【文章內(nèi)容簡介】 正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。 系統(tǒng)硬件模塊的設(shè)計系統(tǒng)硬件主要由AT89S52主控模塊，DS1302時鐘模塊，LCD1602顯示模塊組成。 AT89S52主控模塊的設(shè)計AT89S52單片機為40引腳雙列直插芯片，有四個I/O口P0,P1,P2,P3,每一條I/O線都能獨立地作輸出或輸入。單片機的最小系統(tǒng)如圖37所示,18引腳和19引腳接時鐘電路,XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入，XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。第9引腳為復(fù)位輸入端，接上電容，電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路，20引腳為接地端，40引腳為電源端。 圖37 主控制系統(tǒng) DS1302時鐘模塊的設(shè)計DS1302與CPU的連接僅需要三條線，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。圖38所示為DS1302與單片機的連接電路。，SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)、。 圖38 DS1302的連接電路 LCD1602顯示模塊的設(shè)計由于LCD1602液晶顯示器是本身帶有驅(qū)動模塊的液晶屏，它只有并口線和一些控制線，與單片機的連接有兩種不同的方法，直接訪問方式和間接訪問方式。本系統(tǒng)采用直接訪問方式。直接訪問方式就是微處理器把液晶顯示模塊當(dāng)做存儲器或I/O設(shè)備直接掛在總線上，模塊8位數(shù)據(jù)總線與微處理器的數(shù)據(jù)總線相連，用讀操作或?qū)懖僮餍盘柵c地址信號共同產(chǎn)生控制信號。圖310所示為LCD液晶顯示模塊電路圖。其中J2為8*10K歐姆的排阻作為P0口的上拉電阻，J14為1602液晶顯示器件，左邊的封SIP16裝接口與液晶對應(yīng),電位器R7是用來調(diào)節(jié)液晶背光的對比度的，液晶的6腳與單片機相連作為控制信號，714腳與單片機P0口相連作為數(shù)據(jù)信號傳送。圖310 LCD1602液晶顯示電路 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件設(shè)計的重點在于從DS1302中讀取時間和日期數(shù)據(jù)，并且在LCD1602液晶屏上顯示出來。 軟件整體設(shè)計系統(tǒng)軟件主要包括以下幾個模塊：主程序模塊，LCD顯示模塊，DS1302時鐘模塊，按鍵模塊等，通過這幾個模塊的有機結(jié)合和互相條用來完成任務(wù)。軟件總體框架結(jié)構(gòu)如圖41所示。主模塊LCD1602顯示模塊DS130時鐘模塊塊內(nèi)部等待函數(shù)寫指令函數(shù)寫數(shù)據(jù)函數(shù)初始化函數(shù)顯示字符函數(shù)顯示字符串函數(shù)寫入一字節(jié)函數(shù)讀出一字節(jié)函數(shù)寫入數(shù)據(jù)函數(shù)初始化函數(shù)設(shè)置初始時間函數(shù)圖41 軟件設(shè)計總體框架結(jié)構(gòu)在多功能模塊化程序設(shè)計中，主程序的作用是設(shè)置系統(tǒng)運行的一些初始狀態(tài)及系統(tǒng)運行的環(huán)境，并將各功能子程序按要求連接起來組成一個功能強大的系統(tǒng)。在本程序中，LCD1602初始化為：8位數(shù)據(jù)接口，兩行顯示，57點陣字符，顯示開，關(guān)光標，光標移動為增量式。DS1302初始化為：對時鐘、RAM的讀/寫采用單字節(jié)方式，采用24小時格式顯示時間。 子模塊設(shè)計 DS1302時鐘子模塊的設(shè)計DS1302有一個控制寄存器、12個日歷、時鐘寄存器和31個RAM。(1) DS1302的控制命令字 控制寄存器用于存放DS1302的控制命令字，DS1302的RST引腳回到高電平后寫入的第一個字就為控制命令。它用于對DS1302讀寫過程進行控制，它的格式如下： 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。 (2) 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2。此外，DS1302 還有寫保護寄存器、慢充電寄存器、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慢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)。