【文章內(nèi)容簡介】 302。 此芯片采用的是串行通信方式，還可為掉電保護電源提供可編程的 充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 . 5V， DS1302 是 DS1202 的升級產(chǎn)品，與DS1202 兼容，但增加了主電源、后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。而且本系統(tǒng)采用的 DS1302 只需三根線即可與單片機進行通信，體積小，使用簡單，時鐘精度較高，滿足系統(tǒng)的要求，其主要特征見附錄一。可為掉電保護電源提供可編程的充電功能的時鐘芯片 DS1302 的引腳圖如圖 1 所示。 圖 1 DS1302引腳 DS1302 與單片機接口電路連接原理圖如圖 其中 Vcc2 外接 可充電的鋰電池，為 DS1302 的備用電源。 Vcc1 外接系統(tǒng)供電模塊的輸出穩(wěn)定電壓+5V，為 DS1302 的主電源。 DS1302 由 Vcc1 和 Vcc2 兩者中較大者供電。系統(tǒng)正常運行時， Vcc1 大于 Vcc2，因此由 Vcc1 給 DS1302 供電，在主電源關(guān)閉的情況下，則由 Vcc2 給 DS1302 供電，保持時鐘的連續(xù)運行。 Xl 和 X2 是振蕩源，外接 32. 768kHz 晶振。 RST 是復位 /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，與單片機的復位信號相連。時鐘輸入端 SCLK 接單片機 引腳，進行時鐘控制。數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 I/0 接單片機 引腳，進行數(shù)據(jù)傳輸。 圖 與單片機接口電路連接原理圖 RST 是復位 /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 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/0 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在 Vcc2. 5V 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/0 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )，后面有詳細說明。 SCLK 始終是輸入端。 硬件時鐘芯片 DS1302 與微處理器進行數(shù)據(jù)交換時，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位 MSB (D7)必須為邏輯 1，如果 D7=0，則禁止寫 DS1302，即寫保護： D6=0，指定時鐘數(shù)據(jù)， D6=1，指定 RAM 數(shù)據(jù)；D5~D1 指定輸入或輸出的特定寄存器 。最低位 LSB (DO)為邏輯 0，指定寫操作 (輸入 )， DO=1，指定讀操作 (輸出 )。 在 DS1302 的時鐘日歷或 RAM 進行數(shù)據(jù)傳送時， DS1302 必須首先發(fā)送命令字節(jié)。若進行單字節(jié)傳送， 8 位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下 2 個 SCLK 周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下 8 個 SCLK 周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。 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 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 寄存器，在此方式下可一次性讀、寫所有的 RAM 的 31 個字節(jié)。 要特別說明的是備用電源，可以用電池或者超級電容器 (( 以上 )。雖然DS1302 在主電源掉電后的耗電很小，但是，如果要長時一間保證時鐘正常，最好選用小型充電電池。可以用老式電腦主板上的 3. 6V充電電池。如果斷電時間較短 (幾小時或幾天 )時，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。 100uF 就可 以保證 1 小時的正常走時。 DS1302 在第一次加電后，必須進行初始化操作。初始化后就可以按正常方法調(diào) 整時間。 繼電器驅(qū)動電路 繼電器驅(qū)動接口電路如圖 28 所示，這里繼電器由相應的 PNP 型號的 9012三極管來驅(qū)動。開機時，單片機初始化后的 、 為高電平，三極管截止，所以開機后繼電器始終處于釋放狀態(tài)。如果 、 為低電平，三極管的基極就會被拉低而產(chǎn)生足夠的基極電流，使三極管導通，繼電器就會得電吸合，從而驅(qū)動負載，點亮相應電燈。繼電器的輸出端并聯(lián) 100 歐的電阻和 6800 皮法電容，目的是避免繼電器吸合與釋放期間產(chǎn)生火花。繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管是起到吸收反向電動勢的功能， 保護相應的驅(qū)動三極管，這種繼電器驅(qū)動方式硬件結(jié)構(gòu)比較簡單。 超時報警電路 本系統(tǒng)采用的超時報警電路如圖 29 所示。單片機的 端口外加一個 10K的上拉電阻，再經(jīng)過限流電阻 100 歐與三極管 C945 的基極相連。當 端口為低電平，即基極為低電平時，三極管導通，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音，以示教室燈工作超時。若 端口為高電平，即基極為高電平時，三極管截止，蜂鳴器不工作，教室燈工作正常。本系統(tǒng)采用超時報警電路方便了管理人員對教室燈的管理，能夠科學、有效地管理教室電燈。 圖 29超時報警電路 系統(tǒng)看門狗電路 在單片機工炸過一程中，不可避免的會由于外界的干擾而產(chǎn)生程序跑飛、死機甚至造成整機癱瘓等情況，為了能夠恢復單片機的工作，只能采用重新復位的方法，雖然在程序設(shè)計中，一可以使用軟件陷阱的方法來減少這種情沉的發(fā)生，但是不能完全解決這個問題，因此還應該在硬件設(shè)計中使用看門狗電路，這樣在單片機發(fā)生死機的情況下，看門狗將產(chǎn)生一個復位信號給單片機，使單片機復位重新執(zhí)行程序，現(xiàn)在的 MCU被集成了越來越多的功能，有的集成了看門狗，如工 IMP813L。