【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 輸入端電平 輸出端電平 顯示字形 D C B A gfedcba D C B A gfedcba 0 0 0 0 011 1111 0 0 1 0 1 110 1101 5 0 0 0 1 000 0110 1 0 1 1 0 111 1101 6 0 0 1 0 101 1011 2 0 1 1 1 000 0111 7 0 0 1 1 100 1111 3 1 0 0 0 111 1111 8 0 1 0 0 110 0110 4 1 0 0 1 110 1111 9 LED 位驅(qū)動(dòng)芯片的選擇 LED 的位驅(qū)動(dòng)較常用的芯片有 ULN2021A 和 ULN2803。前者是具有 7個(gè)達(dá)林頓電路的集成芯片，后者是具有 8 個(gè)達(dá)林頓電路的集成芯片。此種芯片集電極可以收集最大達(dá) 500mA 的電流，耐壓為 30V，能驅(qū)動(dòng)常規(guī)的 LED顯示器。圖 是 ULN2803 芯片的引腳圖和電路原理圖。 2803 芯片的電路原理和 2021 完全相同，只是在結(jié)構(gòu)上 2803 比 2021 多一路驅(qū)動(dòng)器。 圖 ULN2803芯片引腳圖 12 圖中的 IN1～ IN8 引腳是輸入端， OUT1～ OUT8 引腳是輸出端。 在本設(shè)計(jì)中選用 ULN2803 作為位驅(qū)動(dòng)電路，將該芯片的輸入端引腳 ININ IN IN IN IN IN7 與單片機(jī)的 P2 連接，該芯片的輸出端引腳 OUT OUT OUT OU4 與 LED 顯示器的 4 個(gè)位碼引腳 D1～ D4相連接。ULN2803 的作用是接受來(lái)自單片機(jī)的位碼輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)反相放大后輸出，送到 LED 顯示器的位碼引腳，完成對(duì)位碼信號(hào)的反向和驅(qū)動(dòng)的功能。 LED 驅(qū)動(dòng)電路與單片機(jī)的連接 可以采用單片機(jī)的 P0 口作為與 LED 的輸出接口， 即 P0 口的低四位作為 LED 的段碼輸出信號(hào)， P2 口的低四位作為 LED 位碼的輸出控制信號(hào)。硬件電路連接如圖 9 所示。 R1 是上拉電阻，作用是保證 LED 可靠導(dǎo)通與截止，可以選擇 8腳排電阻（ 7 100Ω）。 圖 4LED顯示器接口電路原理 13 該電路的工作原理是：當(dāng) P0 口的低四位輸出段碼信號(hào)的 BCD 碼后，通過(guò) 74LS48 芯片的譯碼和驅(qū)動(dòng)作用，在其輸出端輸出具有一定驅(qū)動(dòng)能力的七段字形碼，由于 4LED 的段碼輸入引腳是并聯(lián)在一起的，所以每一位LED 的段碼輸入引腳都能獲得這個(gè)段碼信號(hào)。若要控制在每一時(shí)刻只有一位 LED 被點(diǎn)亮，必須靠位碼信號(hào)控制。 P2 口的低 4 位輸出位碼信號(hào)，經(jīng)ULN2803A 反向后接到 LED 的位碼控制端，因此 P2 口的位碼信號(hào)在每一時(shí)刻只有一位是“ 1”，其他位全為“ 0”，然后按時(shí)間順序改變輸出“ 1”的位置，控制在每一時(shí)刻只有一位 LED 被點(diǎn)亮，達(dá)到動(dòng)態(tài)顯示的目的。 蜂鳴器電路的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求定時(shí)時(shí)間到時(shí)要有聲音提醒信號(hào)產(chǎn)生，可選擇一只蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。壓電式蜂鳴器（ HA）工作時(shí)約需 10mA 的驅(qū)動(dòng)電流，并設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)及控制電路。