說明：① 數(shù)據(jù)都以BCD碼形式表示。② 小時寄存器的D7位為12小時/24小時制的選擇位，當(dāng)為1時選12小時制，當(dāng)為0時選24小時制，D5位為1是上午，D5位為0是下午，D4為小時的十位。③ 秒寄存器中的CH位為時鐘暫停位，當(dāng)為1時，時鐘暫停，為0時，時鐘開始啟動。④ 寫保護寄存器中的WP為寫保護位，當(dāng)WP=1時，寫保護，當(dāng)WP=0時未寫保護，當(dāng)對日歷、時鐘寄存器或片內(nèi)RAM進行寫時WP應(yīng)清零，當(dāng)對日歷、時鐘寄存器或片內(nèi)RAM讀時WP一般置1。⑤ 慢充電寄存器的TCS位為控制慢充電的選擇，當(dāng)它為1010時才能使慢充電工作。DS為01選擇一個二極管，DS為10選擇二個二極管，DS為11或00充電器被禁止。與TCS無關(guān)。RS用于選擇連接在Vcc2與Vcc1之間的電阻，RS為00，充電器被禁止，與TCS無關(guān)。(3) DS1302的輸入輸出過程數(shù)據(jù)輸入輸出（I/O）在控制指令字輸入后的下一個SCLK的時鐘的上升沿時數(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開始到高位7。時序圖如43所示： 圖5 讀出DS1302數(shù)據(jù) 圖6 寫DS1302控制字節(jié)圖43 DS1302讀、寫時序圖DS1302通過RST引腳驅(qū)動輸入輸出過程，當(dāng)RST置高電平啟動輸入輸出過程，在SCLK時鐘的控制下，首先把控制命令字寫入DS1302的控制寄存器，其次根據(jù)寫入的控制命令字，依次讀寫內(nèi)部寄存器或片內(nèi)RAM單元的數(shù)據(jù)，對于日歷、時鐘寄存器，根據(jù)控制命令字，一次可以讀寫一個日歷、時鐘寄存器，也可以一次讀寫8個字節(jié)，對所有的日歷、時鐘寄存器，寫的控制命令字為0BEH，讀的控制命令字為0BFH；對于片內(nèi)RAM單元，根據(jù)控制命令字，一次可讀寫一個字節(jié)，一次也可讀寫31個字節(jié)。當(dāng)數(shù)據(jù)讀寫完后，RST變?yōu)榈碗娖浇Y(jié)束輸入輸出過程。無論是命令字還是數(shù)據(jù)，一個字節(jié)傳送時都是低位在前，高位在后，每一位的讀寫發(fā)生在時鐘的上升沿。DS1302時鐘模塊軟件設(shè)計具體可以包括三個模塊：寫入數(shù)據(jù)模塊、讀出數(shù)據(jù)模塊、初始化事件模塊，每個模塊有可以包含幾個子函數(shù)，具體DS1302程序流程圖如圖44所示。變量初始化使DS1302不具備寫保護復(fù)位端產(chǎn)生一個高電平寫DS1302地址延時一段時間向該地址寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫完了嗎？復(fù)位端產(chǎn)生一個高電平寫DS1302地址將該地址的數(shù)據(jù)讀出地址增加數(shù)據(jù)讀完了嗎？地址加1延時一段時間YNYN開始結(jié)束圖44 DS1302流程圖根據(jù)本人在調(diào)試中遇到的問題，特作如下說明： DS1302 與微處理器進行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，D6=1，指定RAM數(shù)據(jù)；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(shù)據(jù)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(jié)束之后，在下2個SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。 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；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()。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。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(diào)整時間。 (4) 結(jié)論 DS1302 存在時鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時鐘混亂等缺點。