【正文】 19 五、總結(jié) 20 附錄Ⅰ： DS1302 時鐘芯片的工作原理和使用方法 22 附錄Ⅱ：如何利用軟件減小的計時誤差 25 2 一、引言 編寫目的 為了進一步熟悉 51 單片機的編程以及學習數(shù)字鐘的相關(guān)設(shè)計方法，在老 師的指導下我們進行了本次數(shù)字鐘的設(shè)計。 三、數(shù)字鐘軟件和硬件設(shè)計 硬件電路設(shè)計 數(shù)字鐘的電路主要有電源模塊、顯示模塊、按鍵模塊、復位電路模塊、時鐘芯片模塊、主控芯片 STC89C52 模塊和鬧鈴模塊等 7大模塊組成。 復位電路模塊 5 復位電路主要的功能是是整個系統(tǒng)初始化，在每次上電時系統(tǒng)自動初始化，如果在程序運行的過程中程序沒有響應或者需要進行一次初始化，這是可以通過按復位開關(guān)來實現(xiàn)需要的有效操作。實時時鐘 T_IO BIT 。時 用于暫存當前由 DS1302 讀的的時的數(shù)據(jù) SMJS DATA 55H 。顯示小時和分的間隔符 MOV SMJS,00H MOV SECOND,00H 。判斷當前為是否需要顯示分隔符 MOV P2,R3 MOV P0,LINE0 NEXTWEI:CJNE R3,02H,SEL_0 MOV P2,R3 MOV P0,LINE1 SEL_0:MOV P2,R3 。功能 :對當前由 ds1302 讀得的計數(shù)值進行轉(zhuǎn)換 (寄存器均已壓棧 ) JSZH: 。鬧鈴 MOV A,NLHOUR_0 CJNE A,HOUR,DU_1302_RET MOV A,NLMINUTE_0 CJNE A,MINUTE,DU_1302_RET MOV TEMP,01H ?？刂萍拇嫫? LCALL WRITEBYTE MOV B,80H。R4 OUTBIT1:MOV C,T_IO RRC A SETB T_CLK CLR T_CLK DJNZ R4,OUTBIT1 RET 。檢測當前有無校時或者對鬧鈴的操作 CJNE A,00H,COUNT_UP_NEXT AJMP COUNT_UP_RET 。返回 COUNT_UP_2_1: INC HOUR0 MOV R6,HOUR0 CJNE R6,0AH,COUNT_UP_NLRET MOV HOUR0,00H INC HOUR1 SJMP COUNT_UP_NLRET COUNT_UP_3:CJNE A,04H,COUNT_UP_RET 。鬧 分 MOV ZANCUN0,MIN0 MOV ZANCUN1,MIN1 ANL ZANCUN0,0FH ANL ZANCUN1,0FH MOV R5,A 。定義時 分分隔符 “ ” HOUR0 DATA 46H 。 通過對電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩種中斷觸發(fā)方式的比較，發(fā)現(xiàn)在按鍵時數(shù)碼管顯示閃動的原因是 :起初時，中斷觸發(fā)方式我選的是電平觸發(fā)方式。 在程序設(shè)計的過程中總體方案很簡單，我只需在一定時間內(nèi)讀取 DS1302 的計時值，省去了一大堆的計時程序。進一步學習了 51 單片機的編程技巧，尤其是單片機中斷的使用以及中斷優(yōu)先級的擴展方法，同時學會了時鐘芯片 DS1302，進一步了解了時鐘芯片的工作原理。 與 TTL 兼容（ Vcc=5V） 位 6 規(guī)定時鐘或 RAM，而位 0規(guī)定讀或?qū)憽? 如下對誤差來源進行詳細的分析 。 ...... CLR EA ；禁止所有中斷 CLR TR1 ；停止定時器 T1 MOV A， LOW (LOW 1000+7) ；期望數(shù)的低位字節(jié) ADD A， TL1 ；進行修正 MOV TL1， A ；重裝載低位字節(jié) MOV A， HIGH(HIGH 1000+7) ；對高位字節(jié)處理 ADDC A， TH1 MOV TH1， A SETB TR1 ；重啟動定時器 SETB EA ；重開中斷 ...... 適用范圍 ： 此方法適用于各種原因造成的定時誤差的情況，為通用 方法。 上述 5種方法誤差均不超過 1 個機器周期，其中方法 4 較為通用，適用于任何情況，但程序較長；方法 5 簡單，但必須注意滿足對應條件，才能使用 。 26 方法 1： 在定時器溢出中斷 得到響應時，停止定時器計數(shù)，讀出計數(shù)值 (反映了中斷響應的延遲時間 )，根據(jù)此計數(shù)值算出到下一次中斷時，需多長時間，由此來重裝載和啟動定時器。在此方式下，位 5為第二個 10小時位（ 20～23h）。位 5～ 1（ A4～ A0）指示操作單元的地址。 工作電流： 時 ,小于 300nA 其次，由于是第一次做 PCB，也根本沒考慮過線寬和布線的問題，整塊 PCB的電源線、地線都很細，焊盤也比較小，布線也全部由自動布線完成。如何在 匯編編程的情況下如何使用 還未解決。 問題三 ：在程序設(shè)計完成后，在開發(fā)板和自己刻的 PCB 板上時發(fā)現(xiàn)再有按鍵按下的情況下，數(shù)碼管所顯示時間有閃動。