【正文】 圖 33 復(fù)位電路圖 時(shí)鐘電路 DS1302 芯片介紹 低功耗時(shí)鐘芯片 DS1302 可以對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。可選的慢速充電（至 VCC1）的能力。只有在SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 圖 344數(shù)據(jù)讀 寫(xiě)程序 DS1302 共有 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，其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見(jiàn)表 345，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作。 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 16 K1S W P BK2S W P BK3S W P BK4S W P BR51KR61KR71KR81KV C CP 1. 0P 1. 1P 1. 2P 1. 3 圖 35 鍵盤(pán)電路 各按鍵對(duì)應(yīng)的功能如下： （ 1） K1 鍵為功能移位鍵，依據(jù)按下的次數(shù)對(duì)應(yīng)選中調(diào)節(jié)年、月、日、時(shí)、分、秒或者星期，具體在鍵盤(pán)子程序中詳細(xì)介紹。 74HC138 封裝如圖 361所示。兩個(gè)譯碼器的 16個(gè)輸出端分別接 16 個(gè)數(shù)碼管，用于 LED 的位選端。 K2 為加 1 鍵， K3 為減 1 鍵， K4 為總返回鍵，即在調(diào)時(shí)見(jiàn)時(shí)不用只有按下 K1 鍵值為 8 才返回，而通過(guò)按下 K4鍵即可返回。此時(shí)定時(shí)器采用定時(shí)中斷的工作方式，這樣可以充分利用 CPU 資源。 整體程序調(diào)試：即把各子程序整體連起來(lái)進(jìn)入到綜合電路調(diào)試，看是否能實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)的功能顯示。 步驟四：檢查芯片的邏輯關(guān)系是否出錯(cuò)。自己感覺(jué)本設(shè)計(jì)就在萬(wàn)年歷、時(shí)間牌等方面，具有現(xiàn)實(shí)實(shí)用價(jià)值。最好在電源與其余電路之間串接一個(gè)電流表。 本設(shè)計(jì)是在 Proteus 軟件和 Wava6000 軟件相結(jié)合調(diào)試的，完全用仿真軟件 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 26 在 PC 機(jī)上對(duì)目標(biāo)電路原理圖和程序進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)試。在串行時(shí)鐘的下降沿，DS1302 向 I/O 端口輸出一位數(shù)據(jù)， 8個(gè)串行時(shí)鐘脈沖就可以輸出一字節(jié)的數(shù)據(jù)。 當(dāng)有鍵按下時(shí)，調(diào)用 10ms 延時(shí)程序，再判斷是否有鍵按下無(wú)則返回，若有先調(diào)用顯示程序再判斷是否松開(kāi)，否則再轉(zhuǎn)到顯示程序，這樣避免了在按鍵松開(kāi)之前能正常顯示。 74573的引腳圖如下： 圖 362 74573 引腳圖 顯示電路設(shè)計(jì)： 本設(shè)計(jì)采用 16 個(gè)共陰極數(shù)碼管，其中 DS1DS4 顯示年， DS5DS6 顯示月，DS7DS8 顯示日， DS9DS10 顯示時(shí)， DS11DS12 顯示分， DS13DS14 顯示秒， DS15顯示星期， DS16 用于整點(diǎn)報(bào)時(shí)時(shí)的閃爍位。透過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè) LED 數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。閉合和釋放過(guò)程都要經(jīng)過(guò)一定的過(guò)程才能達(dá)到穩(wěn)定，這一過(guò)程是處于高、低電平之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱(chēng)為抖動(dòng)。必須按數(shù)據(jù)傳送的次序?qū)懽钕鹊?8個(gè)寄存器。在開(kāi)始 8個(gè)時(shí)鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后，另外的時(shí)鐘周期在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫(xiě)操作時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 ～ 電壓工作范圍； 在復(fù)位電路中提供復(fù)位信號(hào)，等到系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，再撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)。 方案二： 采用 DS1302 時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘， DS1302 芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪?進(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高 ,RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓 ～ 范圍內(nèi)， 時(shí)耗電小于 300nA. 從時(shí)間計(jì)時(shí)的精度以及提高單片機(jī)工作效率角度考慮，本設(shè)計(jì)采用方案二。 方案二： 采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合 ,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi) ,且價(jià)格也相對(duì)較高 ,所以也 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 8 不用此種作為顯示。