【正文】 BLA）通過一個限流電阻 R3 連接 +5V電源； D0~D7 數(shù)據(jù)總線對應(yīng)連接單片機的 ~口，因為 P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ，所以 D0~D7 不用連接上拉電阻；使能信號端（ E）連接單片機 口；讀 /寫選擇端（ R/W）連接單片機的 口；數(shù)據(jù) /命令選擇端（ RS）連接單片機的 口；液晶顯示偏差信號端（ VL）串聯(lián)一個變阻器 R4 后接地，用于調(diào)節(jié)液晶顯示的對比度； VDD 連接+5V 電源； VSS 連接電源地。 復(fù)位條件為 當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機器周期 (24 個振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位 。它的 主要特點 為： 輸出 最高 電流可達 ；具有過熱保護、短路保護及輸出晶體管 SOA（安全工作區(qū)）保護功能。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 （ 5） I/O：串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端。 華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 14 ~ DS1302 的管腳分布如圖 22 所示： 圖 22 DS1302 管腳分布及封裝 （ 1） Vcc Vcc2： Vcc1 為后備電源， Vcc2 為主電源。 但 在訪問 片外 數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn) 。 當訪問外部存儲器時， 該信號每機器周期出現(xiàn)兩次，其 輸出電 平 下降沿 用于 控制 鎖存 P0 口輸出 的 低 8 位字節(jié)。 可用作準雙向 I/O 口使用。當 EA端保持高電平時， 對 ROM 的讀操作從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器 。它的正常工作電壓范圍為 ~，正常工作溫度范圍為 0~75℃，理論工作頻率為 0~40MHz，實際可達到 48MHz，片上集成了 512 字節(jié)的 RAM， 8K 字節(jié)的用戶應(yīng)用程序存儲空間。 方案二： 采用 9V 直流高性能碳性電池通過典型的 7805 穩(wěn)壓 電路獲得穩(wěn)定 +5V 電源。鑒于本次設(shè)計只需 5 個按鍵， 因此排除此方案 。 方案三 ： LED 數(shù)碼 管靜態(tài)顯示。 方案二： 采用 DS1302 時鐘芯片作為時鐘模塊。 ○ 3 DOWN 鍵按下，對應(yīng)調(diào)整項目數(shù)值減 1。 電子 時鐘是采用電子 電路實現(xiàn)對時、分、秒等數(shù)字顯示的計時裝置 ,被 廣泛 應(yīng) 用于個人家庭及車站、 碼頭、辦公室等公共場所 ,成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?,同時由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用 ,使得數(shù)字鐘的精度和穩(wěn)定性 ,都 遠遠超過了老式 機械時鐘。 電子時鐘主要是利用電子技術(shù)將時鐘電子化、數(shù)字化。 [2] 張建偉、李秀琴 .C 語言程序設(shè)計 .科學(xué)出版社， ，第一版 。 5. 電子線路 PCB 布置圖的設(shè)計 由電氣常規(guī)檢查無誤的電子時鐘原理圖生成 PCB 圖，檢查各元器件的封裝形式是否適用，根據(jù)實際元件大小及電磁干擾等因素對 PCB 圖中的元件合理放置并對連線進行合理布置，最后對比原理圖檢查是否有錯誤，無誤之后交由電路板印制企業(yè)。 時鐘電路的設(shè)計主要參考所選時鐘芯片的各項實際參數(shù)，要求盡量做到既能滿足芯片本身的要求，又能符合整體的電子時鐘設(shè)計思路且能得到較為準確的計時。它擁有 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器，其中定時器 0 可以作為 2 個8 為定時器使用； 4 路外部中斷可由下降沿或低電平觸發(fā)；它擁有 32 個通用I/O 口，其中 P P P3 為準雙向口， P0 口為開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，但作為 I/O 口使用時，需加上上拉電阻；它的 ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程）可通過串口（ ）直 接下載用戶程序；作為眾多單片機中的一員，和其他種類單片機一樣，它具有很強的擴展功能，只要采用常用的電路芯片，按照典型的電路連接，就能方便的構(gòu)成各種不同擴展的應(yīng)用系統(tǒng)。 三、 設(shè)計任務(wù) 1. 控制系統(tǒng)的核心部件選擇 STC89C52RC 單片機； 2. 電子線路原理圖的設(shè)計 3. 電子線路 PCB 布置圖的設(shè)計； 4. 結(jié)合實際應(yīng)用正確選擇各個器件型 號及其相應(yīng)技術(shù)規(guī)范。