還有的芯片更是把 EEPROM 也集成進去，如 X5045 芯片。由于系統(tǒng)需要看門狗和 EEPROM，所以本硬件設(shè)計中使用了美國 Xicoi公司生產(chǎn)的芯片 X5045。 X5045 具有三種常用的功能：看門狗定時器、復位控制和 EEPROM 集成在單個 8 引腳封裝的 CMOS 器件內(nèi)，將電源監(jiān)控和看門狗功能與高速三線非易失性存儲器組合在一起，從而在很人程度 _上降低了系統(tǒng)成本并減少了對電路板空間的要求， X5045 的引腳排列如圖 3. 2. 61，其各引腳功能附錄 I。 看門狗定時器的預置時間是 通過 X5045 的狀態(tài)寄存器的相應位來設(shè)定的。如表 3. 2. 6 狀態(tài)寄存器所示， X5045 狀態(tài)寄存器共有 6 位有含義。其中 WD l , WDO 和看門狗電路有關(guān)，其余位和 EEPROVI 的工作設(shè)置有關(guān)。 表 狀態(tài)寄存器 WD1=0， WD0=0，預置時間 。 WD1=0， WD0=1，預置時間 。 WD1=1， WD0=0，預置時間 。 WD1=1， WD0=1，禁止看門狗工作。 看門 狗電路的定時時間長短可由具體應用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正 常工作時最大循環(huán)周期的時間略長即可。 本系統(tǒng)中 X5045 的硬件連接如圖 所示。 系統(tǒng)看門狗電路 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 X X WD1 WD0 BL1 BL0 WEL WIP 系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲及故障保護部分由 X5045 組成， X5045 是一種串行通訊的 512字節(jié) EEPROM，同時兼有看門狗和電源監(jiān)控功能， X5045 有三種可編程看門狗周期，上電和 VCC 低于檢測門限時，輸出復位信號， X5045 輸出復位高電平有效，為了復位更加可靠，其復位輸出端外接一個 l?? 的上拉電阻，并與 AT89C52的復位端相連?？撮T狗能在電源上電、掉電期間產(chǎn)生一個復位信號。該芯片還帶有一個 1. 4 秒的看門狗定時器可監(jiān)控單片機的工作。如果在 秒內(nèi)未檢測到其工作，出現(xiàn)故障，內(nèi)部定時器將使看門狗 WD1 處于低電平狀態(tài)，為系統(tǒng)提供保護，避免死機、程序跑飛或進入死循環(huán)等意外的發(fā)生。 X5045 代表了新一代串行 EEPROM 的發(fā)展趨勢，它的運用極大的節(jié)省了系統(tǒng)空間和資源，同時簡化了電路設(shè)計，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。 3. 2. 9 遙控鍵盤管理模塊電路 紅外線 遙控是目前使用最廣泛的一種遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而，繼彩電、錄像機之后，在錄音機、音響設(shè)備、空凋機以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅可靠而且能有效地隔離電氣干擾。我們采用的是從市場上很容易就能買到，且信號較穩(wěn)定的 JVC:RMC457 型號遙控器作為燈光控制的鍵盤，其遙控器外形如圖 3. 2. 8所示。 圖 3. 2. 8所示遙控器外形圖 按鍵控制電路如圖 210 所示。按鍵的輸入信號分別接到 ， ， ，用二極管和與門電路將按鍵信號引到外中斷 0 的引腳 。按鍵控制電路采用單片機 P2 口的低 4 個口作按鍵的輸入信號端，信號取自電阻的分壓。當按鍵未按下時， — 端口的電壓接近電源電壓，為高電平，當某一按鍵按下時，對應端口被按紐開關(guān)短接到地，為低電平。單片機檢測 4 個端口電平的變化，從而確定是哪個鍵被按下。鍵盤工作方式采用中斷掃描方式， 4 個二極管和 10K電阻組成與門電路，當任一鍵按下時，與門輸出 引腳的電平都會由高為低。 第二功能是外部中斷 0 的輸入引腳，我們利用其電平的變化產(chǎn)生中斷，在中斷服務程序中讀入 P2 口低 4 位信號，確定哪個鍵按下，執(zhí)行相應的按鍵功能， 電容和 10K 電阻組成濾波電路，消除按鍵的抖動。 圖 210按鍵控制電路 在單片機硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再配上相應的軟件，才能構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。 用戶軟件的開發(fā)與系統(tǒng)硬件有著密切的關(guān)系。在系統(tǒng)的硬件及輸入輸出方法確定后，程序軟件就可以完全獨立的進行設(shè)計、開發(fā)。在程序設(shè)計過程中，采用合理的程序設(shè)計結(jié)構(gòu)是一項關(guān)鍵技術(shù) 。 在本系統(tǒng)的設(shè)計過程中，總體設(shè)計采用自上至下的設(shè)計思想將主程序設(shè)計好， 而在各個部分展開成從屬程序或子程序時，是將各個小模塊分別進行設(shè)計和編程到了結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的思想。同時在編程的過程中又用本控制系統(tǒng)軟件模塊主要包括：系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、時鐘模塊、顯示驅(qū)動模塊及系統(tǒng)鍵功能和存儲模塊。 系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊 監(jiān)控程序按模塊分為監(jiān)控主程序和命令處理子程序叫。監(jiān)控主程序的基本任務是調(diào)用子程序，一個主程序可以調(diào)用多個子程序，對于 51 系列單片機，系統(tǒng)資源有限，主程序通常是一個無限循環(huán)的過 程，即是