【正文】 在進行時鐘顯示及控制系統(tǒng)設(shè)計時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個對象模塊的實際需要設(shè)計應(yīng)用程序。集成電路驅(qū)動一般用于驅(qū)動多個繼電器，在本設(shè)計中沒必要，故選擇晶體管驅(qū)動。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。矩陣式鍵盤適合按鍵較多時使用。為了在顯示部分節(jié)省單片機I/O口，故采用動態(tài)顯示方式。LED顯示分動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。圖38 PIC16F72與24C02芯片的硬件電路 圖38中PIC16F72與24C02通過標準的I2C接口相連，R10和R12為I2C總線的上拉電阻。l 1,000,000編程/擦除周期。I2C協(xié)議規(guī)定了SCL和SDA信號有占用或釋放兩種狀態(tài)。傳送速度可達400kbps，標準速率為100kbps。圖35 系統(tǒng)時鐘電路 定時系統(tǒng)電路設(shè)計 I2C總線在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，有為數(shù)眾多的IC需要進行相互之間以及與外界的通信。 SCLK：串行時鐘輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出； I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線； CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。 DS1302簡介DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。CC2的耐壓值至少在25V以上，而CC4的耐壓值在9V以上即可。用78/79系列芯片組成的穩(wěn)壓電源所需的外圍元件很少，芯片內(nèi)部還有過流、過熱、及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便。當然也有其他取法，原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個機器周期的高電平。通常在引腳OSC1和OSC2跨接石英晶體和兩個補償電容構(gòu)成自激振蕩器，結(jié)構(gòu)如圖32中YCC8。用C語言編程的好處是可以實現(xiàn)模塊化編程。寫單片機的C 程序最關(guān)鍵的一點是單片機內(nèi)的資源非常有限，控制的實時性要求又很高，因此，如果沒有對單片機體系結(jié)構(gòu)和硬件資源作詳盡的了解，是無法寫出高質(zhì)量實用的C語言程序。程序模塊化也使得整個程序變得容易理解，并且結(jié)構(gòu)十分清晰。C語言程序經(jīng)編譯后生成的目標程序代碼效率高，幾乎可以與匯編語言媲美。（6）全中文操作，使用更加得心應(yīng)手。其操作界面如圖22所示，開發(fā)環(huán)境可以使人們在自己的微機系統(tǒng)上，對PIC系列單片機進行程序的創(chuàng)建、錄入、編輯以及匯編，還能方便而靈活地實現(xiàn)程序的模擬運行和動態(tài)調(diào)試，可以對實際應(yīng)用系統(tǒng)進行在線仿真和功能模塊開發(fā)。（18）數(shù)字輸出口：該口控制一個LED指示燈，大部分廠商都將該指示燈用作故障情況顯示，當控制器有重大故障時該指示燈閃爍不同的次數(shù)表示不同的故障類型以方便生產(chǎn)、維修。 （8）單片機電源地。（2）模擬/數(shù)字量輸入口：放大后的電流信號輸入口，單片機將此信號進行AD轉(zhuǎn)換后經(jīng)過運算來控制PWM的輸出，使電流不致過大而燒毀功率管。此外，PIC系列單片機全部采用單字節(jié)指令，執(zhí)行速度較高。PIC系列單片機的硬件系統(tǒng)設(shè)計簡潔，指令系統(tǒng)設(shè)計精煉。 綠色電冰箱的發(fā)展趨勢 我國冰箱進一步發(fā)展的基本點一是節(jié)能，以真空絕熱、變能量和變頻技術(shù)為主導方向；二是環(huán)保，利于回收的綠色設(shè)計，同時智能化、人性化的理念也會體現(xiàn)到產(chǎn)品中去。