【正文】 2021+(int)i。 有關(guān) DS1302 芯片的操作時序與有關(guān)應(yīng)用具體可參考本文第 3 部分的核心芯片介紹 。 本設(shè)計為方便 Proteus 演示，將這部分電路省掉了，省掉驅(qū)動電路，并不影響系統(tǒng)的完整性。顯示電路如圖 43所示，它采用動態(tài)掃描方式， PB0~PB6為 7段碼輸出口， PA0~PA7和 PC7~PC6 是 10個 LED位控制口，其中 9個為 8段 LED數(shù)碼管的位選線，另外一個是將 6個秒閃爍用 LED發(fā)光二極管的負極并在一起而組成的公共控制 P 口。 ：、 — 秒閃爍標(biāo)志。 ? 備用電源：當(dāng)主電源停止工作時， DS1302 由備用電源供電，以保持運行。而早期單片機 I/O 口的驅(qū)動能力只有 5mA，驅(qū)動 LED 時，還需要增加外部的驅(qū)動電路和器件。 （ 3）寬電壓、高速度、低功耗 工作電壓范圍寬： ATmega16 — ；運行速度： ATmega16 0— 16M；低功耗： ATmega16L工作在 1MHz、 3v、 25 度時的典型功耗為，正常工作模式 ，空閑工作模式 ，掉電工作模式 1uA。數(shù)據(jù)的格式為壓縮 BCD 碼形式，其日歷、時間寄存器及其控制字如表 32所列。 數(shù)據(jù)的讀 /寫時序如圖 33 所示 。 DS1302 的控制字節(jié) DS1302 的控制字節(jié) 如表 31， 各位的定義如下： ? 控制字節(jié)的最高位（第 7 位）必須是邏輯 “ 1” 。 引腳功能和結(jié)構(gòu) 圖 31 DS1302 引腳配置圖 圖 31 為 DS1302 的引腳排列。在輪流點亮過程中，每位顯示器的點亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯 示的數(shù)據(jù)送出去后，數(shù)碼管始終顯示該數(shù)據(jù) （ 不變 ） ， CPU不再控制 LED， 到下一次顯示時，再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。 綜上所述， 我設(shè)計的倒計時實時時鐘 的硬件電路由主控部分 (單片機 ATmega16)、計時部分（實時時鐘芯片 DS1302）、顯示部分（動態(tài)顯示）、電源部分幾個部分組成。 （ 5）終點日期的重置和保持功能。 本文的結(jié)構(gòu) 論文 共分五個部分 ：第一部分簡單介紹了課題背景及 研究意義 ；第二部分對DS1302 的硬件資源、功能等作了較 詳細的闡述；第三部分介紹了硬件電路的設(shè)計；第四部分介 紹軟件設(shè)計 ， 程序采用 C 語言在 CodeVisionAVR 軟件編寫、調(diào)試；第五部分介紹系統(tǒng)調(diào)試。 也具有年、月、日的顯示， 倒計時相關(guān)信息提醒 等功能 [2]。 本設(shè)計 在 Proteus 和 CodeVisionAVR軟件上進行了仿真和調(diào)試 ， 實現(xiàn)了 如下功能：顯示當(dāng)前日期、時間以及剩余天數(shù)計算與顯示，調(diào)整日期、時間 ， 達到了設(shè)計的要求和目的。 軟件用 C 語言來實現(xiàn)，其系統(tǒng)主程序采用了狀態(tài)機的分析設(shè)計思想，軟件部分完成了對各個模塊的控制、整合 ， 實 現(xiàn) 倒計時實時時鐘信息的顯示 ， 鍵盤對時鐘的設(shè)置 ， 時鐘顯示等功能。系統(tǒng)由ATmega1 DS1302時鐘芯片、 7段 數(shù)碼管、 按鍵 等部分構(gòu)成，能進行時、分、秒的顯示。 因此，研究倒計時實時時鐘及擴大其應(yīng)用是單片機開發(fā)的重要課題 [4]。 （ 4）當(dāng)前日期、時間和終點日期的調(diào)整與設(shè)定過程應(yīng)該簡單、可靠，方便用戶操作，人性化。