單機片電子時鐘的設(shè)計方案(編輯修改稿)
2025-05-19 23:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 X1：u X2：u I/O：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，產(chǎn)生的振蕩源提供給芯片內(nèi)部電路計時使用。實時時鐘芯片DS1302采用三線串行接口方式。外部控制電路可以通過RST、SCLK和I/O引腳來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。其中，RST引腳為通信允許信號，低電平有效，即RST=0允許通信，RST=1時禁止通信。SCLK引腳為串行數(shù)據(jù)的位同步脈沖信號，I/O引腳為雙向串行數(shù)據(jù)傳輸信號。實時時鐘芯片DS1302的備份電池可選用可充電鎳鎘電池或者1 uF以上的超容量電容。DS1302內(nèi)部的涓流充電器在主電壓工作正常時向備份電池充電，理論上說，系統(tǒng)主電源的工作電壓應(yīng)該稍微高于備份電池電壓，否則無法充電。本設(shè)計系統(tǒng)中，整個電路使用了兩種電源，主電源將為整個電路供電，還有DS1302的備用電源。當(dāng)主電源被切斷后，DS1302啟用備用電源，可以保持DS1302繼續(xù)工作。當(dāng)主電源恢復(fù)供電，LCD液晶屏可以依舊顯示當(dāng)前時間，而不會因為斷電使系統(tǒng)復(fù)位到初始化時間，避免了重新校時的麻煩。實時時鐘芯片DS1302為從器件，接受從外部位處理器的命令來完成功能設(shè)定以及控制數(shù)據(jù)傳輸。外部處理器通過命令字節(jié)完成操作，首先向?qū)崟r時鐘芯片DS1302寫入一個命令字節(jié)，接著是數(shù)據(jù)字節(jié)。表31 DS1302命令字節(jié)的格式表位序D7D6D5D4D3D2D1D0定義1RAM/CKA4A3A2A1A0RD/W其中，實時時鐘芯片DS1302命令字節(jié)各位的含義如下。u 命令字節(jié)的最高位D97始終為1.u RAM/CK位（D6位）：DS1302片內(nèi)隨機存儲器/時鐘選擇位，當(dāng)RAM/CK=1時，為隨機存儲器操作，A4～A0的范圍為0～30；當(dāng)RAM/CK=0時，為時鐘操作，定義時鐘和其他寄存器的地址。A4～A0的范圍為0～6，由低到高位分別為秒、分、時、日、月、星期、年的寄存器。u A4～A0(D5～D1)：片內(nèi)日歷時鐘寄存器或隨機存儲器的地址選擇位。u RD/W位（D0）：DS1302讀寫控制位。當(dāng)RD/W=1時，為讀操作；當(dāng)RD/W=0時，為寫操作。時鐘操作時，DS1302共有秒寄存器、分寄存器、小時寄存器、日寄存器、月寄存器、星期寄存器、年寄存器，這些寄存器與日歷、時間相關(guān)，保存了時鐘信息，存放的數(shù)據(jù)格式為BCD碼形式。有兩點值得注意，第一是秒寄存器的第七位定義為暫停標(biāo)志，當(dāng)該位設(shè)置為1時，芯片將停止振蕩時鐘；當(dāng)該位置0時，始終開始運行。第二是小時寄存器的第七位用于定義DS1302是運行十二小時模式還是二十四小時模式，當(dāng)該位置1時，選擇十二小時模式，當(dāng)該位置0時，選擇二十四小時模式。RAM操作負(fù)責(zé)讀寫DS1302的片內(nèi)RAM存儲器。當(dāng)選擇片內(nèi)RAM操作時，命令字節(jié)中A4～A0位用于表示片內(nèi)RAM單元地址，地址范圍為00H～1EH，用時可自由調(diào)用。 顯示電路LCD5110最早用于手機屏幕，后來也廣泛應(yīng)用于各類便攜式的顯示系統(tǒng)，本設(shè)計即采用液晶屏LCD5110完成顯示時間工作。該芯片的特點是：是8448的點陣LCD（48行，84列輸出），可以顯示4行漢字；與主控芯片的通信方式為串行傳輸，所以僅有少量傳輸線；支持多種串行通信協(xié)議（本設(shè)計采用AVR單片機，LCD5110支持AVR的SPI），數(shù)據(jù)傳輸速率最高可到4Mbps；供電電壓低，且具有掉電模式，低功耗。圖33 LCD5110引腳圖u VDD為電源輸入引腳，～5V電壓。u CLK為同步時鐘輸入引腳。u DIN為數(shù)據(jù)輸入引腳，時鐘上升沿有效。u D/C為數(shù)據(jù)/命令切換引腳，低電平時選擇命令功能，高電平時選擇數(shù)據(jù)功能。u CS為片選信號，低電平有效。u GBD為地引腳。u VOUT為供電引腳。液晶屏為8448點陣LCD，意味著有8448點，每個像素點的亮滅狀態(tài)即對應(yīng)于需要顯示的信息，在LCD上顯示字符實際上就是按照字符的點陣圖顯示設(shè)計出各個像素點的狀態(tài)。字模軟件就是針對LCD液晶屏所開發(fā)的可以方便顯示點陣的工具，只要將所需顯示的信息先在字模軟件中生成對應(yīng)代碼，就能方便地能利用其對應(yīng)代碼。圖34 字模軟件ReadHzk圖液晶屏的顯示原理比較復(fù)雜，但是現(xiàn)在產(chǎn)品大都附帶驅(qū)動程序，所以結(jié)合字模軟件，可以很輕松利用LCD完成顯示功能。軟件系統(tǒng)設(shè)計由于本設(shè)計系統(tǒng)核心控制芯片為AVR系列單片機，所以軟件開發(fā)工具選用WinAVR系列，本設(shè)計利用programmer39。s notepad作為編寫器，用雙龍下載器下載程序。由于安裝了WinAVR后，文件夾WinAVR\avr\include\avr下包含有豐富的頭文件，所以在用programmer39。s notepad編寫程序時，需要將這些頭文件包含在內(nèi)。 DS1302子程序圖41 DS1302一個字節(jié)寫入時序圖以上是DS1302一個字節(jié)寫入的時序圖，第一個字節(jié)是地址字節(jié)，第二個字節(jié)是數(shù)據(jù)字節(jié)。RST信號必須拉高，否則輸入無效，結(jié)束時，RST信號拉低。地址字節(jié)
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