電路設(shè)計(jì)如圖所示，蜂鳴器（ HA）作為三極管 VT1 的集電極負(fù) 載，當(dāng) VT1 導(dǎo)通時(shí)，蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲音， VT1 截止時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲。 R3是限流電阻。 圖 蜂鳴器電路原理圖 蜂鳴器電路與單片機(jī)的接口： VT1 的基極接到單片機(jī) P1 口的 14 引腳， 引腳作為輸出口使用。當(dāng) =0 時(shí)， VT1 導(dǎo)通，使蜂鳴器中有電流通過(guò)，而產(chǎn)生蜂鳴音。當(dāng) =1 時(shí)， VT1 截止，蜂鳴器的兩引腳間的直流電壓接近于 0V，蜂鳴器不發(fā)生。 蜂鳴器有長(zhǎng)聲和短聲兩種，可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。本設(shè)計(jì)選擇短聲蜂鳴器，蜂鳴器報(bào)警時(shí)間的長(zhǎng)短，通過(guò)軟件編程控制，請(qǐng)參看主程序設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)與器件選擇 按鍵是一組常開(kāi)的按鍵開(kāi)關(guān) ,每個(gè)按鍵都被賦予一個(gè)代碼 ,稱為鍵碼 .按鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)通過(guò)一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。按鍵閉合過(guò)程在相應(yīng)的 I/O 端口形成一個(gè)負(fù)脈沖。閉合和釋放過(guò)程都要經(jīng)過(guò)一定的過(guò)程才能達(dá)到穩(wěn)定，這一過(guò)程是處于高、低電平之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為抖動(dòng)。抖動(dòng)持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般在 510ms 之間。為了避免 CPU 多次處理按鍵的一次閉合，應(yīng)采用措施消除抖動(dòng)。本文在軟件中采用了相應(yīng)的軟件程序來(lái)消除抖動(dòng)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)，延時(shí)1020ms 再查詢是否 有鍵按下，若沒(méi)有鍵按下，說(shuō)明上次查詢結(jié)果為干擾或抖動(dòng)；若仍有鍵按下。則說(shuō)明閉合鍵已穩(wěn)定。 在單片機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)及智能化儀器中，用得最多的是非編碼鍵盤(pán)。鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)可以分為獨(dú)立式鍵盤(pán)和行列式鍵盤(pán)（矩陣式）兩類。 在本設(shè)計(jì)中需要 4個(gè)按鍵，因此選擇獨(dú)立式鍵盤(pán)。如圖 所示，電路由按鍵和 4個(gè)電阻組成，按鍵分別命名為 SET、 ALM、 +1 和 RET 鍵，按鍵可以采用輕觸開(kāi)關(guān)，電阻可以采用 5 腳排電阻（ 4 1kΩ）。 15 圖 鍵盤(pán)接口電路原理圖 如圖 所示，將鍵盤(pán)直接于單片機(jī)的 、 引腳通 過(guò)兩個(gè)按鍵 SET、 ALM 接入兩個(gè)外部中斷的請(qǐng)求信號(hào) INT INT0； 、 引腳作為 I/O 口使用，通過(guò)兩個(gè)按鍵 + RET 接入兩個(gè)輸入信號(hào)。 4個(gè)按鍵功能的設(shè)計(jì)思路如下： ○ 1 當(dāng) SET 鍵被按下時(shí)，在單片機(jī)的 INT1 引腳產(chǎn)生一個(gè)低電平觸發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào)， CPU 響應(yīng)中斷請(qǐng)求時(shí)，就轉(zhuǎn)移到 INT1 中斷服務(wù)程序入口地址，執(zhí)行 INT1 的中斷服務(wù)程序。