這樣當(dāng)再次上電后，用戶無須重新設(shè)置日期和時間。 顯示 模塊 用單片機驅(qū)動 LED 數(shù)碼管顯示有很多方法，按顯示方式分有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。 倒計時實時時鐘設(shè)計 5 動態(tài)掃描用分時的方法輪流控制每個顯示器的 COM 端，使每個顯示器輪流電亮。 DS1302 還具備主電源 /后備電源供電的雙電源引腳，可以自動切換電源，同時提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力 [8]。這 3 個引腳用于數(shù)據(jù)通信，下面 有詳細說明。同意，如果要從 DS1302 中讀數(shù)據(jù)，則控制器要先發(fā)出讀控制指令字，當(dāng) DS1302 收到讀控制指令字后，隨后通過 I/O口線輸出數(shù)據(jù)，控制器在第 9個 SCLK的上升沿時將數(shù)據(jù)讀入。 DS1302 的寄存器 DS1302有 12個寄存器，其中有 7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，用于存放日期和時鐘值。 圖 34 DS1302 對后備電源進行涓細電流充電示意圖 倒計時實時時鐘設(shè)計 9 ATmega16 介紹 ATmega16 特點 （ 1）采用先進 RISC 結(jié)構(gòu)的 AVR 內(nèi)核 131條機器指令，且大多數(shù)指令的執(zhí)行時間為單個系統(tǒng)時鐘周期； 32個 8位通用工作寄存器；工作在 16MHz時具有 16MIPS 的性能；配備只需要 2 個時鐘周期的硬件乘法器 （ 2）外圍接口 2個帶有分別獨立、可設(shè)置預(yù)分頻器的 8位定時器 /計數(shù)器； 1個帶有可設(shè)置預(yù)分頻器、具有比較、捕捉功能的 16 位定時器 /計數(shù)器；片內(nèi)含獨立振蕩器的實時時鐘RTC； 4 路 PWM 通道； 8 路 10 位 ADC；面向字節(jié)的兩線接口 TWI（兼容 I2C 硬件接口）； 1 個可編程的增強型全雙工的，支持同步 /異步通信的串行接口 USART； 1個可工作于主機 /從機模式的 SPI 串行接口（支持 ISP 程序下載）；片內(nèi)模擬比較器；內(nèi)含可編程的，具有獨立片內(nèi)振蕩器的看門狗定時器 WDT。因此 AVR 的 I/O 口驅(qū)動能力非常強，能夠直接驅(qū)動 LED 發(fā)光二極管、數(shù)碼管等。 ? 主電源： 220V交流輸入，輸出直流 5V，供電系統(tǒng)控制使用；直流 15V供高亮度 LED 數(shù)碼管的驅(qū)動電路使用。 倒計時實時時鐘設(shè)計 13 D D D3 3 位，顯示剩余的天數(shù)，最多 999 天。 系統(tǒng)使用一片 ATmega16作為核心控制器器件。 倒計時實時時鐘設(shè)計 14 將圖 43 和圖 42 合 在一起，就是完整的倒計時實時時鐘電路圖，由于實際產(chǎn)品使用的是 15V驅(qū)動的高亮度 LED 數(shù)碼管，圖 43 中的輸出不能直接驅(qū)動，因此要完成實際產(chǎn)品， 還學(xué)要在圖與圖之間增加由三極管或達林頓管組成的硬件功率驅(qū)動電路[12]。由于DS1302 是一片常用的典型芯 片，所以 CVAVR 軟件 直接提供了對它操作的函數(shù)和操作 實 例。例如 2021 年是閏年，而 1900 年不是。 圖 52 中 “ 狀態(tài) 0” 為按鍵的初始狀態(tài)，當(dāng)按鍵輸入為 “ 1” 時，表示按鍵處于開放，輸出 “ 0” （ 1/0），下一狀態(tài)仍舊為 “ 狀態(tài) 0” 。所以上面狀態(tài)機所表示的按鍵系統(tǒng)，不僅克服了按鍵抖動的問題，同時也確保在一次按鍵整個的過程中，系統(tǒng)只輸出一次按鍵閉合信號（ “ 1” ）。 