jié)傳送模式下寫入。如果 /RST 復(fù)位端輸入為 低電平，則所有數(shù)據(jù)傳送終止， I/O 腳處于高阻狀態(tài)。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 25 各寄存器的地址 CH： 時(shí)鐘停止位 標(biāo)志 CH=0 振蕩器工作允許 CH=1 振蕩器停止 WP： 寫保護(hù)位 WP=0 寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭? WP=1 寄存器數(shù)據(jù)不能寫入 TCS： 涓流充電選擇 TCS=1010 使能涓流充電 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 TCS=其它 禁止涓流充電 寄存器 2 的第 7 位 ： 12/24 小時(shí) bit7=1， 12 小時(shí)模式 bit7=0， 24 小時(shí)模式 寄存器 2 的第 5 位： AM/PM 定義 AP=0 上午模式 AP=1 下午模式 DS：二極管選擇位 DS=01 選擇一個(gè)二極管 DS=10 選擇兩個(gè)二極管 DS=00 或 11，即使 TCS=1010，充電功能也被禁止 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。管腳描述如下 所示： 管腳描述 (1)X1， X2 晶振引腳 (2 腳， 3 腳 ) (2)GND 地 (4 腳 ) (3)RST 復(fù)位引腳 (5 腳 ) (4)I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 (6 腳 ) (5)SCLK 串行時(shí)鐘 (7 腳 ) (6)Vcc1， Vcc2 電源供電引腳， Vcc1 可接后備電池 (8 腳、 1 腳 ) (7)DS1302 串行時(shí)鐘芯片， 8 腳 DIP (8)DS1302S 串行時(shí)鐘芯片， 8 腳 SOIC (200mil) (9)DS1302Z 串行時(shí)鐘芯片， 8 腳 SOIC (150mil) 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 管腳配置 圖 23 DS1302 時(shí)鐘芯片引腳圖 DS1302的控制字 DS1302 的控制字如圖 24 所示。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 DS1302 工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和 時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW?？刹?用石英晶體或陶瓷振蕩器組成時(shí)鐘振蕩器，如需從外部輸入時(shí)鐘 信號(hào) 驅(qū)動(dòng)AT89C2051，時(shí)鐘信號(hào)從 XTAL1 輸入 ， XTAL2 應(yīng)懸空。 當(dāng) P3 口寫入 “ 1” 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高 并 可作為輸入端口。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 核心芯片簡(jiǎn)介 AT89C2051 簡(jiǎn)介 AT89C2051 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的一種低電壓 、 高性能 CMOS 8 位單片機(jī) ，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦 寫的只讀程序存儲(chǔ)器 (PEROM)和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)， 器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 。電子時(shí)鐘 走時(shí) 準(zhǔn)確、功能多樣、外觀時(shí)尚、使用方便，深受消費(fèi)者的青睞且其 產(chǎn)品琳瑯滿目，但它們的核心部分都有兩個(gè)共同點(diǎn)，一 是采用高性能時(shí)鐘芯片；二是大都采用單片機(jī)控制。播放自起床、早操、上下課直到晚熄燈等信號(hào)音樂，可做到自動(dòng)開機(jī)、自動(dòng)播放、自動(dòng)關(guān)機(jī)的無人值守全自動(dòng)運(yùn)行，并且還可以 控制電視、路燈、室內(nèi)照明等電氣設(shè)備