【文章內(nèi)容簡介】 月 04H 88H 89H 01~12 0 0 0 月數(shù)據(jù) 星期 05H 9AH 8BH 01~07 0 0 0 0 0 星期數(shù)據(jù) 年 06H 8CH 8DH 00~99 年數(shù)據(jù) ≈ SCLK SCLK K I/O 5 0 0 0 7 0 0 0 1 3 0 0 0 5 0 0 0 7 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 0 2 4 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 ≈ 4 0 0 0 6 0 0 0 R/C A2 A3 A0 A1 R/W A4 1 ≈ DATA I/O BYTE DATA I/O BYTE ≈ RST XXXXXXX 畢業(yè)論文 8 多字節(jié)讀寫 BEH BFH — — 表 35 片內(nèi)時鐘數(shù)據(jù)寄存器 的應(yīng)用 實(shí)時時鐘芯片 DS1302 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，也可以關(guān)閉充電功能，芯片采用 32768Hz 晶振。要特別說明的是，備用電源 BT1 可以用電池或超級電容（ 10萬μ F 以上）。雖然 DS1302 在主電源掉電后耗電很小，但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），可以用漏電較小的普通電解電容代替（ 100μ F就可以保證 1 小時的正常走時）。 DS1302 在第一次加電后，需進(jìn)行初始化操作。初始化后就可以按正常方法調(diào)整時間。 DS1302 的時鐘電路如 圖 36所示。 圖 36 DS1302 時鐘電路 數(shù)碼管 LED LED 顯示器由若干個發(fā)光二極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個筆畫或一個點(diǎn)就發(fā)光?？刂葡鄳?yīng)的管導(dǎo)通，就能顯示出對應(yīng)字符。各段 LED 顯示器需要由驅(qū)動電路驅(qū)動。在七段 LED 顯示器中，通常將各段發(fā)光二極管的陰極或陽極連在一起作為公共端。將各段發(fā)光二極管連在一起的叫共陽極顯示器，用低電平驅(qū)動；將陰極連在一起的叫共陰極顯示器，用高電平驅(qū)動。 靜態(tài)顯示就是每一個顯示器各筆畫段都要獨(dú)占具有一個鎖存功能的輸出口線， CPU 把要顯示的字形代碼送到輸出口 上，就可以使顯示器上顯示所需的數(shù)字或符號，此后，即使 CPU 不在去訪問它，因?yàn)楦鞴P畫段借口具有鎖存功能，顯示的內(nèi)容也不會消失。 XXXXXXX 畢業(yè)論文 9 動態(tài)顯示是指顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。靜態(tài)顯示有并行輸出和串行輸出兩種方式。在本系統(tǒng)中數(shù)碼管使用共陰極接法而且是用動態(tài)顯示。 譯碼器 74HC138 74HC138 譯碼器是通過 3條線來達(dá)到控制 8條線的狀態(tài)，就是通過 3條控制線 A0、 A A2 不同的高低電平組合來控制 Y0～ Y7的輸出狀態(tài)，其中 4 和 5 為使能地端，與 8 引腳共同接地，當(dāng)接高電平時 Y0 到 Y7 輸出高電平。 6號腳為使能端，為高電平時有效。 74HC138 封裝如圖 37。當(dāng)需要級聯(lián)時只需要改變使能端信號引腳即可，連接方法簡單。 圖 37 74HC138 封裝圖 鎖存器 74LS244 74ls244 由 2 組、每組四路輸入、輸出構(gòu)成。每組有一個控制端 G，由控制端的高或低電平?jīng)Q定該組數(shù)據(jù)被接通還是斷開。 圖 38 74LS244 引腳圖 9101112131415161 2 3 4 5 6 7 8A0 A1 A2Y\0 Y\1 Y\2 Y\3 Y\4 Y\5 Y\6Y\7 GNDVCCG1G\2A G\2B XXXXXXX 畢業(yè)論文 10 4 硬件設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)概述 本電路是由 AT89S52 單片機(jī)為控制核心， 具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；時鐘電路由 DS1302 提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計(jì)時，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)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 內(nèi)部有一個 31*8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。