【文章內容簡介】 下一個 SCLK時鐘的上升沿時，數據被寫入 DS1902，數據輸入從低位即位 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的數據，讀出數據時從低位 0位到高位 7。 DS1302有 12個寄存器，其中有 7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數據位為 BCD碼形式 ,其日歷、時間寄存器及其控制字見表 1。此外， DS1302 還有年第 16 頁 共 50 頁 16 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容。 DS1302與 RAM 相關的寄存器分為兩類：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，其中奇數為讀操作，偶數為寫操作；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 )。 DS1302 與 CPU 的連接需要三條線，即 SCLK(7)、 I/O(6)、 RST(5)。 DS1902與 89C2051的連接圖，其中，時鐘的顯示用 LED。 DS1302 與 CPU 的連接 ， 實 際上，在調試程序時可以不加電容器，只加一個 的晶振即可。只是選擇晶振時，不同的晶振，誤差也較大。另外，還可以在上面的電路中加入 DS18B20，同時顯示實時溫度。只要占用 CPU 一個口線即可。 LED 還可以換成 LCD，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展有限公司生產的10 位多功能 8 段液晶顯示模塊 LCM101，內含看門狗 (WDT)/時鐘發(fā)生器及兩種頻率的蜂鳴器驅動電路，并有內置顯示 RAM，可顯示任意字段筆劃，具有 3－ 4 線串行接口，可與任何單片機、 IC 接口。功耗低，顯示狀態(tài)時電流為 2μA ( 典型值 )，省電 模式時小于 1μA ，工作電壓為 ～ ，顯示清晰。 DS1302的實時時間流程。根據流程框圖，不難采集實時時間。下面對 DS1302的基本操作進行編程： 根據本人在調試中遇到的問題，特作如下說明： DS1302 與微處理器進行數據交換時，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，指定時鐘數據， D6=1，指定 RAM 數據； D5～ D1 指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位 LSB(D0)為邏輯 0，指定寫操作 (輸入 )， D0=1，指定讀操作 (輸出 )。 在 DS1302的時鐘日歷或 RAM進行數據傳送時， 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)傳送結束之后，在下 2 個 SCLK 周期的上升沿輸入數據字節(jié)，或在下 8個 SCLK周期的下降沿輸出數據字節(jié)。 DS1302 與 RAM 相關的寄存器分為兩類 :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，其中奇數為讀操作，偶數為寫操作；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 B1，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，如果要長時間保證時鐘正常，最好選用小型充電電池?？梢杂美鲜诫娔X主板上的 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。 100 μF 就第 17 頁 共 50 頁 17 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整時間。 DS1302 存在時鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現時鐘混亂等缺點。 DS1302 可以用于數 據記錄，特別是對某些具有特殊意義的數據點的記錄，能實現數據與出現該數據的時間同時記錄。這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結果的分析及對異常數據出現的原因的查找具有重要意義。傳統(tǒng)的數據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，只能記錄數據而無法準確記錄其出現的時間；若采用單片機計時，一方面需要采用計數器，占用硬件資源，另一方面需要設置中斷、查詢等，同樣耗費單片機的資源，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。 第 18 頁 共 50 頁 18 4 系統(tǒng)的軟件設計 電子萬年歷的功能是在程序控制下實現的。該系統(tǒng)的軟件設計方法與硬件設計相對應，按整體功能分成多個不同的程序模塊，分別進行設計、編程和調試，最后通過主程序將各程序模塊連接起來。這樣有利于程序修改和調試，增強了程序的可移植性。 主程序 主程序如圖 41所示： 圖 41 主程序圖 開始 讀年、月、日 送第一塊 LED 顯示 讀星期、閏、年、日 送第二塊 LED 顯示 讀時、分、秒 送第三塊 LED 顯示 返回 第 19 頁 共 50 頁 19 從 1302 讀取日期和時間程序 圖 42 從 1302讀取程序 第 20 頁 共 50 頁 20 5 PROTEUS 使用 編程環(huán)境 PROTEUS PROTEUS軟件是由英國 LabCenter Electronics 公司開發(fā)的 EDA 工具軟件，由 ISIS和 ARES兩個軟件構成，其中 ISIS是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件，ARES 是一款高級的布線編輯軟件，它集成了高級原理布線圖、混合模式 SPICE電路仿真、 PCB設計以及自動布線來實現一個完整的電子設計。 