圖 54 時間設(shè)置子狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 設(shè)置過程按位進行， Up 鍵的作用是將當(dāng)前設(shè)定位的數(shù)加 1； Enter 鍵確認當(dāng)前設(shè)置，進入下一位的設(shè)置。 總之按鍵的過程盡量做到精益求精，盡量做到人性化的設(shè)計。 軟件調(diào)試 CVAVR 軟件的主工作窗口如圖 62 所示。 軟硬 聯(lián)調(diào)效果展示 系統(tǒng)默認終點日期為北京奧運會日期即 08/08/08，由于終點日期小于當(dāng)前日期，所以倒計時天數(shù)信息顯示為 0，該系統(tǒng)顯示時間的時候綠色圓形 LED 會每隔一秒鐘閃爍一次，而當(dāng)顯示為日期的時候，紅色方形 LED 會每隔一秒鐘閃爍一次，以便區(qū)分顯示信息。 感謝信息與通信工程系的各位老師們，在我完成畢業(yè)設(shè)計期間，老師們所創(chuàng)造的樂觀向上、團結(jié)進取的氛圍感染了我，使我更加相信自己，更有信心克服困難。該時鐘功能強大，性能優(yōu)越，能為很多領(lǐng)域，特別是對時鐘工作的精確性和可靠性有較高要求的場合，提供較好的倒計時實時時鐘。按鍵采用狀態(tài)機倒計時實時時鐘設(shè)計 22 編程思想，每隔 10ms 讀取一次鍵值，能夠有效的到達消抖處理，該部分程序作為模塊化可被移植，也很容易驗證完成。 對硬件電路的調(diào)試首先是動態(tài)顯示部分的調(diào)試 ， 可以將驅(qū)動電路與 LED 顯示電路部分一起調(diào)試 ， 將驅(qū)動電路與 LED 顯示電路在 Proteus 上畫出，然后直接給電路一組高或低的電平對應(yīng)特殊的段碼或位碼 ， 看顯示的效果 ， 以此判斷 LED 是否正常 。 SET_2 鍵的功能與 SET_1 鍵類似，它轉(zhuǎn)入的是終點日期的設(shè)置狀態(tài)。圖 53 是SET_1 鍵的功能狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。這樣，利用狀態(tài) 1，實現(xiàn)了按鍵的消抖處理。 (y_temp % 100 != 0))) tian += 366。 在公歷（格里歷）紀(jì)年中，有閏日的年份叫閏年，一般年份為 365 天，閏年為366 天。 圖 51 倒計時實時時鐘程序框圖 系統(tǒng)主程序中采用了狀態(tài)機的分析設(shè)計思想，將系統(tǒng)的工作狀態(tài)分成：正常顯示狀態(tài)、當(dāng)前日期設(shè)置狀態(tài)、當(dāng)前時間設(shè)置狀態(tài)和終點日期設(shè)置。DS1302 的數(shù)據(jù) I/O 是雙向的 OC 開路引腳，為了保證通信可靠，外部加一個上拉電阻。 正常的顯示格式為：時間顯示 “ 23:45:50” ，保持 15s；日期顯示“ 10410” ，保持 15s。 面板上使用了 9 個 8 英寸的高亮度 LED 數(shù)碼管，分別用于顯示年、月、日、時、分、秒和剩余天數(shù)。 倒計時實時時鐘設(shè)計 11 圖 41 倒計時實時時鐘的結(jié)構(gòu)圖 ? ATmega16：系統(tǒng)核心控制芯片。 倒計時實時時鐘設(shè)計 10 圖 35 ATmage16 外部引腳與封裝示意圖 其中， I/O 引腳，分成 PA、 PB、 PC 和 PD 四個 8 位端口，他們?nèi)渴强删幊炭刂频碾p（多）功能復(fù)用的 I/O 引腳（口）。 倒計時實時時鐘設(shè)計 8 表 32 DS1302 的日歷、時鐘寄存器及控制字 寄存器名 命令字 取值范圍 各位內(nèi)容 寫操作 讀操作 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 0059 CH 10S