定義秒顯示的個位 LINE0 DATA 42H ?；謴?A 的計數(shù)值 SJMP HECHENG_RET HECHENG_2: CJNE A,03H,HECHENG_3 。鬧鈴 時 CLR ET1 。顯示分和秒的間隔符 MOV LINE1,40H 。R4 INBIT1:MOV A,B RRC A MOV B,A SETB T_IO 。寫秒 /時 /分地址 。每 300ms 讀一次 ds1302 的計數(shù)值，避免在 ds1302 定時一秒 。R1 加一，使當前計數(shù)位后移一位 DEC R3 。R6 壓棧 MOV R6,TEMP CJNE R6,01H,XIANSHI_1 。鬧鈴發(fā)生標志位初始化為 0，表示沒有鬧鈴的發(fā)生 MOV NLJS,00H 。定義時顯示十位 。功能選擇操作入口 ORG 000BH AJMP DELAY_10MS 。鑒于 LED 7 段數(shù)碼管成本低，也比較容易實現(xiàn)的特點，最終確定使用共陰極數(shù)碼管來顯示。 參考資料 【 1】 8051系列單片機 C 程序設(shè)計完全手冊 求是科技 編著 人民郵電出版社 2020 【 2】 51單片機應用從零開始 楊欣 編著 清華大學出版社 2020 【 3】單片機原理及接口技術(shù) (第三版 ) 李朝青 編著 北京航空航天大學出版社 2020 【 4】 51單片機 C語言教程 郭天祥 編著 電子工業(yè)出版 社 2020 3 二、總體設(shè)計 此數(shù)字鐘利用單片機 STC89C52 和時鐘芯片 DS1302 設(shè)計完成。 二十一世紀的今天，最具代表性的計時產(chǎn)品就是電子萬年歷，它是近代世界鐘表業(yè)界的第三次革命。 S3 用來控制鬧鈴的開或者關(guān)，在任意時間只要按下此鍵即可打開（或關(guān)閉）鬧鈴，在按鍵一次就可以關(guān)閉（或打開）鬧鈴。 DS1302 的工作原理及使用方法見附錄Ⅰ。定義秒顯示的個位 SEC1 DATA 41H 。用于校時和對鬧鈴時對秒的顯示值清零 NLHOUR_0 DATA 60H 。設(shè)置定時器 T0 中斷位高優(yōu)先級 SETB PX1 。3 SJMP SEL_10 SEL_4: CJNE A,04H,SEL_5 MOV P0,66H 。由 ds1302 讀得的數(shù)據(jù)存放首地址 LOOP_1:MOV A,R0 ANL A,0FH MOV R1,A 12 INC R1 MOV A,R0 ANL A,0F0H SWAP A MOV R1,A INC R1 INC R1 。A 斷點保護 MOV A,R1 PUSH ACC CLR T_RST CLR T_CLK SETB T_RST MOV B,8EH 。R0 MOV R7,03H 。檢測按鍵是否彈起 SETB EX1 。返回 COUNT_UP_0_1: MOV R6,HOUR0 CJNE R6,0AH,COUNT_UP_RET 16 MOV HOUR0,00H INC HOUR1 AJMP COUNT_UP_RET 。功能 :將當前時，分的高低顯示計數(shù)值分別合成為 HOUR,MINUTE,對校時時 ds1302 重新寫入數(shù)據(jù)做準備 HECHENG: 。 MOV TEMP,00H MOV NLJS,00H MOV TH0,0D1H 。由此首先說明程序沒有問題，可能是做的電路板有問題，為了找到問題的根源所在，從開發(fā)板上引出了時鐘芯片的輸出信號接至自己做的電路板，發(fā)現(xiàn)電路板能正常工作。鬧鈴響完后蜂鳴器蜂鳴器仍然有很小的嘟嘟聲，說明此時有干擾脈沖通過蜂鳴器。雖然上一學期學習了 Protell 99SE 但只是純理論性的學習了如何繪制 PCB 板。 DS1302 是由 DS1202 改進而來， 增加了以下的特性：雙電源管腳用于主電源和備份電源供應， Vcc1 為可編程涓流充電電源，附加七個字節(jié)存儲器。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為 8+8，在多字節(jié)方式下為 8+字節(jié)數(shù)，最大可達 248 字節(jié)數(shù)。 表 1 DS1302 控制字 24 DS1302 共有 12 個 寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。 另外 ,由于系統(tǒng)每次調(diào)用中斷處理程序所執(zhí)行的操作都是相同的 ,也就是說 ,系統(tǒng)每次定時的時間誤差應該是一個常數(shù) 。為此，程序段開頭為重裝載值加 4，若有溢出進位，則可提前發(fā)生，其中 2個機器周期是考慮到為 TL1 重裝載占用的時間。若類似方法27 1，在程序段開頭和結(jié)尾分別加上禁止所有中斷 (CLR EA)和開中斷 (SETB EA)指令，則將適用于所有情況。單中斷系統(tǒng)中的中斷響應時 間為 3～ 8個