【文章內(nèi)容簡介】 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(yùn)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)的傳送手段。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(jìn)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)。上電運(yùn)行時，在VCC 之前， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )，后面有詳細(xì)說明。 SCLK 為時鐘輸入端。 下圖為 DS1302 的引腳功能圖： 圖 24 DS1302引腳說明 DS1302 的控制字 DS1302 的控制字如 表 21 所示。控制字節(jié)的最高有效位 (位 7)必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中，位 6 如果為 0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM數(shù)據(jù) 。位 5 至位 1 指示操作單元的地址 。最低有效位 (位0)如為 0 表示要進(jìn)行寫操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 華中科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 表 21 DS1302 的控制字 1 RAM CK A4 A3 A2 A1 A0 RAM K 數(shù)據(jù)輸入輸出 (I/O) 在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位到高位 7。 DS1302 的寄存器 DS1302 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 ,其日歷、時間寄存器及其控制字見表 21。 此外， DS1302 還有年份寄存器、控制 寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫 )、FFH(讀 )。 時鐘電路設(shè)計(jì) 圖 25 DS1302時鐘電路 DS1302 存在時鐘精度不高，易受環(huán) 境影響，出現(xiàn)時鐘混亂等缺點(diǎn)。 DS1302可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果的分析及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找具有重要意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時采樣或定時采樣，沒有具體的時間記錄，因此，只能記錄數(shù)據(jù)而無法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時華中科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 間；若采用單片機(jī)計(jì)時，一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源，而且，某些測控系統(tǒng)可能不允許。但是，如果在系統(tǒng)中采用時鐘芯片 DS1302，則能很好 地解決這個問題。 顯示電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)采用數(shù)字屏作為顯示器件，實(shí)現(xiàn)時間、日期、溫度的選擇。其中 P0口用于驅(qū)動 6 個數(shù)碼管的段碼輸入端， P1 口通過同向驅(qū)動器用來驅(qū)動 6 個數(shù)碼管的位選端。另外，有四個 LED 燈通過 指示當(dāng)前系統(tǒng)時鐘電路的工作狀態(tài)。 圖 26 單片機(jī)顯示電路 鍵盤電路設(shè)計(jì) 鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用中常用的一種輸入器件，鍵盤的按鍵有觸點(diǎn)式和非觸點(diǎn)式之分，按接口原理有編碼鍵盤和非編碼鍵盤之分。編碼鍵盤主要用硬件來實(shí)現(xiàn)對按鍵的識別，非編碼器件是由軟件來實(shí)現(xiàn)鍵盤的定義和識別。常用的按 鍵一般分為觸點(diǎn)式按鍵，根據(jù)按鍵所連接的單片機(jī)引腳的電平高低來判斷其是否按下。按功能分，獨(dú)立按鍵每一路按鍵就占用單片機(jī)的一個控制引腳，單片機(jī)直接獲取其信息：矩形按鍵將按鍵排成由行和列組成的行列式，通過確認(rèn)按鍵的行號和列號來確定每一路按鍵。 本設(shè)計(jì)按鍵電路圖如下，由單片機(jī)的 P1 口控制按鍵電路。本設(shè)計(jì)中按鍵用于設(shè)定定時時間，打鈴時間間隔。所以需 8 路按鍵即可實(shí)現(xiàn)所需功能，采用獨(dú)立式按鍵即可。