冰箱的普及給人們的生活帶來了加大的方便，但同時冰箱制冷工質(zhì)散逸對臭氧層的破壞和溫室效應(yīng)的加劇，以及電冰箱廣泛普及導致電力消耗過大，資源浪費等問題不能忽視。第一章：主要介紹課題研究的背景、意義及主要研究內(nèi)容等。單片機技術(shù)飛速發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量越來越好，而成本越來越低，現(xiàn)階段許多復雜、多用的電子器件普遍采用單片機來實現(xiàn)。電子時鐘控制主要是利用現(xiàn)代電子技術(shù)將時鐘電子化、數(shù)字化。從古代的水漏、十二天干地支，到后來的機械鐘表以及當今的石英鐘，都充分顯現(xiàn)出了時間的重要，同時也代表著科技的進步。對時鐘顯示及定時控制軟件設(shè)計，進行實驗驗證，證明了系統(tǒng)方案的可行性。本文對立式冷凍箱時間控制系統(tǒng)進行了深入的分析和研究，討論了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、設(shè)計方案，介紹了該裝置的系統(tǒng)設(shè)計、工作原理，詳細分析了以PIC16F72單片機為控制單元的硬件電路設(shè)計以及實物設(shè)計。 24C02目 錄1. 緒論 1 1 1 2 22 .系統(tǒng)基礎(chǔ)知識概述及開發(fā)環(huán)境的建立 3 新型綠色電冰箱技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向 3 我國電冰箱的現(xiàn)狀 3 綠色電冰箱的發(fā)展趨勢 3 PIC單片機的概述 4 PIC單片機介紹 4 PIC系列單片機特點 4 PIC16F72單片機的引腳及介紹 5 PIC16F72系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的建立 7 MPLAB IDE軟件簡介 7 燒錄器軟件介紹 8 編程語言概述 10 HITECHPICC 編譯器 10 本章小結(jié) 113. 時鐘控制器的硬件設(shè)計 12 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 12 控制核心的設(shè)計 12 主系統(tǒng)的供電電路設(shè)計 13 7805的概述 13 固定輸出的雙電源電路 14 時鐘系統(tǒng)電路設(shè)計 14 常用時鐘日歷芯片比較 14 DS1302簡介 14 時鐘電路設(shè)計 15 定時系統(tǒng)電路設(shè)計 16 I2C總線 16 24C02簡介 17 24C02的硬件電路設(shè)計 18 LED顯示電路設(shè)計 18 LED動態(tài)顯示方式 18 LED靜態(tài)顯示方式 19 19 繼電器驅(qū)動電路設(shè)計 20 繼電器原理 20 繼電器的驅(qū)動電路 21 本章小結(jié) 214. 時鐘控制器的軟件設(shè)計 22 22 DS1302時鐘讀寫的軟件設(shè)計 22 DS1302的控制字和讀寫時序說明 22 DS1302的片內(nèi)寄存器 24 DS1302的讀寫流程圖 25 24C02存儲數(shù)據(jù)的軟件設(shè)計 26 LED顯示電路的軟件設(shè)計 29 鍵盤掃描的軟件設(shè)計 29 繼電器驅(qū)動的軟件設(shè)計 31 本章小結(jié) 315. 系統(tǒng)的調(diào)試 32 系統(tǒng)設(shè)計實物圖 32 硬件調(diào)試 33 單片機基礎(chǔ)的硬件電路調(diào)試 33 LED顯示電路的調(diào)試 33 DS1302電路調(diào)試 34 軟件調(diào)試 34 本章小結(jié) 346. 總結(jié) 35參考文獻 36附 錄 37附錄一 總體硬件電路圖 37附錄二 系統(tǒng)PCB板圖 38附錄三 系統(tǒng)程序 39致謝 461. 緒論時間是人類生活必不可少的重要元素，如果沒有時間的概念，社會將不會有所發(fā)展和進步。因此，利用當今先進的科技致力于時鐘控制的研究將更能更好的服務(wù)于人們的生活。用最少的芯片就能實現(xiàn)最強大的功能，這是將來電子產(chǎn)品的主流方向，它將無可置疑地一步步取代其它同類產(chǎn)品，其數(shù)量之大和應(yīng)用面之廣，是其它任何類型的計算機所無法比擬的。 