【文章內(nèi)容簡介】 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/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc，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/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細說明。SCLK為時鐘輸入端。 下圖為DS1302的引腳功能圖： DS1302封裝圖DS1302的控制字節(jié)　　DS1302 的控制字如圖2所示。控制字節(jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)。位5至位1指示操作單元的地址。最低有效位(位0)如為0表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O)在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。DS1302的寄存器　　DS1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)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(guān)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(nèi)容。 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C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)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)。 167。 系統(tǒng)硬件架構(gòu) 本設(shè)計以模塊化的方式來進行硬件電路的設(shè)計和調(diào)試。單片機的模塊化就是把系統(tǒng)分成各個具有獨立功能又可以互相銜接的簡單模塊，將復(fù)雜難懂的指令、語法、編程及其電路分解，使設(shè)計簡單化。本設(shè)計的電路模塊可以分為穩(wěn)壓電源模塊、時鐘模塊、晶振模塊、液晶顯示模塊、按鍵模塊、蜂鳴器報警模塊等。167。 電源部分 圖 31 穩(wěn)壓電源，為時鐘芯片、單片機、復(fù)位電路等提供電源。167。 復(fù)位與晶振電路 圖32 復(fù)位電路 圖33 晶振電路，復(fù)位電路主要由型號為10UF的電容， 10K的電阻以及按鍵S1構(gòu)成，S1接芯片的相應(yīng)引腳RST，當開關(guān)按下時引腳RST為高電平1，斷開時引腳為低電平0。晶振電路中晶振為12MHz與 DS1302時鐘芯片相連接, 為時鐘芯片提供最為基本的脈沖信號的方法實現(xiàn)了在時鐘芯片中的計時作用。該電路提供單片機工作所需的振蕩頻率，計算定時器初值即需此晶振頻率，在通信時也需知道晶振頻率，以對波特率進行計算。167。 液晶顯示電路 圖34 液晶顯示電路 液晶顯示電路部分，通過液晶屏與單片機相連接，再經(jīng)過進一步的編程，使電子時鐘的時間、調(diào)時、定時、同步都能夠明確的顯示出來，使人一目了然。167。 按鍵電路 圖35 按鍵電路電子鐘的按鍵電路設(shè)有同步（），鬧鈴（）,選定(),加(),減()等五個基本按鍵。每按一下同步按鍵可以使主機與從機時間達到同步，按下鬧鈴鍵，在達到定時時間時有蜂鳴報警，按下選定鍵可以選定年月日時分秒的每一位，再按加、減鍵，而達到調(diào)時效果。 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 167。 軟件設(shè)計的總體說明 本系統(tǒng)的程序采用C語言編寫，為了便于修改和調(diào)試，系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計，程序的編寫編譯在Keil軟件中完成。 首先對AT89C5DS130LCD1602進行初始化，日歷和時間信息通過LCD1602顯示出來。主機中有自動同步鍵和手動同步鍵。通過按鍵可對系統(tǒng)時間分別進行自動和手動同步；當按下自動同步鍵，主機可通過 GPS時間采集確定主機時間同時主機再把時間同步給從機；在非自動情況下，GPS先給主機確定時間從機保留初始時間，當按下手動同步時主機再把時間同步給從機，并通過LCD顯示出來。167。 主程序流程圖 圖41 主程序流程圖 第5章 系統(tǒng)的仿真及調(diào)試167。 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試調(diào)試工作分硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩部分，調(diào)試方法介紹如下：首先，硬件調(diào)試主要是先搭建硬件平臺，然后利用萬用表等工具對電路檢查，最后應(yīng)用程序進行功能調(diào)試。