實(shí)驗(yàn)中按鍵 0 代表時間設(shè)置，按鍵 1 代表取消鬧鈴設(shè)置，按鍵 2代表左移設(shè)置以便進(jìn)行上一位時間設(shè)置，按鍵 3 代表增加時間數(shù)字，按鍵 4 代表減小時間數(shù)字，按鍵 5 代表右移設(shè)置以便進(jìn)行上一位時間設(shè)置，按鍵 6 代表取消以上所有正在進(jìn)行的設(shè)置，恢復(fù)原位，按鍵 7 代表確定以上設(shè)置。 華中科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 27 單片機(jī)鍵盤設(shè)計(jì) 打鈴電路設(shè)計(jì) 打鈴電路一般用聲音或音樂作為提醒，本設(shè)計(jì)選用蜂鳴器和燈實(shí)現(xiàn)聲光雙重打鈴功能，電路如圖，打鈴時間到時，單片機(jī) 引腳置高， NPN 型三極管2N2222A 導(dǎo)通，使上面開關(guān)吸合，繼電器導(dǎo)通， 220V電壓進(jìn)入，電鈴響。開關(guān)斷開，繼電器不導(dǎo)通， 220V電壓無法進(jìn)入，電鈴不響。 圖 28 單片機(jī)打鈴電路 華中科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 存儲器 圖 29 儲存器電路 存儲器用于存儲設(shè)計(jì)時間、日期、以及溫度等。 I2C 全稱為芯片間總線，是目前使用廣泛的芯片間串行擴(kuò)展總線。串行總線只有兩條信號線，一條是數(shù)據(jù)線 SDA，另一條是時鐘線 SCL。 SDA 和 SCL 是雙向的， I2C 總線上各器件的數(shù)據(jù)線都接到 SDA 線上，各器件的時鐘線均接到 SCL線上。帶有 I2C總線接口的單片機(jī)可直接與具有 I2C總線接口的各種擴(kuò)展器件（如存儲器、 I/O 芯片、 A/D、 D/A、鍵盤、顯示器、日歷 /時鐘）連接。由于 I2C 總線采用純軟件的尋址方法，無需片選的連接，這樣就大大簡化了總線數(shù)量 。 I2C串行總線的運(yùn)行由主器件控制。主器件是指啟動數(shù)據(jù)的發(fā)送（發(fā)出起始信號）、發(fā)出時鐘信號、傳送結(jié)束時發(fā)出終止信號的器件，通常由單片機(jī)來擔(dān)當(dāng)。從器件可以是存儲器、 LED 或 LCD 驅(qū)動器、 A/D 或 D/A 轉(zhuǎn)換器、時鐘 /日歷器件等，從器件必須帶有 I2C 串行總線接口。 當(dāng) I2C 總線空閑時， SDA 和 SCL 兩條線均為高電平。由于連接到總線上器件的輸出級必須是漏極或集電極開路的，只要有一個器件任意時刻輸出低電平，都將時總線上的信號變低，即各器件的 SDA 及 SCL 都是“線與”的關(guān)系。由于各器件輸出端為漏極開路，故必須通過上拉電 阻接正電源，以保證 SDA 和 SCL在空閑時被上拉為高電平。 SCL 線上的時鐘信號對 SDA 線上的時鐘信號對 SDA線上的歌器件間的數(shù)據(jù)傳輸起同步控制作用。 SDA 線上的數(shù)據(jù)起始、終止及數(shù)據(jù)的有效性均要根據(jù) SCL 線上的時鐘信號來判斷。 在標(biāo)準(zhǔn)的 I2C 普通模式下，數(shù)據(jù)的傳輸速率為 100kbit/s,高速模式下可達(dá)400bit/s。總線上擴(kuò)展的器件數(shù)量不是由電流負(fù)載決定的，而是由電容負(fù)載確定華中科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 的。 I2C 總線上的每個器件的接口都有一定的等效電容，連接的器件越多，電容值就越大，這會造成信號傳輸?shù)难訒r?？偩€上允許的器件數(shù)以器件的電 容量不超過 400pF 為宜，據(jù)此可計(jì)算出總線長度及連接器件的數(shù)量。每個連到 I2C 總線上的器件都有一個唯一的地址，擴(kuò)展器件時也要受到器件地址數(shù)目的限制。 溫度顯示電路 DSl820數(shù)字溫度計(jì)提供 9位 (二進(jìn)制 )溫度讀數(shù)指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入 DSl820 或從 DSl820 送出因此從主機(jī) CPU 到 DSl820 僅需一條線 (和地線 )DSl820 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源因?yàn)槊恳粋€ DSl820在出廠時已經(jīng)給定了唯一的序號因此任意多個 DSl820 可以存放在同一條單線總線上這允許在許多不 同的地方放置溫度敏感器件 DSl820 的測量范圍從 55 到+125 增量值為 可在 ls(典型值 )內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。 