本設(shè)計詳細介紹了該系統(tǒng)組成和基本工作原理，重點介紹了硬件設(shè)計思想和軟件的設(shè)計思路，在保證功能齊全，性能良好的前提下，最大限度簡化電路，降低系統(tǒng)的整體成本，提高系統(tǒng)的可靠性。2. 系統(tǒng)基礎(chǔ)知識概述及開發(fā)環(huán)境的建立 新型綠色電冰箱技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向電冰箱已成為我國城鎮(zhèn)居民家庭不可缺少的必備生活用品。 最近，市場上推出一種具有抗菌功能的電冰箱，這種電冰箱在內(nèi)箱、門內(nèi)膽、門內(nèi)擱架等零件成型時，加入一種具有抗菌功能的材料，使上述零件具有抗菌功能。 PIC單片機的概述 PIC單片機介紹PIC（Periphery Interface Chip）單片機是美國Microchip公司生產(chǎn)的PIC系列單片機。（2）RISC技術(shù)PIC系列單片機的指令系統(tǒng)采用精減指令RISC技術(shù)，以控制邏輯為主的設(shè)計理念。各引腳應(yīng)用如下：（1）MCLR復位/燒寫高壓輸入兩用口。（7）模擬/數(shù)字量輸入口：由于電機的位置傳感器排列方法不同，該口的電平高低決定適合于哪種電機。（15）、（16）、（17）數(shù)字輸入口：電機轉(zhuǎn)子位置傳感器信號輸入口，單片機根據(jù)其信號變化決定讓電機的相應(yīng)繞組通電，從而使電機始終向需要的方向轉(zhuǎn)動。 PIC16F72系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的建立 MPLAB IDE軟件簡介Microchip公司為PIC系列單片機配備了功能強大、基于Windows、易學易用的軟件集成開發(fā)環(huán)境MPLAB IDE。（5）易換式適配器設(shè)計，鎖緊座和各種表貼適配器可以隨意更換。在眾多的程序設(shè)計語言中，C語言簡潔緊湊，語言表達能力強，其結(jié)構(gòu)化的流程控制有助于編制結(jié)構(gòu)良好的程序。對于時鐘控制系統(tǒng)中的單片機，均使用C語言來編寫程序，從而簡化了程序。現(xiàn)在的PC 機資源十分豐富，運算能力強大，因此程序員在寫PC機的應(yīng)用程序時幾乎不用關(guān)心編譯后的可執(zhí)行代碼在運行過程中需要占用多少系統(tǒng)資源，也基本不用擔心運行效率有多高。最常見的是只加入C源程序。圖32 PIC單片機的最小系統(tǒng)（1）時鐘電路 單片機內(nèi)部具有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。一般電容采用10～30uF，電容值越大，需要的復位時間越短，電阻采用10k。三端IC是指這種芯片只有3根引腳，分別是輸入端、接地端和輸出端。圖中的電容CC2為電解電容，根據(jù)負載的大小來確定，從理論上將電容越大，輸出的電壓越穩(wěn)定。故而從性價比和貨源上考慮，本設(shè)計采用實時時鐘日歷芯片DS1302。當Vcc2Vcc1+，由Vcc2向DS1302供電，當Vcc2 Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電。特別需要注意X1和X2兩端連接的晶振Y2。允許若干兼容器件共享總線，應(yīng)用比較廣泛。I2C總線上可掛接多個器件，其中每個器件都支持I2C總線通信協(xié)議。l 低功耗CMOS技術(shù)。表31 24C02各引腳功能引腳序號引腳名稱功能1A0從機地址配置信號12A1從機地址配置信號23A2從機地址配置信號34GND接地5SDAI2C數(shù)據(jù)線6SCLI2C時鐘線7WP寫保護引腳，高電平有效8VCC電源輸入 24C02的硬件電路設(shè)計本時鐘控制的設(shè)計中，定時功能用到了存儲芯片24C02，根據(jù)其各引腳功能，就可以很容易繪制出24C02芯片與PIC16F72的連接電路，如圖38所示。故本設(shè)計中應(yīng)用4位8段共陰LED實現(xiàn)顯示部分。靜態(tài)顯示驅(qū)動程序簡單，且CPU占用率低，但每個LED數(shù)碼管需要一個鎖存器來鎖存每一個顯示位的筆段代碼，硬件開銷大，僅適合顯示位數(shù)較少的場合。