硬件調(diào)試比較費時，需要細心和耐心，也需要熟練掌握電路原理。然后，可以直接應(yīng)用一些編輯或仿真軟件進行軟件調(diào)試，比如單片機C51編輯軟件Keil。該軟件提供了一個集成開發(fā)環(huán)境uVision，它包括C編輯器、宏編輯器、連接器、庫管理和一個功能強人的仿真調(diào)試器。通過編譯、運行，可以檢查程序錯誤。但應(yīng)用此方法，仍需要十分了解所使用元器件的工作方式和管腳連接方式。存軟件調(diào)試過程中要仔細耐心，即便是多寫或少寫一兩個字符，都無法編譯成功。而有時往往在Keil巾編譯、運行無錯，但燒錄到單片機中運行起來就會出錯，很可能是編程時管腳或時序編輯得不對。還有一種方式，即應(yīng)用仿真軟件搭建電路的軟件平臺，再導(dǎo)入程序進行仿真調(diào)試。如果電路出錯，可以在計算機上方便的修改電路，程序出錯可以重新編輯程序，這種方法節(jié)時、省力，經(jīng)濟、方便。筆者應(yīng)用的仿真軟件為Proteus?？傊?，調(diào)試過程是一個軟硬件相結(jié)合調(diào)試的過程，硬件電路是基礎(chǔ)，軟件是檢測硬件電路和實現(xiàn)其功能的關(guān)鍵。在調(diào)試過程中，首先必須明確調(diào)試順序。例如：本設(shè)計是在單片機系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立起米的，所以必須先確定單片機基礎(chǔ)電路能否正常工作。為了正確顯示時間，接下來還要確定顯示電路能否正常工作。硬件調(diào)試的過程，也是軟件調(diào)試的過程。然后，要準備好調(diào)試的工具。硬件調(diào)試需要萬用表、示波器等，軟件調(diào)試一般需要諸如Keil等仿真編輯器。筆者根據(jù)自己實際制作該多功能電時鐘的經(jīng)驗，將調(diào)試過程介紹如下：軟件調(diào)試時先進行單元測試，分別對各個代碼模塊進行測試，看其是否實現(xiàn)了規(guī)定功能，再把已經(jīng)測試過的模塊組合起來進行測試，一旦不能正確運行，要找出程序中的錯誤，確定大致的出錯位置，研究有關(guān)部分的錯誤程序，找出錯誤原因，修改設(shè)計和代碼，以排除錯誤。我們在程序編寫完成后，就可以利用仿真器進行初步調(diào)試，觀察在計算機里能否通過編譯與運行并達到設(shè)計的基本要求。在基本符合的情況下，利用仿真器與工作正常的硬件連接進行仿真調(diào)試；或用編程器把程序燒寫到芯片中，直接觀察能否正常運行。如果達不到設(shè)計要求或者不能正常運行，可以直接在程序中進行修改。在系統(tǒng)上電開始測量前，要用萬用表的電壓檔對被測電壓進行估測，然后以此選擇適當?shù)牧砍?，防止電壓過大燒壞硬件。首先用萬用表按照原理圖逐步檢查印刷板中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，有否斷路、短路或者虛焊，尤其是給電路供電的電源部分要重點檢查，如果電壓沒有達到要求，要及時排查給予解決，以免燒壞芯片和其他元器件。系統(tǒng)調(diào)試中遇到的問題及解決的方法：1）由于源程序的多處錯誤，使得仿真無法通過，后經(jīng)過單步調(diào)試，把存在的錯誤一一排除，通過了軟件仿真。2）程序下載到硬件上之后，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)年歷中的日期中出現(xiàn)了00日，所以軟件編程時出錯，經(jīng)過改正之后重新下載調(diào)試正確。3）在燒錄芯片的過程中，由于選擇燒錄文件的錯誤及芯片自身問題，經(jīng)過多次多次燒錄，才燒錄正確。167。 系統(tǒng)的仿真 167。 仿真軟件的簡介本電子鐘的設(shè)計用的pretues仿真軟件設(shè)計電路并仿真。Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。④具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。因為pretues仿真軟件中所有的情況都是在理想想的條件下，但是與實際電路的工作還是有很大的差別，所以我們必需考慮到實際情況應(yīng)接入驅(qū)動限流等電路它才能被實際所應(yīng)用。167。 電子鐘系統(tǒng)PROTUES仿真結(jié)果按下同步按鍵前：按下同步按鍵后：此仿真結(jié)果的主要實現(xiàn) （1)將其電源鍵打開，按下電源開關(guān)即開始常工作，LCD液晶顯示屏顯示年、月、日、時、分、秒。（2)按鍵說明:①復(fù)位鍵，當發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行不正常，進入死循環(huán)，顯示數(shù)值。