【文章內(nèi)容簡介】 。 DS1302時(shí)鐘模塊DS1302為美國DALLAS公司推出的具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302的結(jié)構(gòu)、工作原理及其在實(shí)時(shí)顯示時(shí)間中的應(yīng)用。它可以對年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。電路圖如6所示圖6 DS1302時(shí)鐘模塊～。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是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。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＋，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。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/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(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對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，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。 AT2401存儲(chǔ)模塊AT24C01為ATMEL公司產(chǎn)品，非邏輯性加密卡，可以與AT24C02兼容。AT24C01 是一個(gè)1K位串行 CMOS E2PROM，內(nèi)部含有128個(gè)8位字節(jié)，CATALYST 公司的先進(jìn) CMOS 技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗，AT24C01有一個(gè)8字節(jié)頁寫緩沖器 AT24C02有一個(gè)16字節(jié)頁寫緩沖器，該器件通過I2C總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。電路圖如圖7所示：圖7 AT2401存儲(chǔ)模塊特性： 與 400KHz I2C總線兼容 到 伏工作電壓范圍 低功耗 CMOS 技術(shù) 寫保護(hù)功能 當(dāng) WP 為高電平時(shí)進(jìn)入寫保護(hù)狀態(tài) 頁寫緩沖器 自定時(shí)擦寫周期 1,000,000 編程/擦除周期 可保存數(shù)據(jù) 100 年 8 腳 DIP SOIC 或 TSSOP 封裝 溫度范圍 商業(yè)級(jí) 工業(yè)級(jí)和汽車級(jí)管腳描述 ：A0 A1 A2 器件地址選擇 SDA 串行數(shù)據(jù)/地址 SCL 串行時(shí)鐘 WP 寫保護(hù) Vcc + 工作電壓 Vss 地在本設(shè)計(jì)中密碼保存在AT24C01中，通過向其中寫入或讀出來完成密碼的修改及校對工作。AT24C01的 A0 A1 A2 為地址輸入端這些輸入腳用于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址 當(dāng)這些腳懸空時(shí)默認(rèn)值為0，最大可級(jí)聯(lián)8個(gè)器件。如果WC管腳連接到Vcc所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)只能讀,當(dāng)WP管腳連接到Vss或懸空允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作,在此直接接到地確?？烧Ｗx寫。 繼電器控制模塊繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。本設(shè)計(jì)采用繼電器為電磁式繼電器。其電路硬件如圖8所示：圖8 繼電器模塊電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。其中控制線圈和接點(diǎn)組之間是相互隔絕的，因此能為控制電路起到良好的隔離作用。上圖繼電器部分為兩路繼電器輸出，三極管的基極通過跳線帽可以接到單片機(jī)的IO端口上，三極管的發(fā)射級(jí)接到線圈的一端，線圈的另一端接地，繼電器線圈的兩端并接上一個(gè)1N4148二極管，用于吸收繼電器斷電時(shí)所產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢，防止反向電動(dòng)勢擊穿三極管和干擾其它電路。 穩(wěn)壓電源產(chǎn)生模塊壓電源模塊主要是為整個(gè)制作電源，為 +5V,電源。該模塊采用的主要芯片有MC7805T系列三端穩(wěn)壓器的輸出電壓有5V。 MC78系列三端穩(wěn)壓器因性能穩(wěn)定，電路簡單，價(jià)格低廉而得到廣泛的應(yīng)用。在該穩(wěn)壓電源模塊中采用MC7805T芯片為電路提供穩(wěn)定+5V電源，：圖9 穩(wěn)壓電源模塊該模塊先經(jīng)過整流到常用220V交流轉(zhuǎn)為直流，在由7805調(diào)整到系統(tǒng)需要的電壓值。 