獨立式鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口，在按鍵數(shù)量較多時，I/O口線浪費較大，且電路結(jié)構(gòu)復雜。表32 按鍵功能表按鍵功能屬性S1調(diào)節(jié)顯示時間自動復位S2調(diào)節(jié)定時時間自動復位S3數(shù)值加一操作自動復位S4數(shù)值減一操作自動復位 繼電器驅(qū)動電路設(shè)計繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小電流控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。 繼電器的驅(qū)動電路在家用電器電控中，一般有兩種電路驅(qū)動繼電器，分為:晶體管驅(qū)動電路和集成電路2003驅(qū)動。圖311 繼電器晶體管驅(qū)動電路 本章小結(jié)本章主要介紹了基于PIC16F72單片機的時鐘顯示及控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，包括單片機的最小系統(tǒng) 、主系統(tǒng)的供電電路設(shè)計、時鐘芯片DS1302電路設(shè)計、存儲芯片24C02電路設(shè)計、LED顯示電路設(shè)計、鍵盤掃描電路設(shè)計、繼電器驅(qū)動電路設(shè)計等，確定了系統(tǒng)硬件整體實現(xiàn)方案。DS1302的控制字如表41。當A4～A0=8，為慢速充電參數(shù)選擇寄存器。DS1302的數(shù)據(jù)讀寫方式有兩種，一種是單字節(jié)操作方式，一種是多字節(jié)操作方式。所有寫入或讀出操作都是先向芯片發(fā)送一個命令字節(jié)。當為12小時制式時，位5為“0”表示AM；為“1”表示PM。因此，通過置寫保護位，可以提高數(shù)據(jù)的安全性。當用多字節(jié)模式進行操作時，必須寫夠8字節(jié)。接收器件收到一個完整的數(shù)據(jù)字節(jié)后，有可能需要完成一些其它工作，如處理內(nèi)部中斷服務(wù)等，可能無法立刻接收下一個字節(jié)，這時接收器件可以將SCL線拉成低電平，從而使主機處于等待狀態(tài)。然后，從機釋放SDA線，以允許主機產(chǎn)生終止信號。S表示起始信號，P表示終止信號。源程序見附錄三。通常掃描間隔時間為1～2ms，如果間隔太大，顯示就會有“閃”的感覺。不管有沒有鍵入操作，CPU總要在一定的時間內(nèi)進行掃描，這對于單片機控制系統(tǒng)是很不利的。在程序中，可以給單片機的I/O口RC2輸出高電平，+5V電源通過電阻使三極管導通，則繼電器處于吸合狀態(tài)；若給單片機的RC2口輸出低電平的話，相應(yīng)的三極管的基極就會被拉低到0V左右，使三極管截止，則繼電器就會斷電釋放。然后，可以直接應(yīng)用一些編輯或仿真軟件進行軟件調(diào)試，比如單片機PIC16F72單片機編輯軟件MPLAB IDE。然后，要準備好調(diào)試的工具。4位一體共陰8段數(shù)碼管的引腳，在焊接是也要避免管腳之間的短路，所以在上電以前必須先排查電路。該晶振體型比較小，在焊接時要注意不要將晶振引腳弄斷。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，社會的進步，生產(chǎn)生活對時鐘的需求越來越大，對時鐘的體型、功能的要求也各有不同。在熟練使用PIC16F72單片機之后，才開始本設(shè)計功能模塊的實現(xiàn)。 const uchar table[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F}。 TRISB5=1。 TRISA=0X00。//TMR1預分頻系數(shù)為1:2，內(nèi)部延時，開始工作 TMR1IE=1。 RC1=0。 ff++。(shi==q)amp。 } else { RC2=0。c0。b0。 n=table[shi1]。 CLK=1。 flag=1。j++) { CLK=0。 flag=0。 wela3=0。 STB=1。 CLK=1。 flag1=2。 if(namp。 flag1=0。 }/*1302寫入數(shù)據(jù)*/void write1302(uchar add,uchar date)