圖 210 單片機(jī)溫度顯示設(shè)計(jì) 華中科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)流程圖 N Y 圖 31 軟件設(shè)計(jì)流程圖 定時器 1初始化， 1302 初始化，隨后讀取 1302 的時間或日期。鍵盤掃描是對已知程序的掃描與認(rèn)可。讀取已知信息之后就要判斷時間是否與設(shè)定要求打鈴時間一致，如果一致則進(jìn)行上述后續(xù)步驟， P3口驅(qū)動，三極管 2N222A 導(dǎo)通即驅(qū)動繼電器導(dǎo)通。如果時間不一致直接跳步進(jìn)行無限的循環(huán)，直到時間與設(shè)定打鈴時間一致打鈴為止。 讀取 DS1302 時間程序設(shè)計(jì) DS1302 的寄存器 有關(guān)日歷、時間的寄存器共有 12 個，其中有 7 個寄存器（讀時 81H～ 8DH，寫時 80H～ 8CH），存放的數(shù)據(jù)格式為 BCD 碼形式。 P3 口驅(qū)動 驅(qū)動繼電器導(dǎo)通 開始 初始化 讀取 DS1302 的 時間 /日期 鍵盤掃描 讀取 24C02 信息 判斷時間是否一致？ 華中科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 小時寄存器（ 85H、 84H）的位 7 用于定義 DS1302 是運(yùn)行于 12 小時模式還是 24 小時模式。當(dāng)為高時，選擇 12 小時模式。在 12 小時模式時，位 5 是，當(dāng)為 1 時，表示 PM。在 24 小時模式時，位 5 是第二個 10 小時位。 秒寄存器（ 81H、 80H）的位 7 定義為時鐘暫停標(biāo)志（ CH）。當(dāng)該位置為 1時，時鐘振蕩器停止， DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為 0 時，時鐘開始運(yùn)行。 控制寄存器（ 8FH、 8EH）的位 7 是寫保護(hù)位（ WP），其它 7 位均置為 0。在任何的對時鐘和 RAM 的寫操作之前， WP 位必須為 0。當(dāng) WP 位為 1 時，寫保護(hù)位防止對任一寄存器的寫操作。 DS1302 的工作原理 DS1302 工作時為了對任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳（ RST）置為高電平且將 8 位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù) 據(jù)在時鐘（ SCLK）的上升沿串行輸入，前 8 位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作時輸出數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為 8+8（ 8 位地址 +8 位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為 8 加最多可達(dá) 248 的數(shù)據(jù)。 DS1302 的寄存器和控制命令 對 DS1302 的操作就是對其內(nèi)部寄存器的操作， DS1302 內(nèi)部共有 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。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與 RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器以外的寄存器。 表 31 日歷、時間寄存器及控制字 7 6 5 4 3 2 1 0 寄存器名稱 1 RAM/C K A4 A3 A2 A1 A0 RD/W 秒寄存器 1 0 0 0 0 0 0 分寄存器 1 0 0 0 0 0 1 小時寄存器 1 0 0 0 0 1 0 日寄存器 1 0 0 0 0 1 1 月寄存器 1 0 0 0 1 0 0 星期寄存器 1 0 0 0 1 0 1 年寄存器 1 0 0 0 1 1 0 寫保護(hù)寄存器 1 0 0 0 1 1 1 慢充電寄存器 1 0 0 1 0 0 0 時鐘突發(fā)寄存器 1 0 1 1 1 1 1 最后一位 RD/W 為 “0”時表示進(jìn)行寫操作，為 “1”時表示讀操作。 華中科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 DS1302 內(nèi)部的 RAM 分為兩類，一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 COH~FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的 RAM，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH（ 寫）、 FFH（讀）。 現(xiàn)在已經(jīng)知道了控制寄存器和 RAM 的邏輯地址，接著就需要知道如何通過外部接口來訪問這些資源。單片機(jī)是通過簡單的同步串行通訊與 DS1302通訊的，每次通訊都必須由單片機(jī)發(fā)起，無論是讀還是寫操作，單片機(jī)都必須先向