【文章內(nèi)容簡介】 32 圖 32 DS1302 引腳圖 DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1+ 時， Vcc2給 DS1302 供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時， DS1302 由 Vcc1 供電。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。 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 。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入 移位寄存器 ；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的方法。當(dāng) RST 為高電平時，所有的 數(shù)據(jù)傳送 被初始化，允許對 DS1302 進行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會終止此次 數(shù)據(jù)傳送 ， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 DS1302 電路設(shè)計 本設(shè)計要求在不進行倒計時的時候可以顯示一天的時間，所以采用的時鐘芯片 DS1302 為核心來實現(xiàn)這個問題， DS1302 的 X X2 端口連接一個 的晶振， Vcc Vcc2 連接電源，串行數(shù)據(jù) I\O 端口連接單片機的 引腳，串行時鐘 SCLK 端口連接單片機的 引腳，復(fù)位 RST端口連 接單片機的 引腳。電路圖 33： 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 圖 33 DS1302 電路設(shè)計 時鐘電路設(shè)計 時鐘電路對單片機是不可缺的，單片機的每個功能都要以時鐘電路為基礎(chǔ)工作。單片機內(nèi)部自帶一個時鐘電路，外部接入定時控制元件即可構(gòu)成一個穩(wěn)定的自己振蕩器。其中機器周期共有 12個振蕩脈沖周期，因此，機器周期是時鐘周期的 12 倍。本實驗使用的晶振是 12MHz，則時鐘周期為（ 1/12） us，機器周期為 1us。兩個端口分別連在單片機 XLAL XLAL2 引腳上實驗圖 34： 圖 34 時鐘電路 時鐘復(fù)位電路 復(fù)位操作有上電自動復(fù) 位、按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式，本次實驗用的是按鍵電平復(fù)位，利用電容的充放電公式來選擇所需的電容、電阻，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時間大于 2個機器周期。電路圖 34： 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 圖 35 復(fù)位電路設(shè)計 鍵盤模塊 本設(shè)計要用數(shù)碼管顯示當(dāng)前時間和倒計時時間，這就需要由鍵盤來設(shè)定，鍵盤分為獨立連接式和矩陣式，本實驗采用五個獨立的鍵盤設(shè)計，連在單片機的 P3 口，第一個按鍵控制工作模式的選擇，系統(tǒng)通電后顯示當(dāng)前時間，按下則顯示倒計時狀態(tài)，第二個按鍵為設(shè)置模式選擇，不管是倒計時還是顯示時間都能對當(dāng)前的時間進行設(shè)置，第 三、四個按鍵主要是對時、分、秒進行加減，第五個按鍵主要的功能是啟動和停止倒計時。電路設(shè)計如圖 35： 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 36 鍵盤模塊設(shè)計 顯示模塊 LED 數(shù)碼管介紹 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本元件是發(fā)光二極管。 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 37 LED 數(shù)碼管 數(shù)碼管的分類 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“ 8”可分為 1 位、 2位、 4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。 數(shù)碼管的驅(qū)動方式 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字 ，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5 8＝ 40根 I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個 89S521 單片機可用的 I/O 端口才 32個呢：），實際應(yīng)用時必須增北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接 口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū) 動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(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 端口，而且功耗更低。 LED 數(shù)碼管電路設(shè)計 本設(shè)計主要采用 8 位 LED 數(shù)碼管顯示，與單片機的 I\O 口連接，但是單片機的 I\O 口電流有限，只有幾毫安，但是數(shù)碼管的驅(qū)動電流要幾十毫安到幾百毫安，所以在實驗中選擇了單片機74LS245 和單片機 74LS138 進行 驅(qū)動和段選。 單 片機 74LS245 介紹和電路設(shè)計 74LS245 是我們常用的芯片，用來驅(qū)動 led 或者其他的設(shè)備，它是 8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù) ， 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 當(dāng) 單片機 AT89SC52單片機的 P0口總線負載達到或超過 P0最大負載能力時，必須接入 74LS245等總線驅(qū)動器。