【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 83。 18 附錄二 19 致 謝 21 1 前 言 時(shí)間非常寶貴，從古至今它一直是人們關(guān)注和探索的話題，為了有效地利用時(shí)間，古人發(fā)明了各種工具來計(jì)時(shí)，如立竿計(jì)時(shí)，銅壺滴漏，沙漏，日晷等，并且使用天干地支的方法來標(biāo)記不同的時(shí)間。這些工具和方 法的使用，給當(dāng)時(shí)的人們提供了很大的方便，使得人們可以有計(jì)劃的安排自己的時(shí)間。到了近代，人們研究出了機(jī)械時(shí)鐘，由于這種時(shí)鐘使用方便，顯示直觀，迅速的進(jìn)入人們的生活。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，帶晶振的電子時(shí)鐘以其計(jì)時(shí)精確、體積小等優(yōu)勢(shì)，逐漸取代了機(jī)械時(shí)鐘。之后，人們對(duì)時(shí)鐘的研究并沒有停止，單片機(jī)問世之后，由于它可以集多種功能于一身，若用于時(shí)鐘，將使電路大大簡(jiǎn)化，體積減小，并可開發(fā)多種功能，因此，單片機(jī)被迅速的應(yīng)用于時(shí)鐘電路。由于單片機(jī)價(jià)格低廉，使用單片機(jī)開發(fā)的電子時(shí)鐘成本也就很低，并且精度更高，功能強(qiáng)大，有很好的市場(chǎng) 前景。 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī) AT89S52 和 DS1302 的電子時(shí)鐘， AT89S52 是時(shí)鐘的核心， DS1302是專用時(shí)鐘芯片。共分為三個(gè)部分進(jìn)行介紹，第一部分主要介紹了元器件的選擇及其功能；第二部分主要對(duì)硬件電路進(jìn)行介紹，包括原理、電路圖、框圖等；第三部分簡(jiǎn)單介紹了軟件的設(shè)計(jì)過程及調(diào)試方法。在附錄中插入了使用 Protel軟件繪制的電路圖和 部分原程序 。本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電子時(shí)鐘的基本功能，能夠滿足人們的需求。它 既能作為一般的時(shí)間顯示器，同時(shí)可以擴(kuò)展其功能。 2 第一章 元器件選擇與 介紹 第一節(jié) 單片機(jī) 的選擇與功能介紹 單片機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支 ， 它 把中央處理器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口、 A/D 轉(zhuǎn)換器等主要計(jì)算機(jī)部件，集中在一塊集成電路芯片上。雖然只是一個(gè)芯片，但 只需 和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 從功能上它就相當(dāng)于一臺(tái)完整的微機(jī)。 一 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)的種類很多，作為時(shí)鐘電路的核心，每種單片機(jī)都能實(shí)現(xiàn)這些基本功能。但是，他們的性能卻不盡相同，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的需要選擇合適的單片機(jī)，這樣才不會(huì)造成功能不完善的情況。在對(duì)本 時(shí)鐘電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，共選擇了兩種單片機(jī)芯片 89C51 和 AT89S52。這兩種單片機(jī)都與 MCS51 系列單片機(jī)兼容，但是 AT89S52 單片機(jī)具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤或?qū)Τ绦蛐略龉δ軙r(shí)可以直接寫入新程序，不需要多次插拔，這樣可以減少對(duì)芯片造成的損害。綜上所述，最終選擇 AT89S52 單片機(jī)作為本次電路的核心。 二 AT89S52 單片機(jī)的 性 能 及其引腳圖 圖 AT89S52 引腳圖 3 圖 所示為 AT89S52 單片機(jī)的引腳圖。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器 。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針。三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支 持 兩種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 單片機(jī)有 6 個(gè)中斷入口地址： （ 1） 0000H:系統(tǒng)復(fù)位， PC 指向此處。 （ 2） 0003H:外部中斷 0 入口。 （ 3） 000BH： T0 溢出中斷入口。 （ 4） 0013H：外中斷 1 入口。 （ 5） 001BH:T1 溢出中斷入口。 （ 6） 0023H：串口中斷入口。 第二節(jié) 時(shí)鐘芯片 的選擇與 介紹 一 時(shí)鐘芯片選擇 實(shí)現(xiàn)時(shí)間和日 期的計(jì)數(shù)有兩種方法，使用軟件編程和使用硬件電路。使用軟件的方法是：利用單片機(jī)的定時(shí)器定義初值，然后計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，連續(xù)加 1，每個(gè)機(jī)器周期加 1一次。當(dāng)計(jì)數(shù)器的各位都為 1 時(shí)，向前一位進(jìn)位。最后編寫程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、時(shí)、分、秒的計(jì)數(shù)。這種方法可以減少芯片的使用，降低成本，但編程時(shí)涉及大量的算法要求很好的編程能力，并且可能會(huì)有很大的誤差，考慮到當(dāng)前所掌握的知識(shí)，故不采用此方法。 DS1302 時(shí)鐘芯片 可以對(duì)年、月、日、星期 、時(shí)、分、秒 計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，使用方便，價(jià)格便宜，并且設(shè)有后備電源，在停電的情 況下也能保持芯片繼續(xù)計(jì)時(shí)，與單片機(jī)的連線少，在編程時(shí)不用涉及到時(shí)間的算法，大大減少了編程量?，F(xiàn)已大量使用在高級(jí)電子時(shí)鐘產(chǎn)品中。因此，本次設(shè)計(jì)使用 DS1302 時(shí)鐘芯片來提供時(shí)間信號(hào)。 二 DS1302 時(shí)鐘芯片介紹 DS1302 是 DALLAS 公司的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，主要特 4 點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通 晶振。它可以對(duì)年、月、日、 星期 、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。采用三 線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 318 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 DS1302 提供了對(duì)后 備 電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 圖 DS1302 引腳圖 圖 示出 DS1302 的引腳排列 ,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(shí)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(shí) ， Vcc2 給 DS1302 供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)， 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(dòng)置高電平來啟動(dòng)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 /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。當(dāng) RST為高電平 時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過程中 RST置為低電平，則會(huì)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(shí)，在 Vcc≥ 之前， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，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 )。 SCLK 始終是輸入端。 第三節(jié) 顯示元件的選擇與介紹 一 顯示元件的選擇 在平常的電子設(shè)計(jì)中，最常用的顯示元件有兩種： LED 數(shù)碼管和 LCD 液晶屏。 LED數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種。價(jià)格低廉，亮度高，適合顯示數(shù)字，但在實(shí)際電路中為了 5 使其正 常工作必須與三極管連接實(shí)現(xiàn)共陰極或共陽極，這樣就增加了元器件的數(shù)量，使得連線增多，制作實(shí)物時(shí)焊接比較麻煩，容易出錯(cuò)。 LCD1602 液晶屏顯示清晰，可以顯示大量的文字和圖形，并且功耗低、壽命長(zhǎng)，它將LCD 控制器、驅(qū)動(dòng)器、 RAM、 ROM 與液晶屏集成在一起，使用時(shí)只需輸入命令和數(shù)據(jù)即可顯示。并且可以分兩行顯示數(shù)據(jù)，滿足本次設(shè)計(jì)的要求。在焊接時(shí)連線較少，因此，本次設(shè)計(jì)采用了 LCD 液晶屏來顯示時(shí)間。 二 LCD1602 引腳圖 及其功能 LCD1602 引腳圖如圖 所示： 圖 LCD1602 引腳圖 表 所示為 LCD1602 引腳功能： 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 表 引腳功能表 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱 ，接地時(shí)對(duì)比度最 6 高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過 一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 4 腳： RS