怎樣讓時(shí)鐘更好的為人民服務(wù)，這就要求人們不斷設(shè)計(jì)出新型時(shí)鐘。 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 1 單片機(jī)原理與接口技術(shù) 課 程 設(shè) 計(jì) 成績(jī)?cè)u(píng)定表 設(shè)計(jì)課題 ： 基于 89C51 的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱(chēng) ： 電氣工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) ： 自動(dòng) F1106 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： 31630 設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 20201216～ 20201227 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 成績(jī) : 簽名： 年 月 日 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 2 單片機(jī)原理與接口技術(shù) 課 程 設(shè) 計(jì) 課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 基于 89C51 的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) ： 自動(dòng) F1106 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 20201216～ 20201227 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 3 單片機(jī)系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 題 目 基于 89C51 的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì) 課題性質(zhì) 工程設(shè)計(jì) 課題來(lái)源 自擬 指導(dǎo)教師 主要內(nèi)容 （參數(shù)） 利用 89C51 設(shè)計(jì)一種 數(shù)字電子鐘 ， 實(shí)現(xiàn)以下功能： 能夠準(zhǔn)確顯示年、月、日、秒、分、時(shí)及星期 ； 可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，完成準(zhǔn)確的校時(shí)； 達(dá)到整點(diǎn)時(shí)，蜂鳴器發(fā)出鈴聲報(bào)時(shí)； 任務(wù)要求 （進(jìn)度） 第 12 天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，完成數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)。 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，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)，用 LED顯示器代替顯示器代替 指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)，分，秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)和分的校對(duì)，片選的靈活性好。 方案三： LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示。 綜上各方案的論證與選取 ,本設(shè)計(jì)的最終方案為：以單片機(jī) AT89C51 為主控 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 9 制器，時(shí)間數(shù)據(jù)通過(guò)時(shí)鐘芯片 DS1302 來(lái)讀取，并通過(guò) LED 數(shù)碼管顯示出來(lái)，并用鍵盤(pán)來(lái)完成對(duì)當(dāng)前時(shí)間的調(diào)整。但是為了在復(fù)位按鍵穩(wěn)定的前提下，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)，以防在按鍵過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù) 位。 時(shí)耗電小于 300nA； 時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為 8加 8，在多字節(jié)方式下為 8加字節(jié)數(shù)，最大可達(dá) 248 字節(jié)數(shù)。但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫(xiě) RAM時(shí)，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫(xiě)所有 31 字節(jié)。抖動(dòng)持續(xù)時(shí)間的常長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般在 510ms 之間。在輪流顯示過(guò)程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 口，而且功耗更低。在顯示部分硬件電路設(shè)計(jì)中用兩個(gè)74573 分別驅(qū)動(dòng)前 8 個(gè)數(shù)碼管和后 8個(gè)數(shù)碼管，采用總線(xiàn)的連接方式，并在 74573與 LED 之間 加上限流電阻，阻值為 100 歐姆。其中 K1 鍵功能最多，通過(guò)判斷 K1鍵按下的次數(shù)來(lái)判斷是調(diào)時(shí)間還是定時(shí)，并對(duì)對(duì)應(yīng)的位 置閃爍。 日歷時(shí)鐘的讀寫(xiě)流程圖如下圖所示。