【文章內(nèi)容簡介】 1602 的價格要 15元左右，比數(shù)碼管貴很多。 方案三：功能強大、可以顯示中文文字的 LCD12864 液晶顯示器，其價格貴，體積大，控制比數(shù)碼管稍微復(fù)雜點，但是使用也是很方便的。在控制使用上，需要 8根數(shù)據(jù)線和 3根控制線，其余的 PSB、 RST 和 BLA直接與 VCC相連接。但是在本設(shè)計中使用它的性價比不高，體積大，占用覆銅板面積大，而且笨拙。 綜上所述，在 LCD液晶顯示模塊上，選擇方案一中的 LED數(shù)碼管作為本設(shè)計的顯示模塊。顯示時間 年、月、日、周、日、時、分、秒 。 基于 DS1302 的數(shù)字鐘設(shè)計 鍵盤模塊選擇 方案一：采用普通四位按鍵模式，通過點陣顯示器索顯示的信息對系統(tǒng)進行控制，方便快捷，易于實現(xiàn)。 方案二：采用 44 矩陣鍵盤，其優(yōu)點是按鍵數(shù)目較多，方便數(shù)據(jù)輸入，但需要單片機對其進行動態(tài)掃描，耗電量較高，編程較難。 考慮到本系統(tǒng)輸入信息較少，我們選用普通四位鍵盤作為本系統(tǒng)鍵盤模塊。 方案一：采用三節(jié) ，價格便宜，方便易購，但它穩(wěn)定性不高。 方案二：采用 L7805 穩(wěn)壓電路，該電路具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價格低廉等優(yōu)點。 考慮到本系統(tǒng)采用的主控芯片 STC89C52 單片機， 其工作電壓范圍相對較窄，為 ～ 時鐘芯片 DS1302 有 很寬 的工作電壓范圍，其工作電壓為 ～ ,三節(jié) ,不穩(wěn)定，無法長時間提空穩(wěn)定電壓，所以我們選擇 L7805 穩(wěn) 壓電路作為本系統(tǒng)的電源模塊。 最終選擇方案 經(jīng)過方案比較和論證，選擇 STC89C52 作為主控芯片，時鐘芯片選擇 DS1302，顯示模塊用 LED數(shù)碼管，用四個獨立式鍵盤 ,L7805 穩(wěn)壓模塊。最后選擇的方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 23 所示： 主控芯片S T C 8 9 C 5 2按 鍵 模 塊時 鐘 模 塊電 源 模 塊顯 示 模 塊音 響 模 塊晶 振電 源 指 示 圖 23 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計說明書 第 3 章 基于 DS1302 的數(shù)字鐘設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計 該設(shè)計的硬件電路由主控部分 (單片機 STC89C52)、時鐘部分（實時時鐘芯片 DS1302）、顯示部分（ LED 數(shù)碼管）、按鍵部分（獨立式鍵盤）、音響部分（直流蜂鳴器）、電源部分（ L7805穩(wěn)壓芯片） 6 個部分組成。各部分之間相互協(xié)作，構(gòu)成一個統(tǒng)一的有機整體，實現(xiàn)數(shù)字時鐘的功能。各部分的硬件電路設(shè)計如下： STC89C52 單片機 STC89C52 單片機 STC89C52 單片機是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（ FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能 COMOS8 的微處理器，俗稱單片機。該 器件采用 CMOS 工藝和高密度、非易失性存儲器（ NURAM）技術(shù)制造， ，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51 指令集和輸 出管腳相兼容。 STC89C52 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器 允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程 。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 STC89C52 是一種高效微控制器， STC89C52 是它的一種精簡版本。 STC89C52 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案 ,可提供許多高性價比的應(yīng)用場介，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 STC89C52 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，STC89C52 設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下， CPU暫停工作，而 RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具 有 PDIP、 TQFP 和 PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 STC89C52 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD和 TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。 （ 1）時鐘電路及其產(chǎn)生 基于 DS1302 的數(shù)字鐘設(shè)計 時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。本設(shè)計采用內(nèi)部方式的產(chǎn)生方式，及外部由 DS1302產(chǎn)生。 內(nèi)部方式的時鐘電路如圖 311 所示，在 RXD和 TXD引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率的范圍通常是在 ～ 12MHz 之間選擇，晶振的 頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率也就越高，單片機運行速度越快。電容值通常在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。 12JZ130PC230PC1 XTAL2XTAL1 圖 311內(nèi)部時鐘電路圖 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出， XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入， XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振 蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 （ 2）復(fù)位信號及其產(chǎn)生 復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機從 0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù) 24 個振蕩周期 (即二個機器周期 )以上。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過 4us 才能完成復(fù)位操作。 整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。本設(shè)計用 X25045 產(chǎn)生復(fù)位信號，復(fù)位信號 (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。 信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計說明書 STC89C52 引腳介紹 STC89C52 單片機管腳圖如圖 312 所示，其主要引腳如下： VCCP00P01P02P03P04P05P06P07EA/VPALE/PPSENP27P26P25P24P23P22P21P20P10P11P12P13P14P15P16P17RESETRXD/P30TXD/P31INT0/P32INT1/P33T0/P34T1/P35WR/P36RDP/P37X2X1GND910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221STC89C5212345678 圖 312 STC89C52引腳圖 (1)主電源引腳（ 2 根）： VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V電源； GND(Pin20)：接地線； (2)外接晶振引腳（ 2 根）： XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端； XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端； (3)控制引腳（ 4 根）： RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位； ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號； PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號； EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序 存儲器讀指令； (4)可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根）： STC89C52 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O口，分別位 P0、 P P P3 口，每個口有 8 位（ 8根引腳），共 32 根； PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ； P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ； 基于 DS1302 的數(shù)字鐘設(shè)計 P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ； P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 。 時鐘芯片 DS1302 DS1302 簡介 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘日歷芯片，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)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小于 31 天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達 ～ 。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。有主電源和備份電源雙引腳，而且備 份電源可由大容量電容（＞ 1F）來替代。需要強調(diào)的是， DS1302 需要使用 的晶振。 DS1302 管腳說明 DS1302 為 8 管腳封裝， 各引腳功能如表 322 所示， 其引腳圖如圖 322 所示 ： 表 322 DS1302 的引腳功能 引腳 名稱 功能描述 1 Vcc1 電源引腳 2 X1 3 X2 4 GND 地 5 RST 復(fù)位引腳 6 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 7 SCLK 串行時鐘 8 Vcc2 電源引腳 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itleN um be r R e vis ionS iz eBD a te : 9 Jun 20 08 S he e t of F ile : C :\D oc um e nt s a nd S e tting s \A dm ini str a tor \桌面 \常亮畢業(yè)設(shè)計 \電路圖 \多功能電子時鐘畢業(yè)設(shè)計電路圖 .ddbD r a w n B y :V C C 11X12X23G N D4V C C 2 8S C L K 7I /O 6R S T 5D S13 02 圖 322 DS1302芯片引腳圖 信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計說明書 DS1302 讀寫和控制說明 DS