蜂鳴器模塊蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。電路圖如圖10所示：圖10 蜂鳴器模塊該蜂鳴器設(shè)計(jì)簡單，使用方便，可用來做按鍵提示音，也可用來做報(bào)警鈴聲。由揚(yáng)聲器與三級(jí)管組成，并由單片機(jī)來控制其是否聲響，以及響應(yīng)不同的聲音。蜂鳴器電路非常簡單，但在實(shí)際使用蜂鳴器的過程中會(huì)經(jīng)常遇到很多的問題，蜂鳴器分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器，他們的使用場合也不相同，但很多人到目前為止認(rèn)為蜂鳴器只有一種，為了全面的掌握各種蜂鳴器的使用，該控制電路包括了有源和無源兩種蜂鳴器。它們的區(qū)別為：有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的根本區(qū)別是產(chǎn)品對輸入信號(hào)的要求不一樣，有源蜂鳴器工作的理想信號(hào)是直流電，通常標(biāo)示為VDC、VDD等。因?yàn)榉澍Q器內(nèi)部有一簡單的振蕩電路，能將恒定的直流電轉(zhuǎn)化成一定頻率的脈沖信號(hào)，從面實(shí)出磁場交變，帶動(dòng)鉬片振動(dòng)發(fā)音。而無源蜂鳴器沒有內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路，無源蜂鳴器工作的理想信號(hào)方波。如果給預(yù)直流信號(hào)蜂鳴器是不響應(yīng)的，因?yàn)榇怕泛愣?，鉬片不能振動(dòng)發(fā)音。有源蜂鳴器的優(yōu)點(diǎn)是：程序控制方便 。無源蜂鳴器的優(yōu)點(diǎn)是：1。便宜，2。聲音頻率可控，可以做出“多來米發(fā)索拉西”的效果。就是所謂的蜂鳴器唱歌。4 PROTEL電路圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖主要通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)把各模塊連接，設(shè)計(jì)原理圖由典版本Protel 99SE繪制，Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源地層和16個(gè)機(jī)加工層。系統(tǒng)設(shè)計(jì)總圖如圖11圖11 系統(tǒng)總圖 PCB抗干擾設(shè)計(jì) 制作PCB時(shí)形成干擾的基本要素主要有三個(gè)：干擾源：指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)，用數(shù)學(xué)語言描述如下：du/dtdi/dt大的地方就是干擾源。如：電源、繼電器、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可能成為干擾源。傳播路徑：指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。敏感器件：指容易被干擾的對象。如：A/D、D/A變換器、單片機(jī)、數(shù)字IC、晶振?？垢蓴_設(shè)計(jì)的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。抑制干擾源抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt，di/dt。這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會(huì)起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn)。抑制干擾源的常用措施如下：（1）充分考慮電源對單片機(jī)的影響。電源做得好，整個(gè)電路的抗干擾就解決了一大半。（2）繼電器線圈增加續(xù)流二極管（如繼電器模塊部分），消除斷開線圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢干擾。（3）用好去耦電容。主要包括：（a）電源輸入端跨接10~100uf的電解電容器。（b），如遇印制板空隙不夠，可每4~8個(gè)芯片布置一個(gè)1~10pF的鉭電容。切斷干擾傳播路徑切斷干擾傳播路徑的主要措施有：（1）電路板合理分區(qū)，如強(qiáng)、弱信號(hào)、數(shù)字、模擬信號(hào)。盡可能把干擾源（如電機(jī)，繼電器）與敏感元件（如單片機(jī)）遠(yuǎn)離。（2）用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地要分離，最后在一點(diǎn)接于電源地。接地線應(yīng)盡量加粗，如有可能，接地線應(yīng)在2~3mm以上。（3）接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的PCB板，其接地電路如果布成閉環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。提高敏感器件的抗干擾性能提高敏感器件的抗干擾性能的主要措施有：（1）盡可能縮短高頻元器件（如電容）之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離（2）晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來，晶振外殼接地并固定。