嚴重失真時，按復(fù)位鍵，其內(nèi)部功能為使用單片機復(fù)位。強行使單片機從頭開始運行，跳出錯誤區(qū)。②鬧鐘顯示鍵，該鍵接外部中斷零（1NT0引腳)。通過中斷服務(wù)子程序來達到顯示鬧鐘時間的目的。中斷程序只進行一秒后返回主程序，顯示年、月、日、時、分、秒。③調(diào)時鍵（選定）按下此鍵進入調(diào)時子程序，按一下調(diào)分鐘，兩下調(diào)時，三下調(diào)日期，四下調(diào)月份，五下調(diào)年份。加鍵每按一下增加一，減鍵每按一下減少一，三個鍵組合在一起完成調(diào)時功能。 按鬧鐘鍵可以顯示定時鬧鐘時間，并通過按選定、加、減三鍵可以進行具體日期時間調(diào)整，當定時設(shè)定后，到預(yù)定時間后，時鐘會發(fā)出連續(xù)的蜂鳴聲。按同步鍵可以實現(xiàn)主機和從機的時間同步。 結(jié) 論 本文通過對同步電子時鐘的設(shè)計仿真，使自己對單片機和C語言有了進一步的溫故掌握。在設(shè)計過程中，吸收了前輩的一些先進的理論成果，我在設(shè)計中總結(jié)出了一個重要的經(jīng)驗:一切問題都要結(jié)合實際進行設(shè)計。因為不同的設(shè)計技術(shù)或者設(shè)計思想都有自身的優(yōu)點和局限性，只有根據(jù)具體的設(shè)計要求，才能順利地進行設(shè)計仿真，也才能對己有的設(shè)計方法進行創(chuàng)新。 本裝置所實現(xiàn)的功能為同步時鐘功能。由于時間和日期都是通過特定的芯片來獲得的，單片機只起到控制和轉(zhuǎn)換的作用，在精度方面不受單片機性能和程序的限制，故容易保障其精度和效率。本次設(shè)計有較大的進展，取得了較好的效果，對單片機軟硬件資源和接日擴展都有深入的學(xué)習(xí)。也學(xué)習(xí)了時鐘芯片DS1302的基本原理和使用方法。本設(shè)計是學(xué)習(xí)單片機的較佳選擇。但是設(shè)計還有諸多功能沒有完善，以后有機會會繼續(xù)完善其相應(yīng)的功能。設(shè)計不足：有些時間功能未能準確實現(xiàn)；由于時間比較緊迫，未能開發(fā)出更多的功能以體現(xiàn)單片機電子時鐘的優(yōu)越性。 本系統(tǒng)上可實現(xiàn)的功能:； ，當所定的時間到時，產(chǎn)生斷續(xù)的蜂鳴聲；。電子時鐘的無線時間同步開發(fā)也具有可行性， 這也就是單片機可擴展功能的優(yōu)越性之所見，有待于繼續(xù)開發(fā)。 參考文獻[1] 微型計算機控制技術(shù)[M] ．于海生．清華大學(xué)出版社．19996[2] MCS51系列單片機原理及應(yīng)用[M] ．孫涵芳．北京航空航天大學(xué)出版社．19964[3] 綜合電子設(shè)計與實踐[M] .黃正謹．東南大學(xué)出版社．20023[4] 電子設(shè)計從零開始[M] ．楊欣等．清華大學(xué)出版社．200510[5] 電子線路[M] ．謝嘉奎．高等教育出版社．20032[6] 電路原理圖與電路設(shè)計教程Protel 99SE[M] ．夏路易，石宗義．北京希望電子出版社．2002[7] 數(shù)字電路邏輯設(shè)計[M] ．王毓銀．高等教育出版社．20042[8] 電路[M] ．邱關(guān)源．高等教育出版社．20032[9] 51系列單片機高級實例開發(fā)指南 . 李軍 . 北京航空航天出版社[10] AT89系列單片機原理與接口技術(shù) . 王幸之 . 北京航空航天出版社[11] C程序設(shè)計 . 潭浩強 . 北京航空航天出版社[12] 電路基本分析 . 石生 . 高等教育出版社[13] 電子系統(tǒng)設(shè)計. ,2004.[14] 模擬電子技術(shù). ,2004.[15] 電路基礎(chǔ). ,2004.[16] 數(shù)字電子技術(shù). ,2004. 致 謝本課題的研究和論文的完成是在何社陽老師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的。老師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富的實踐經(jīng)驗、兢兢業(yè)業(yè)的工作精神使我受益匪淺。老師豁達的胸懷對我樹立正確的人生觀和價值觀產(chǎn)生了積極的影響。在老師的指導(dǎo)和幫助下，我的專業(yè)知識水平和學(xué)習(xí)能力都得到了很大的提高。我在人生道路上的每一個腳印都凝聚著老師的心血。跟隨老師學(xué)習(xí)這兩年所獲得的知識將是我一生中最寶貴的財富。在此謹向何老師表示崇高的敬意和衷心的感謝! 感謝老師在研究工作中對我進行的悉心指導(dǎo)，并為我的學(xué)習(xí)提供了良好的條件，使我的論文的撰寫得以順利進行。感謝何老師在我的學(xué)習(xí)和生活中給予的教誨和幫助。在課題的討論和論文的撰寫過程中