當(dāng)片選端 /CE 低電平有效時， DIR=“0” ，信號由 B 向 A 傳輸；（接收） DIR=“1” ，信號由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng) CE為高電平時， A、 B均為高阻態(tài)。由于 P2 口始終輸出地址的高8位，接口時 74LS245 的三態(tài)控制端 1G 和 2G接地， P2 口與驅(qū)動器輸入線對應(yīng)相連。 P0 口與 74LS245輸入端相連 ,E 端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。 8051 的 /RD 和 /PSEN 相與后接 DIR，使得 RD 且 PSEN 有效時， 74LS245 輸入（ ←D1 ），其它時間處于輸出（ →D1 ）。 通過單片機 74LS245 來擴大電流輸出來給數(shù)碼管進行驅(qū)動，電路設(shè)計如圖 37： 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 38 74LS245 電路設(shè)計 譯碼器 74LS138 介紹和電路設(shè)計 74LS138為 3線到 8線譯碼器，共有 54LS138 和 74LS138兩種線路結(jié)構(gòu)模式。 當(dāng)一個選通端（ E1）為高電平，另兩個選通端（ (/E2))和 /(E3)）為低電平時，可將地址端（ A0、 A A2）的二進制編碼在 Y0至 Y7 對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如： A2A1A0=110 時，則 Y6輸出端輸出低電平信號。利用 E E2和 E3 可級聯(lián)擴展成 24 線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成 32 線譯碼器。若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時， 74LS138 還可作數(shù)據(jù)分配器?？捎迷?8086 的譯碼電路中，擴展內(nèi)存。 因為本設(shè)計采用的 8位數(shù)碼管為共陰極數(shù)碼管，單片機 74LS138 的 I\O 口輸出是低電平，所以單片機和數(shù)碼管可以配合在一起使用，來完成數(shù)碼管的段選。它的電路設(shè)計如圖 37： 圖 39 單片機 74LS138 電路設(shè)計 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 報警模塊 本設(shè)計在倒計時時間到的時候為了提醒用戶而采用的聲光報警，電路主要有一個蜂鳴器、一個三極管組成，在倒計時完成時通過控制端口 給三極管送入低電平使其導(dǎo)通，報警器報警，指示燈點亮。如圖 36： 圖 310 聲光報警電路設(shè)計 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 第 4章 軟件程序設(shè)計 Keil 軟件介紹 圖 41 Keil 軟件 2020 年 2 月發(fā)布 Keil uVision4， Keil uVision4 引入靈活的窗口管理系統(tǒng)，使開發(fā)人員能夠使用多臺監(jiān)視器。新的用戶界面可以更好地利用屏幕空間和更有效地組織多個窗口，提供一個整潔，高效的環(huán)境來開發(fā)應(yīng)用程序。新版本支持更多最新的 ARM 芯片，還添加了一些其他新功能。 2020年 3月 ARM公司發(fā)布最新集成開發(fā)環(huán)境 RealView MDK開發(fā)工具中集成了最新版本的 Keil uVision4，其編譯器、調(diào)試工具實現(xiàn)與 ARM 器件的最完美匹配。 最新的 Keil uVision4 IDE，旨在提高開發(fā)人員的生產(chǎn)力，實現(xiàn)更快，更有效的程序開發(fā)。uVision4 引入了靈活的窗口管理系統(tǒng)，能夠拖放到視圖內(nèi)的任何地方，包括支持多顯示器窗口。uVision4 在 μVision3 IDE 的基礎(chǔ)上，增加了更多大眾化的功能。 多顯示器和靈活的窗口管理系統(tǒng) 系統(tǒng)瀏覽器窗口的顯示設(shè)備外設(shè)寄存器信息調(diào)試還原視圖 ， 創(chuàng)建并保存多個調(diào)試窗口布局 ， 多項目工作區(qū)簡化與眾多的項目 軟件程序流程圖 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 圖 42 軟件流程圖 系統(tǒng)中設(shè)置了五個按鍵 ,當(dāng)程序掃描到“復(fù)位”鍵時 ,單片機重新讀入撥 碼盤數(shù)據(jù) ,意即新的一輪計時開始 ,當(dāng)程序掃描到“走”鍵時 ,若原計時停止 ,則啟動計時 ,否則無效 ,同樣 ,當(dāng)程序掃描到“停”鍵時 ,若原計時已啟動 ,則停止計時 ,否則無效。對于本系統(tǒng)來說 ,秒計時的準確性和主從機的通信的可靠性是程序的關(guān)鍵 ,以下分別對這兩個程序的設(shè)計進行描述。在硬件電路中因未設(shè)計硬件計時功能 ,秒的產(chǎn)生只有依靠軟件來完成。本系統(tǒng)中采用系統(tǒng)定時 P 計數(shù)器 T0 來產(chǎn)生。最大定時主程序開始 初始化變量 初始化定時器 顯示子函數(shù) 鍵盤子函數(shù) 判斷鍵盤是否按下 報警器報警、指示燈閃亮 中斷 1 啟動 \停止倒計時 中斷 2 定時器中斷 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 時間計算方法如下 :TMAX = 216 12foscs ,其中 fosc 為系統(tǒng)時鐘頻率 ,本系統(tǒng)中的時鐘頻率為1110592MHz , 經(jīng) 計算 TMAX 為 7111ms ,為了計算的方便 ,取 TMAX = 50ms ,軟件計數(shù)至 20 次為 1s。 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 第 5章 系統(tǒng)調(diào)試 本次倒計時定時器設(shè)計包括硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計，軟件主要是通過 C 語言進行編程， 將程序編輯編譯完成后，將生成的 hex 文件通過串口下載軟件下載到 STC89C52 單片機芯片中去。通過 Proteus 軟件進行仿真，實驗過程中仿真可以正常運行，但是總是比現(xiàn)實顯示的時間慢，而且報