（3）對于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入去藕電容。5 PROTEUS電路設(shè)計(jì)及仿真Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/1PLAB等多種編譯器。系統(tǒng)仿真總圖如圖12圖12 系統(tǒng)仿真總圖6 KEIL程序編輯 設(shè)計(jì)總流程圖圖13 設(shè)計(jì)總流程圖系統(tǒng)主要4*4矩陣鍵盤控制，16個(gè)鍵只需要利用其中14個(gè)按鍵，包括以下。09數(shù)字鍵：密碼輸入及更改按鍵A：輸入錯(cuò)誤反回重新輸入按鍵B：所需要修改時(shí)間選項(xiàng)鍵按鍵E：輸入密碼選項(xiàng)鍵及時(shí)間‘+’按鍵F：修改密碼選項(xiàng)鍵及時(shí)間‘’未用鍵：按鍵C,按鍵D系統(tǒng)開始工作時(shí)顯示時(shí)間，在此狀態(tài)下，若按下B鍵則進(jìn)入時(shí)間調(diào)整功能、若按下E鍵則進(jìn)入輸入密碼開鎖功能、若按下F鍵則進(jìn)入密碼修改功能。具體到每個(gè)功能另設(shè)流程圖，該圖僅為主流程圖。 萬年歷流程圖圖14 萬年歷流程圖 在顯示時(shí)間的時(shí)間按下B鍵時(shí)進(jìn)入時(shí)間調(diào)整流程，時(shí)間調(diào)整時(shí)標(biāo)志記錄B鍵按的次數(shù)依次為：Flag=0：分鐘調(diào)整Flag=1：小時(shí)調(diào)整Flag=2：日期調(diào)整Flag=3：月份調(diào)整Flag=4：年份調(diào)整Flag=5：星期調(diào)整Flag=6：退出時(shí)間調(diào)整，正常顯示時(shí)間以上時(shí)間調(diào)整是在配合按鍵E、按鍵F分別實(shí)現(xiàn)時(shí)間增加和時(shí)間減少的。期間涉及到DS1302的使用，在寫程序中DS1302的初始化及DS1302寫保護(hù)要注意。在程序編寫時(shí)在這方面花費(fèi)時(shí)間較多。 密碼輸入流程圖圖15 密碼輸入流程圖 密碼輸入包括密碼輸入開鎖和密碼的更改，在顯示時(shí)間的情況下按下E鍵進(jìn)行密碼輸入開鎖功能，按下F鍵進(jìn)行密碼的更改。在密碼輸入時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)為6位密碼由09十個(gè)數(shù)字組成，輸入密碼進(jìn)行校對，正確輸入則開鎖，輸入錯(cuò)誤則提示重新輸入，三次輸入錯(cuò)誤則報(bào)警。在輸入過程中如果有輸入錯(cuò)誤可由按鍵A進(jìn)行返回重新輸入，同樣在更改密碼的時(shí)候也可由A鍵進(jìn)行返回重新輸入。密碼更改時(shí)，必須先輸入舊密碼，舊密碼校對正確后進(jìn)行新密碼的輸入。新密碼輸入必須輸入兩次，然后再校對，如果校對兩次輸入相同則把密碼寫存儲(chǔ)器，作為電子鎖密碼。7 設(shè)計(jì)總結(jié)在寫論文過程遇到過很多問題，在老師的細(xì)心指導(dǎo)和自己的反復(fù)修改后論文才逐漸完善。在其中的很多中談?wù)剮讉€(gè)比較典型的問題： 論文的排版與格式問題，一開始對這個(gè)問題不太重視，在老師的多次指正后在逐漸意識(shí)問題并按照標(biāo)準(zhǔn)的格式來對論文進(jìn)行了排版。 程序的編寫問題，程序主要分為三大塊：時(shí)間的調(diào)整、密碼輸入開鎖、密碼修改。其中時(shí)間調(diào)整比較獨(dú)立，與另兩塊沒有多少共用函數(shù)，主要是對1602與DS1302的控制。在該部分中1602的控制還比較順利，但在給DS1302寫代碼的時(shí)候遇到困難，在反復(fù)的檢查修改發(fā)現(xiàn)問題是在對DS1302的寫保護(hù)上出現(xiàn)錯(cuò)誤，在給其寫命令的時(shí)候沒有關(guān)閉寫保護(hù)，修改只后萬年歷功能基本完成。密碼的輸入和密碼的修改平分有較多的相似，遇到的問題主要在顯示這一部分，在這兩部分中1602的變化較多， 在具體的實(shí)現(xiàn)過程中顯示的效果不是很好偶爾會(huì)出現(xiàn)部分亂碼，對顯示方式調(diào)整后基本解決這個(gè)問題。 電路原理圖及仿真問題，本設(shè)計(jì)電路原理圖與Protel99se繪制，仿真圖由Proteus繪制。雖然在以前的學(xué)習(xí)中應(yīng)用過這兩個(gè)軟件，但是在畫圖的時(shí)候出現(xiàn)很多的問題，例如Protel的元件庫沒有以前清楚，在找元件的時(shí)候花費(fèi)很長時(shí)間，還有在有需要另外的繪制元件封裝時(shí)候出現(xiàn)一些問題。Proteus仿真的時(shí)候元件還比較好找到，在仿真的時(shí)候程序會(huì)和硬件實(shí)驗(yàn)程序有稍微的不同，由于本設(shè)計(jì)是先在硬件上運(yùn)行成功后去電腦上仿真結(jié)果一開始不盡人意，修改部分代碼后才可正常運(yùn)行。[參考文獻(xiàn)] [1] 華成英，[M] 北京：高等教育出版社，2006[2] 楊路明. 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