調(diào)試過(guò)程中單片機(jī)相應(yīng)輸入端由通用鍵盤(pán)和鼠標(biāo)設(shè)定，運(yùn)行狀態(tài)、各寄存器狀態(tài)、端口狀態(tài)等都可以在指定的窗口 區(qū)域顯示出來(lái)，以確定程序運(yùn)行有無(wú)錯(cuò)誤。若接通后電流很大，必須立即切斷電源。當(dāng)然還有很多紕漏瑕疵，相信在以后的學(xué)習(xí)生涯中， 一定會(huì)逐步改善和完善相關(guān)功能，所以還需要繼續(xù)努力。通電檢查的主要目的是看系統(tǒng)是否存在短路或由元器件損壞、裝配錯(cuò)誤引起的電流異常。一般來(lái)說(shuō)，仿真軟件能為用戶(hù)輸入的程序指令糾錯(cuò)，包括書(shū)寫(xiě)格式、標(biāo)號(hào)未定義或多重定義、轉(zhuǎn)移地址溢出等錯(cuò)誤。閃爍功能也是本設(shè)計(jì)的一 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 24 個(gè)難點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用 8個(gè)位標(biāo)志位，其中一個(gè)標(biāo)志位通過(guò)用定時(shí)器 0 產(chǎn)生一個(gè)周期大約為每秒 ，使閃爍時(shí)效果達(dá)到最 好。當(dāng)判斷鍵值為 1 時(shí)則為調(diào)秒狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的秒低位閃爍，為2時(shí)為調(diào)分狀態(tài)并分閃爍，為 3時(shí)為調(diào)時(shí)狀態(tài)并時(shí)閃爍，為 4時(shí)為調(diào)日狀態(tài)并日閃爍，為 5時(shí)為調(diào)月?tīng)顟B(tài)并月閃爍，為 6時(shí)為調(diào)年?duì)顟B(tài)并年閃爍，為 7時(shí)為調(diào)星期狀態(tài)并星期閃爍。 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 19 P3 口的低 3位分別接兩個(gè) 74LS138 譯碼器的 A、 B、 C 端，用 、 分別接兩個(gè)譯碼器的使能端 E3。 6 號(hào)腳為使能端，為高電平時(shí)有效。因此本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立式按鍵，直接用 I/O 口線(xiàn)構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，每個(gè)按鍵占用一條 I/O 口線(xiàn) ，每個(gè)按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)產(chǎn)生互相影響。 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 14 數(shù)據(jù)讀寫(xiě)程序如圖 344 所示。上電運(yùn)行時(shí)，在 VCC = 之前， RST 腳必須保持低電平。簡(jiǎn)單的 3線(xiàn)接口； 圖 33 所示的 RC 復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能。圖 31是為單片機(jī)提供電壓的電源電路。該方式每一位都需要一個(gè) 8 位輸出口控制。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對(duì)時(shí)間精度要求不高的場(chǎng)合；二是用專(zhuān) 門(mén)的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對(duì)時(shí)間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時(shí)鐘芯片有：DS1302， DS12887， X1203 等都可以滿(mǎn)足高精度的要求。要求畫(huà)出電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。 用單片機(jī)來(lái)控制的小型家電產(chǎn)品具有便攜實(shí)用，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。 (6)當(dāng)年、月、日、時(shí)、分、秒高位為 0時(shí)做消隱處理，只顯示單個(gè)數(shù)字以 增強(qiáng)其可讀性。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大。復(fù)位電路的主要功能是使單片機(jī)進(jìn)行初始化，在初始化的過(guò)程中需要在復(fù)位引腳 RST上加大于 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平，使單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。用于高速數(shù)據(jù)暫存的 31 8 位 RAM； 單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 12 DS1302 數(shù)據(jù)操作原理： DS1302 在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把 RST 腳置為高電平，然后把 8 位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿被輸入。在時(shí)鐘 /日歷寄存器中的地址 9～ 31或 RAM 寄存器中的地址 31 不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。按鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)通過(guò)一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。 靜態(tài)顯示就是每一個(gè)顯示器各筆畫(huà)段都要獨(dú)占具有一個(gè)鎖存功能的輸出口線(xiàn)， CPU把要顯示的字形代碼送到輸出口上，就可以使顯示器上顯示所需的數(shù) 字或符號(hào)，此后，即使 CPU 不在去訪(fǎng)問(wèn)它，因?yàn)楦鞴P畫(huà)段借口具有鎖存功能，