DS1302可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)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(jié)果的分析及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找具有重要意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)而無法準確記錄其出現(xiàn)的時間；若采用單片機計時，一方面需要采用計數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)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。 LCD1602顯示子模塊的設(shè)計(1) LCD1602各寄存器介紹字符型液晶顯示模塊內(nèi)部控制器主要由指令寄存器IR、數(shù)據(jù)寄存器DR、忙標示BF、地址計數(shù)器AC、DDROM、CGRAM、及時序發(fā)生電路組成。① 輸入輸出寄存器：本單元為LCD的大門，所有數(shù)據(jù)和控制信號都需通過本單元才得以進出LCD。② 指令寄存器：本寄存器（IR）為8位，其功能是存放微控制器所送入的指令、DDRAM、或CGRAM的地址。③ 指令譯碼器：本寄存器是將指令寄存器里的指令譯碼，以獲得所要操作DDRAM或CGRAM的地址。④ 數(shù)據(jù)寄存器：本寄存器（DR）連接LCD內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，DDRAM或CGRAM的數(shù)據(jù)存取都通過本寄存器。⑤ 地址計數(shù)器：本寄存器（AC）連接內(nèi)部的地址總線，DDRAM或CGRAM的操作都需通過本計數(shù)器提供的地址來尋址。⑥ 忙碌標志：本標志（BF）用以表示當(dāng)時LCD的狀態(tài)，若BF=1，則表示處于忙碌狀態(tài)無發(fā)接受外部指令或數(shù)據(jù)；若BF=0，則可接受外部指令或數(shù)據(jù)。⑦ 顯示數(shù)據(jù)存儲器：本存儲器(DDRAM)存儲所要顯示的數(shù)據(jù)。實際上本存儲器里存放的是要顯示數(shù)據(jù)的ASCII碼，再以ASCII碼為地址，到CGRAM里找到該字節(jié)型的現(xiàn)實編碼。(2) 基本操作時序① 讀操作時序② 寫操作時序?qū)σ陨蠒r序圖的說明如下：讀狀態(tài)：輸入：RS=0，RW=1，E=1 輸出：D0D7為狀態(tài)字寫指令：輸入：RS=0，RW=0，D0~D7為指令碼，E高脈沖 輸出：無讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=0，RW=1，E=1 輸出：D0D7為數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=1，RW=0，D0~D7為數(shù)據(jù)，E高脈沖 輸出：無(3) LCD1602指令說明LCD控制器HD44780內(nèi)有多個寄存器，通過RS和R/W引腳共同決定選擇哪一個寄存器，選擇情況如下表所示：LCD1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，它們的格式和功能如下表所示：它的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平） 指令1：清顯示，將顯示緩沖區(qū)DDRAM的內(nèi)容全部寫入空格，指令碼01H,光標復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標復(fù)位，光標返回到地址00H，即顯示器的左上角，顯示緩沖區(qū)DDRAM的內(nèi)容不變。指令3：設(shè)定當(dāng)寫入一個字節(jié)后，關(guān)標的移動方向以及后面的內(nèi)容是否移動。當(dāng)I/D=1時，光標從左向右移動；I/D=0時，光標從右向左移動。當(dāng)S=1時，內(nèi)容移動；S=0時，內(nèi)容不移動。指令4：顯示開關(guān)控制 當(dāng)D=1時顯示，D=0時不顯示。 當(dāng)C=1時光標顯示，C=0時光標不顯示。 當(dāng)B=1時字符閃爍，B=0時字符不閃爍。指令5：光標或顯示移位 當(dāng)S/C=1時整個顯示字幕移位，S/C=0時只光標移位。當(dāng)R/L=1時光標右移，R/L=0時光標左移。指令6：功能設(shè)置命令 設(shè)置數(shù)據(jù)位數(shù)，當(dāng)DL=1時數(shù)據(jù)位為8位，DL=0時數(shù)據(jù)位為4位。 設(shè)置顯示行數(shù)，當(dāng)N=1時雙行顯示，N=0時單行顯示。設(shè)置字型大小，當(dāng)F=1時5*10點陣，F(xiàn)=0時為5*7點陣。指令7：設(shè)置用戶自定義CGRAM的地址，