用 PROTEUS ISIS 對電子萬年歷的硬件電路設計 通過 PROTEUS ISIS 軟件的 VSM（虛擬仿真技術），用戶可以對模擬電 路、數字電路、模數混合電路，以及基于微控制器的系統(tǒng)連同所有外圍接口電子元器件一起仿真。 用 PROTEUS ISIS 設計硬件電路的過程 ① 選擇設計圖紙的到小 根 據設計所使用到元器件的多少，選擇合適大小的設計圖紙，操作是單擊菜單欄上的 System→ Set Sheet Size ，然后彈出如圖 51所示的對話框，從中選擇合適大小的圖紙，也可以選擇 User 進行圖紙的自定義設置。在設計過程中也可以通過此方法調整圖紙的大小。 圖 51 ② 選取仿真所需的元器件 選取元器件的方式是，單擊如圖 52所示的按鈕“ P”。會彈出如圖 53所示的窗口。 第 21 頁 共 50 頁 21 圖 52 圖 53 從此窗口的左上角的“ Keywords”中輸入電子萬年歷設計用到的器件，如輸入“ AT89C51”，在中間會列出帶有輸入關鍵字的元器件，選擇合適的元器件并雙擊它，則已經選擇好了該元器件。然后再在“ Keywords”中輸入其他所需的元器件，用同樣的方法進行操作。最后選擇好所有的元器件如圖 54所示。 第 22 頁 共 50 頁 22 圖 54 所用器件 其中 74LS174表示三個串行接口， AT89C51 代表單片機會， DS1302 代表時鐘芯片， RESPACK8代表八排電阻。 ③ 把元器件放到圖紙的合適位置，進行布線 單擊如圖 54所示的元器件 AT89C51，再在右邊圖紙上單擊，就把元器件放入到了圖紙上。再用同樣的方法把 ds1302 放入到圖紙的合適位置。如果元器件放置錯誤，這可通過兩次右擊刪除所放置的元器件，如果位置放得不理想，可以先右擊該器件，然后按住左鍵進行移動。在布線之前，如果覺得元器件的引腳的方向不好布線，則可以通過單擊 這四個按鈕進行調整，這四按鈕的意思分別是：順時針旋轉 90176。，逆時針旋轉 90176。，沿 Y 軸對稱，沿 X 軸對稱。通過這樣的調整，可以使整個布局合理 一些。接著進行布線，由于 PROTEUS ISIS 有自動布線的功能，比如要把 AT89C51 的 P2 口連到 74LS164 的 OUT8 口，只要先在 P2 引腳上單擊一下，再在 OUT8 引腳上單擊，則 ISIS 自動將兩個引腳連上線。 第 23 頁 共 50 頁 23 圖 55 at89c51與 ds1302的連接 ISIS 還提供了網絡布線，即不使用線連接也可以把兩個引腳虛擬的連接了起來。具體操作是：單擊要連線的一個引腳，連出適當的距離后雙擊，另一個引腳也同樣操作，在單擊如圖 65 所示的“ LBL”按鈕，再在圖中 引腳的 A處單擊，在彈出的窗口中的“ String”中填入名稱，如“ A” ，對 OUT7 引腳進行同樣的操作，在“ String”中也填入名稱“ A”，這樣就完成了 引腳與 RES引腳的網絡連接，這個好處避免兩個距離比較遠的器件進行真實線的連接，使布線美觀。 ④ 編輯窗口連接端子 要讓最后的設計成功仿真時，必須放置并連接端子。選擇 ，從中可以選擇電路原理中的兩個通用的端子，一個是接地，一個是電源。 如圖 56所示。 圖 56 連接端子 第 24 頁 共 50 頁 24 在 PROTEUS ISIS 中的最終設計圖如圖 57所示 圖 57仿真 圖 最后分別對各元器件的屬性值進行設置，單擊 按鈕，進行電氣檢測，查看接線是否合理，說明硬件電路已經順利的完成。 用 PROTEUS ISIS 進行電子萬年歷的仿真測試 ① 添加 Keil中編寫的代碼文件 單擊工具欄中的 Source→ Add/Remove Source files...，彈出一個對話框，分別單擊“ New” ，然后選擇在 Keil中編寫的數字電壓表 .ASM匯編語言程序，單擊“ OK” ，完成添加代碼文件。 ② 編譯源程序，生成 .HEX目標代碼文件 單擊 Source→ Build All。如果編譯結果 沒有錯誤，會出現如圖 58所示的結果。 第 25 頁 共 50 頁 25 圖 58 ③ 加載 .HEX目標代碼文件 通過如圖 59 所示的對話框，選擇剛才編譯生成的 .HEX 文件。設置使單片機的運行頻率為 6MHz 。 圖 59 ④ 單擊 按鈕，進行對電子萬年歷的仿真測試， 運行結果如圖 510所示 第 26 頁 共 50 頁 26 圖 510 仿真測試 ⑤ PROTEUS的調試功能 由于使用的是匯編語言編寫的程序，如果在測量的時候測量值顯示錯誤，說明程序中存在問題，這個問題只用在仿真測量的時候才能被發(fā)現，這時可以使用PROTEUS 對程序進行調試。單擊 按鈕，再單擊菜 單欄中的 Debug，可以在最下面選擇打開內存觀察窗口，寄存器值觀察窗口，匯編語言源代碼窗口等等。在匯編語言源代碼窗口中，也可以在所需要設置斷點的語句前雙擊設置斷點，當設置斷點的時候，程序運行到所設斷點處停止，從而可以在內存、寄存器等的值的變化，從而找出程序出錯的地方。 第 27 頁 共 50 頁 27 結論 本課題從理論到實際應用，用 AT89C51 單片機與 8位模數轉換芯片 74LS164等一些電路的組合，成功的設計出了一個電子萬年歷。而且 所設計的 電子萬年歷設計也按當初要求的能夠在 PROTEUS中進行仿真，并且能夠很精確的 顯示年歷。可以說該電子萬年歷具有很高的實用價值。 在軟件設計的過程中，利用了 Keil 這個軟件在程序錄入和調試的時候的優(yōu)越性，讓我能夠在編寫軟件的時候很方便的發(fā)現軟件中的錯誤，現在已經能夠使用 Keil 對所設計的程序進行調試。對于 PROTEUS 這款軟件，也能熟練掌握電路設計仿真。由于平時沒有接觸過這兩個軟件，加上畢業(yè)設計的時間有限，對于他們的連接調試程序，未能熟練掌握，但以后有機會的話會再好好學習的。 本次設計的 電子萬年歷 也存在的不足的地方，有待于以后的改進。 第 28 頁 共 50 頁 28 致謝 經過三個多月的時間，畢業(yè)設計按照預期完成了，由于本人的知識水平有限，論文和設計中有遺漏和缺陷的地方懇請指正。 感謝我的導師 龔玉蓉 老師給了我莫大的幫助，在她悉心的指導和嚴格的要求下，作品和論文順利完成了。在此畢業(yè)設計完成之際，謹