設(shè)計(jì) INT1 的中斷服務(wù)程序的功能是調(diào)整當(dāng)前時(shí)間。即當(dāng)電子時(shí)鐘的時(shí)間有誤差時(shí)，需要隨時(shí)對(duì)它進(jìn)行調(diào)整，使用SET 鍵與 +1鍵、 RET 鍵配合來(lái) 完成這一功能。 ○ 2 當(dāng) ALM 鍵被按下時(shí)，在單片機(jī)的 INT0 引腳產(chǎn)生一個(gè)低電平觸發(fā)中斷信號(hào)， CPU 響應(yīng)中斷請(qǐng)求時(shí)，就轉(zhuǎn)移到 INT0 中斷服務(wù)程序的入口地址，執(zhí)行 INT0的中斷服務(wù)程序。 INT0的中斷服務(wù)程序的功能是輸入定時(shí)時(shí)間。即當(dāng)需要電子時(shí)鐘進(jìn)行定時(shí)服務(wù)時(shí)，可以通過(guò)該鍵的功能來(lái)輸入定時(shí)時(shí)間，使用 ALM 鍵與 +1 鍵、 RET 鍵配合來(lái)完成這一功能。 ○ 3 +1 調(diào)整健功能：分別對(duì)時(shí)間值的分十位、分個(gè)位、秒的十位、秒的個(gè)位進(jìn)行 +1 調(diào)整，即該鍵每按 下一次，對(duì)應(yīng)的時(shí)間調(diào)整位 +1。 ○ 4 RET 確認(rèn)鍵功能：確認(rèn)，即對(duì) +1調(diào)整位進(jìn)行確認(rèn)，該鍵按下時(shí)，16 說(shuō)明被調(diào)整位的值已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)去調(diào)整下一位。 串行接口 RTC芯片 DS1307 及應(yīng)用 DS1307 串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，是一種具有 I2C總線接口的外圍器件，該芯片內(nèi)部具有 BCD 碼時(shí)鐘 /日歷和 56 個(gè)自己的非易失性 SRAM 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；兩線串行接口和頻率可變的單方波輸出；自動(dòng)的掉電保護(hù)和開(kāi)關(guān)循環(huán)等功能。由于它具有可編程、低功耗、體積較小和引腳少的特點(diǎn)，特別適用于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 中。 DS1307 時(shí)鐘芯片的引腳功能 DS1307 的封裝方式有 8引腳 DIP 和 16 引腳 SOIC 方式， 8 引腳 DIP 封裝方式如圖 所示。 圖 DS1307引腳圖 圖 DS1307內(nèi)部結(jié)構(gòu) 17 各引腳功能如下： Vcc， GND：直流電源接入引腳。 Vbat：電池接入端，電池電壓必須在 和 之間，能使 DS1307 再?zèng)]有電源的情況下工作十年。 SCL：時(shí)鐘信號(hào)輸入端，使數(shù)據(jù)在串行接口的傳送同步進(jìn)行，需外接上拉電阻。 SDA：串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出的引腳 ，需外接上拉電阻。 SQW/OUT：頻率可變的方波輸出端，有 4 種頻率信號(hào)： 1Hz， 4kHz， 8kHz和 32kHz 可以選擇。 SQW/OUT 引腳需要外部上拉電阻。 X1， X2：外接晶振引腳，與標(biāo)準(zhǔn) 32kHz 晶振相連，可以修正時(shí)鐘的精確性。 DS1307 時(shí)鐘格式和地址分配 DS1307 的內(nèi)部寄存器與 RAM地址分配 DS1307 的內(nèi)部有存儲(chǔ)器 RAM 與 RTC 時(shí)間寄存器兩部分組成，地址分配如圖 所示。 RTC 時(shí)間寄存器的地址從 00H 到 07H。 