可產(chǎn)生年、月、日、周日、時、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點(diǎn)，同時具有掉電自動保存功能；顯示部份由 15 個數(shù)碼管， 74Hs13 74ls244 構(gòu)成。使用動態(tài)掃描顯示方式對數(shù)字的顯示。 硬件的結(jié)構(gòu)和可靠性直接影響著整個系統(tǒng)的可靠性，所以合理的安排電路能提高電子產(chǎn)品的性能。 電源設(shè)計(jì) 在這里因設(shè)計(jì)分工和側(cè)重點(diǎn)不同，電源模塊用通用的 5v 變壓器。 AT89S52 主控制模塊 DS1302時鐘模塊 LED數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示模塊 鍵盤模塊 復(fù)位電路 時鐘電路 XXXXXXX 畢業(yè)論文 11 單片機(jī)的復(fù)位電路 圖 42 手動復(fù)位電路 在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，有時可能對系統(tǒng)需要進(jìn)行復(fù)位，為了避免對硬件系統(tǒng)經(jīng)常加電和斷電造成的損害，設(shè)計(jì)了手動的復(fù)位電路。如圖 42 所示。這種電路的設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中需要復(fù)位時，只需使開關(guān)閉合，在 RST 端就會出現(xiàn)一定時間的高電平信號，從而使單片 機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 單片機(jī)系統(tǒng)的晶振電路 單片機(jī)必須在時鐘的驅(qū)動下才能進(jìn)行工作。 MCS51 系列單片機(jī)內(nèi)部都有一個時鐘振蕩電路，只需外接晶振源，就能產(chǎn)生一定頻率的時鐘信號送到單片機(jī)的內(nèi)部的各個單元，決定單片機(jī)的工作速度。圖 43 就是內(nèi)部時鐘工作方式的電路圖，這是一種常用的方式。這種方式是外界振蕩源，本設(shè)計(jì)就采用這種外接晶振的方法。電路中的兩個電容的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振（ C1 C2 的值大，起振的速度慢；反之，速度快。）；二是對振蕩器的頻率起到微調(diào)的作用（ C1 C2的值大，頻率略有減少，反之，頻率略有 提高）。 C1 C2 的值采用 30pF。 XXXXXXX 畢業(yè)論文 12 圖 43單片機(jī)內(nèi)部晶振電路連接圖 主電路設(shè)計(jì) 主電路的功能是完成年、月、日、星期、時、分、秒之間的轉(zhuǎn)換， 再送往LED 顯示，并且接受鍵盤操作，對日期和時間進(jìn)行校正。 電路原理圖如圖 44所示，顯示部分用 P0 口做為輸出數(shù)據(jù)接到 LED 數(shù)碼管a到 h，并接 74ls244 做為各段的驅(qū)動（為了簡化電路圖在此用了 8個上拉電阻代替 74ls244）。用 P3 口的低 3 位接譯碼器的 A0,A1,A2 端，用 ,分別接譯碼器的使能端，通過控制 P3 口來控制 LED 的 動態(tài)掃描。單片機(jī)的 18和 19 引腳接 12MHZ 的晶振，并接兩個 22PF 的電容同時接地，單片機(jī)復(fù)位端接一極性電容并連接到電源處，在極性電容的負(fù)極接一 10K 的電阻，并連接至地做為放電用。本設(shè)計(jì)用到四個獨(dú)立式鍵盤分別接到 P1 口的低 4 位，用 P1 口的, 接日歷時鐘的使能端和時鐘端及數(shù)據(jù)輸入輸出口，并在日歷時鐘上接一 的晶振，并接兩個 22PF 的電容終端和地相連，各芯片的電源部分分別接到有開關(guān)式電源產(chǎn)生的＋ 5V 電源上，芯片的接地端都接在公共地上，在這里接電源部分就不再一一詳述。 設(shè)計(jì) 采用動態(tài)顯示，輪流掃描各個 LED 使之顯示相應(yīng)的數(shù)型碼，當(dāng)掃描頻率大于人眼所能識別的頻率時就看不到閃爍現(xiàn)象。動態(tài)顯示的亮度不如靜態(tài)顯示，但靜態(tài)顯示占用的 I/O 口資源較多，往往用移位寄存器 74LS164 等來擴(kuò)充其 I/O口不足的情況，當(dāng)顯示位數(shù)較多時，這樣勢必增加硬件開銷，增大成本，不利于開闊市場。本設(shè)計(jì)的突出之處在于硬件電路簡單，大大減少了硬件開銷，這樣又勢必增加了軟件開發(fā)的難度，但降低了成本有利于市場的開闊。 