在此 同時 ， 主控制器也不斷的掃描 按鍵模 塊與單片機的連接端口 ， 當有鍵按下時，對應(yīng)端口電位發(fā)生變化，單片機內(nèi)部程序判斷出按鍵位置 并 執(zhí)行與該鍵相對應(yīng)的功能操作，最后再將調(diào)整后的日歷、星期或時間數(shù)據(jù) 寫入時鐘芯片內(nèi)部。 3. 電源的選取和電源電路的設(shè)計 電源主要用于對單片機、時鐘芯片和顯示器件進行供電。最后將仿真完成的程序文件利用 ISP 在線編程器燒錄到實際電路的 STC89C52RC 芯片中，進行系統(tǒng)整體電路的調(diào)試，測試電子時鐘的顯示效果及各個按鍵的功能，若有異常則對程序文 件進行針對性的修改，直到電子時鐘最終效果滿足設(shè)計全部要求。 [5] 求是科技 .單片機典型外圍器件應(yīng)用實例 .人民郵電出版社 ,。這種實現(xiàn)方法的優(yōu)點就是電路簡單、性能可靠、實時性好、時間精確度高、操作便捷且編程容易。第二部分由 第 2 章 ~第 3 章組成，主要介紹電子時鐘的設(shè)計部分，包 括系統(tǒng)各模塊硬件電路的設(shè)計以及 系統(tǒng)軟件 （系統(tǒng)可執(zhí)行程序）的設(shè)計、編譯和仿真 。 圖 11 總體設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)開始運行， 主控制器 STC89C52RC 即時讀取時鐘模塊的時鐘數(shù)據(jù)，并將讀出的 信息處理后通過 I/O 口實時的輸出到顯示模塊使之顯示。 顯示模塊方案 方案一 ： 采用點陣式數(shù)碼管顯示。 雖然 顯示屏 價格較貴且需要較多的接口，但顯示效果好，能顯示華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 9 ~ 一定的字符，體積較小，整體上也能顯得大方美觀。 每個按鍵能實現(xiàn)一個功能 ,易于控制且編寫程序簡單 ,容易理解。 所以綜合比較后，我們采用方案二獲得 +5V 電源。 STC89C52RC 的管腳排布如圖 21 所示： （ 1） VCC： 接 電源 正端。 與 XTAL1 各 外 接晶體的一端，配合片內(nèi)反相 放大器構(gòu)成振蕩器。一般可用作準雙向 I/O 接口 ；在接有片外存儲器或者擴展 I/O 接口且尋址范圍超過 256 個字節(jié)時， P2 口用作高 8 位地址總線。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。 DS1302 與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信 ， 僅需用到三個口線 ：（ 1） RST （ 復(fù)位 ），（ 2） I/O （ 數(shù)據(jù)線 ），（ 3） SCLK（ 串行時鐘 ）。當 Vcc2 小于 Vcc1時， DS1302 由 Vcc1 供電。 （ 6） RST ： RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。 華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 15 ~ LCD1602 外觀如圖 23 所示： 圖 23 LCD 外觀圖 LCD1602 各個引腳號對應(yīng)引腳名稱及功能如表 22 所示： 表 22 LCD1602 各個引腳名稱及功能表 引腳編號 引腳名 電平 輸入 /輸出 作用 1 VSS 電源地 2 VDD 電源正極 3 VL 液晶顯示偏差信號 4 RS 0/1 輸入 0=輸入指令； 1=輸入數(shù)據(jù) 5 R/W 0/1 輸入 0=向 LCD 寫指令或數(shù)據(jù)； 1=從 LCD 讀取信息 6 E 1， 1→ 0 輸入 使能信號， 1 時讀取信息； 1→ 0（下降沿）執(zhí)行指令 7~14 D0~D7 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line0~line7 15 BLA LCD 背光源正極 16 BLK LCD 背光源負極 7805 穩(wěn)壓芯片 7805穩(wěn)壓芯片 為 3端正穩(wěn)壓電路 ,采用 TO220 封裝，能 將 5V~18V直流電壓轉(zhuǎn)換為 +5V的固定輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。 圖 24 7805穩(wěn)壓芯片 系統(tǒng)主要單元電路的設(shè)計 主控模塊 STC89C52RC 單片機為 40 引腳雙列直插芯片 ，根據(jù)對單片機 最小系統(tǒng) 的要求主控模塊電路應(yīng)包括晶振電路和復(fù)位電路。 電阻 R1 接地用于給電容 C6 充電。每個 按鍵單獨占用一根 I/O 口線，每個按鍵的工作不會影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。 圖 29 電源模塊電路 系統(tǒng)整體電路的設(shè)計 電子線路原理圖設(shè)計 電路原理圖的設(shè)計主要是利用 Protel99SE 的原理圖設(shè)計系統(tǒng)來繪制一張電路原理圖，它是整個電路設(shè)計的基礎(chǔ)。 （ 4） 對所放置的元器件進行布局布線 。 ○ 1 按統(tǒng)一的要求選擇圖紙幅面、圖框格式、電路圖中的圖形符號和 文字符號 。 ○ 4 去耦電容應(yīng)在滿足紋波要求的條件下選擇較小融值的電容，以提高其諧振頻率點 。 圖 210 系統(tǒng)整體電路原理圖 華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 22 ~ 電子線路 PCB 布置圖設(shè)計 本 PCB 圖的設(shè)計主要是利用 Protel99SE 軟件在 原理圖 繪制完成的基礎(chǔ)上繪制而成。應(yīng)當注意的是零件布局時，應(yīng)當從機械結(jié)構(gòu)散熱、電磁干擾、將來布線的方便性等方面綜合考慮。 ○ 3 過孔形狀（ Routing 標簽的 Routing Via Style）。選中除了 Add Testpoints 以外的所有項，特別是選中其中的 Lock All PreRoute 選項， Routing Grid 可選 1mil 等。手工調(diào)整中可選 ToolsDensity Map 查看布線密度，紅色為最密，黃色次之，綠色為較松，看完后可按鍵盤上的 End 鍵刷新屏幕。完成后做一次 DRC，有錯則改正。 ○ 5 敷銅連接形狀的設(shè)置（ Manufacturing 標簽的 Polygon Connect Style）。 布線規(guī)則 是設(shè)置布線的各個規(guī)范（象使用層面、各組線寬、過孔間距、布線的拓樸結(jié)構(gòu)等部分規(guī)則，選 DesignRules 一般需要重新設(shè)置以下幾點 : ○ 1 安全間距 (Routing 標簽的 Clearance Constraint)。 （ 3）設(shè)置 PCB 設(shè)計環(huán)境，規(guī)劃電路板。 ○ 2 在 PCB Layout 重排標號信息后應(yīng)及時更新原理圖和 BOM。 ○ 5 將所有芯片的電源和地引腳全部利用 。導(dǎo)線位置進行刪除、移動、更改圖形尺寸、屬性及排列等。 （ 2） 設(shè)置電路圖紙尺寸以及版面 。 J1 連接 9V 的直流高性能碳性電池， 直流 9V 電壓作為 7805 穩(wěn)壓芯片 的輸入電壓，輸出 +5V 電壓。華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 18 ~ 考慮到本次設(shè)計的實際情況 （ 9V 電池長久供電）所以不使用備用電源， C1 作為電源的濾波電容，采用功耗較小的 10μ F 插針式電解電容 。 （ 2）復(fù)位電路 復(fù)位 電路 的 作用 是 使 CPU 保持 一段時間的 復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止 CPU 發(fā)出錯誤的指令、執(zhí)行錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。 其外觀如圖 24 所示：管腳 1 連接輸入電源正極，管腳 2 接地，管腳 3 輸出 +5V 電壓。上電運行時，在 Vcc 之前， RST 必須保持低電平。 （ 4） SCLK： SCLK 為 串行 時鐘輸入端 。 它廣泛應(yīng)用于電話 、 傳真 、 便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等 產(chǎn)品領(lǐng)域。 在向片外存儲器讀取命令或數(shù)據(jù)時 ，每個機器周期兩次 PSEN 有效 （低電平），以通過數(shù)據(jù)總線 P0口讀回指令或常數(shù) 。 （ 11） ALE/ PROG ： 地址鎖存有效信號輸出端。 華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 12 ~ （ 8） ~： P1 口的 8 個引腳 。 當 EA 保持低電平時， 只調(diào)用 外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 11 ~ 第 2 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn) 系統(tǒng)硬件簡介 單片機 STC89C52RC STC89C52RC 單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾 、 高速 、 低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) MCS_51 系列單片機產(chǎn)品 。所以不采用這種方案。 這種方案是利用矩陣行列交叉按鍵編碼對所按鍵進行識別，它的優(yōu)點就在于 減少了對 I/O 口的使用 ,且掃描 M N 個按鍵只需占用 M+N 個 I/O 口即可實現(xiàn)，雖然能節(jié)省很多的口線，降低成本，但給編程帶來了一定的困難 。但鑒于本次設(shè)計需要顯示的數(shù)據(jù)比較多，使用數(shù)碼管將占用太多板面且會使電路板顯得凌亂 ，所以也不用此種作為顯示。所以不采用此方案。 ○ 2 UP 鍵按下，對應(yīng)調(diào)整項目數(shù)值加 1。怎樣讓時鐘更好的為 大家服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友煥發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設(shè)計出 更多的 新型時