RAM 有 56 個(gè)字節(jié)，地址從 08H 到 3FH。 在多字節(jié)數(shù)據(jù)存取時(shí)，地址指針自動(dòng)加一，當(dāng)?shù)刂分羔樦傅?RAM 最后一位 3FH 時(shí)，自動(dòng)循環(huán)到 00H 地址。使用時(shí)，只要在程序中規(guī)定好第一個(gè)字節(jié)地址及讀寫(xiě)字節(jié)數(shù)，讀寫(xiě) N個(gè)字節(jié)與一個(gè)字節(jié)一樣方便。 地址 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 3FH 圖 地址分配 名稱 秒 分 小時(shí) 星期 日 月 年 控制寄存器 存儲(chǔ)器 RAM ?? RAM 18 時(shí)鐘和日歷格式 時(shí)間和日期都以 BCD 碼形式分別存放在 7 個(gè)寄存器中，通過(guò)讀這些相應(yīng)的寄存器字節(jié)可以得到時(shí)鐘和日期的信息。通過(guò)寫(xiě)入相應(yīng)寄存器字節(jié)可以設(shè)置時(shí)間和日期。 1）秒寄存器（地址 00H）。最高位 CH（ bit7）是時(shí)鐘工作控制位， CH=0，晶振工作，當(dāng) CH=1 時(shí)，晶振停止工作。其他 7位是“秒”的時(shí)間值， bit6～bit4 三位是“秒”的個(gè)位數(shù)。數(shù)的范圍： 00H～ 59H。最初上電時(shí)，寄存器的狀態(tài)沒(méi)有被定義。因此，在初始化時(shí)，首先將 CH=0 時(shí)振蕩器工作。 2）分寄存器（地址 01H）。最高位 bit=0， 其他 7 位的含義與秒寄存器相同。 3）小時(shí)寄存器（地址 02H）。 DS1307 可以選擇 12 小時(shí)或 24 小時(shí)兩種工作模式：小時(shí)寄存器的最高位 bit=0，第 6 位（ 12/24）小時(shí)模式選擇位。若 12/24 位為 1，選擇 12小時(shí)模式。在 12小時(shí)模式時(shí)，第 5 位是 AM/PM設(shè)置位，高電平時(shí)為 PM，第 4 位是小時(shí)的十?dāng)?shù)位；當(dāng) 12/24 位為 0 時(shí)，DS1307 工作在 24 小時(shí)模式。在 24 小時(shí)模式下，第 5 位和第 4 位是小時(shí)的十?dāng)?shù)位，低 4位是小時(shí)的個(gè)位數(shù)。 4）星期寄存器（地址 03H）只使用了后 3 位表示星期值。 5）控制寄存器（地址 07H）。 控制寄存器的功能是設(shè)置 SQW/OUT 引腳的輸出方式以及輸出方波的頻率?？刂萍拇嫫饔?8 位組成，其中有 4位的設(shè)置如下： SQWE： SQW/OUT 引腳輸出方波控制位，當(dāng) SQWE=1 時(shí)， SQW/OUT 引腳的輸出固定 頻率方波，方波頻率決定于 RS RS0 位的值。當(dāng) SQWE=0 時(shí)， SQW/OUT 引腳的輸出由 OUT 位控制。當(dāng)輸出方波的頻率為 1Hz 時(shí)，時(shí)鐘寄存器的值在方波下降沿時(shí)被更新。 OUT：當(dāng)方波輸出無(wú)效時(shí)，控制 SQW/OUT 引腳的輸出。如果 SQWE=0，當(dāng) OUT=1 時(shí)， SQW/OUT 引腳輸出高電平 ，當(dāng) OUT=0 時(shí)， SQW/OUT 引腳輸出低電平。 RS RS0：當(dāng)方波輸出有效時(shí)，這兩位的值控制方波輸出頻率。表列出了輸出方波的頻率。 19 表 SQW/OUT引腳輸出方波的頻率與 RS RS0的對(duì)應(yīng)關(guān)系 RS1 RS0 輸出方波的頻率 0 0 1Hz 0 1 1 0 1 1 DS1307 芯片品與單片機(jī)的連接 DS1307 芯片于單片機(jī)的接口如圖 所示， 與 SDA 端連接， 與 SCL 端連接，并接有 3 個(gè)上拉電阻。 SQW/OUT 接 ，設(shè)置讀時(shí)鐘的間隔時(shí)間。 Vbat 端接