XXXXXXX 畢業(yè)論文 13 圖 44電路原理圖 5 軟件設(shè)計(jì) 軟件的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。其任務(wù)是在整體設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ)上，確定程序結(jié)構(gòu)，分配內(nèi) RAM 資源，劃分功能模塊，然后進(jìn)行主程序和各模塊程序的設(shè)計(jì)，最后連接起來成為一個完整應(yīng)用程序，與硬件相結(jié)合完成相應(yīng)功能。 主程序設(shè)計(jì) 主程序才用模塊化設(shè)計(jì)，流程圖如圖 51 所示。 從上面主程序看出，主程序的組成是通過分別調(diào)用各子程序組成總體系統(tǒng)功能，能很直觀的看出主程序所要完成的功能，首先是初始化各模塊，之后調(diào)用鍵盤完成時間的調(diào)整，調(diào)用日歷子程序完成日歷時鐘的初始化和時間數(shù)據(jù)的讀寫，調(diào)用顯示子程序顯示數(shù)據(jù)，最后又轉(zhuǎn)到鍵盤程序來回循環(huán)。 初始化部分主要有初始化定時器部分和和 一些寄存器、標(biāo)志位、初始化時間等。 對定時器 T0初始化時，首先置初值， CPU 開中斷，定時器 T0 開中斷，并且開始計(jì)數(shù)，而對定時器 T1初始化時，首先置初值，定時器 T1 關(guān)中斷，并且停止 XXXXXXX 畢業(yè)論文 14 計(jì)數(shù)，只有收到命令時才能產(chǎn)生中斷。 寄存器的初始化主要是初始化執(zhí)行程序時用到的部分 RAM 空間，防止程序執(zhí)行時帶來混亂。 標(biāo)志位初始化是對時間調(diào)整時判斷是調(diào)分還是調(diào)時等而專設(shè)的位標(biāo)志，初始化過程中標(biāo)志位全部置0，即開始時是處于顯示狀態(tài)，而不是調(diào)整狀態(tài)，這一點(diǎn)在程序中相當(dāng)明了。 初始化時間是開機(jī)時顯示的時間，并通過調(diào)用日歷時鐘的寫程序 來完成時間的置初值。 圖 51程序流程圖 鍵盤子程序設(shè)計(jì) 多功能鍵盤程序的設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，也是完成本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，當(dāng)有鍵按下時，調(diào)用 10ms 延時程序，再判斷是否有鍵按下無則返回，若有先調(diào)用顯示程 序再判斷是否松開，否則再轉(zhuǎn)到顯示程序，這樣避免了在按鍵松開之前能正常顯示。其中 K1鍵功能最多，通過判斷 K1鍵按下的次數(shù)來判斷是調(diào)時間還是定時，并對對應(yīng)的位置閃爍。本鍵盤深度為 7級，即連續(xù)按下 K1 鍵 8次時則返回到原來界面。當(dāng)判斷鍵值為 1時則為調(diào)秒狀態(tài)，對應(yīng)的秒低位閃爍，為 2時為調(diào)分狀態(tài)并分閃爍，為 3 時為調(diào)時狀態(tài)并時閃爍，為 4 時為調(diào)日狀態(tài)并日閃爍，為 5時為調(diào)月狀態(tài)并月閃爍，為 6時為調(diào)年?duì)顟B(tài)并年閃爍，為 7時為調(diào)星期狀態(tài)并星期閃爍。 K2 為加 1 鍵， K3 為減 1 鍵， K4 為總返回鍵，即在調(diào)時見時不用只有開始 初始化 T0 并開中斷 初始化 T1 并關(guān)中斷 寄存器初始化 標(biāo)志位初始化 初始化時間 調(diào)鍵盤子程序 調(diào)日歷子程序 調(diào)顯示子程序 結(jié)束 XXXXXXX 畢業(yè)論文 15 按下 K1 鍵值為 8才返回，而通過按下 K4鍵即可返回。由于鍵盤流程圖非常復(fù)雜，在此只表示秒，如圖 52所示，其余略。 N 開始 有鍵按下？ 延時 10ms K2 按下？ K3 按下？ K4 按下？ K1 按下？ 調(diào)顯示 K1 為 0？ 鍵值加 1 Y 調(diào)顯示 有鍵按下？ 鍵值清 0 標(biāo)志位清 0 返回回 N N N Y N Y N 下頁 1 Y Y Y 下頁 3 XXXXXXX 畢業(yè)論文 16 日歷時鐘子程序設(shè)計(jì) DS1302 與 CPU 的連接需要三條線，即 SCLK(7)、 I/O(6)、 RST(5)。日歷時鐘DS1302 的讀寫需要初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送是低位在先。讀寫都是 16 位數(shù)據(jù)高 8 位是地