【文章內(nèi)容簡介】 S 和 HMOS 工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的 CHMOS 電路已達(dá)到 LSTTL 的速度，傳輸延遲時(shí)間小于 2ns，它的綜合優(yōu)勢已 大 于 TTL 電路。因而，在單片機(jī)領(lǐng)域 ， CMOS 電路 正在逐漸取代 TTL 電路。 (2) 低功耗化 單片機(jī)的功耗已從 mA 級(jí)，甚至 1uA 以下；使用電壓在 3~6V 之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗 重慶文理學(xué)院技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 4 干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。 (3) 低電壓化 幾乎所有的單片機(jī)都有 WAIT、 STOP 等省電運(yùn)行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在 3~6V 范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá) 1~2V。目前 供電的單片機(jī)已經(jīng)問世。 (4) 低噪聲與高可靠性 為提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機(jī)內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。 數(shù)字時(shí)鐘方案論證比較 數(shù)字電路與單片機(jī)性能比較 數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)可采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，也可以采用單片機(jī)來完成。若用數(shù)字電路完成，所設(shè)計(jì)的電路相當(dāng)復(fù)雜，大概需要十幾片數(shù)字集成塊，其功能也主要依賴于數(shù)字電路的各功能模塊的組合來實(shí)現(xiàn)，焊接的過程比較復(fù)雜，成本也非常高。若用單片機(jī)來設(shè)計(jì)制作完成，由于其功能的實(shí)現(xiàn) 主要通過軟件編程來完成，那么就降低了硬件電路的復(fù)雜性，而且其成本也有所降低，所以在該設(shè)計(jì)與制作中采用 AT89S52 單片機(jī) ，它是低功耗、高性能的 CMOS 型 8 位單片機(jī)， 內(nèi)帶有 8KB 的Flash 程序存儲(chǔ)器，且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程。另外， AT89S52 的指令系統(tǒng)和引腳與 8051 完全兼容，片內(nèi)有 256B 的 RAM、 32 條 I／ O 口線、 2 個(gè) 16位定時(shí)計(jì)數(shù)器、 5 個(gè)中斷源、一個(gè)全雙工串行口等， 具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉?能需要燒入程序時(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不 會(huì)對(duì)芯片造成損壞 ，由此可見使用單片機(jī) 作為數(shù)字時(shí)鐘的核心器件將更加具有快捷、高效的性能。 數(shù)碼管與 LCD液晶顯示 性能比較 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)最常用的顯示器 LED（發(fā)光二極管顯示器）和 LCD（液晶顯示屏），這兩種顯示器 器件都 可顯示數(shù)字、字符及系統(tǒng)的狀態(tài)，他們的驅(qū)動(dòng)電路簡單、易于實(shí)現(xiàn)且價(jià)格低廉，因此得到廣泛應(yīng)用 。同時(shí) 由于數(shù)碼管只能顯示數(shù)字?jǐn)?shù)碼管顯示內(nèi)容單一， 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，沒有電磁輻射、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用 ， 而這個(gè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)中 ，要求功能較多，為了使電路顯示的更清晰明了，在該設(shè)計(jì)當(dāng)中我們 決定采用 LCD1602 液晶作為我們單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的顯示設(shè)備。 包洪：單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 5 單片機(jī)編程時(shí)鐘與 時(shí)鐘芯片 性能比較 在單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，經(jīng)常需要一個(gè)時(shí)鐘電路定時(shí)、測控之用；數(shù)字時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)方法有很多種，最簡單的就是利用單片機(jī)中都集成的定時(shí)器，通過軟件編程來構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘來使用， 但是基于這種方法，由于定時(shí)器工作在中斷方式，它會(huì)頻繁地中斷 CPU 的工作。每次開機(jī)都要重新設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，使用不方便而且還占用單片機(jī)的定時(shí)器資源， 單片機(jī)直接編程做時(shí)鐘電路雖然節(jié) 省成本，但功能 卻有許不足，而且單片機(jī)工作不是很穩(wěn)定，容易出現(xiàn)死機(jī)、跑錯(cuò)等 等， 電路一復(fù)位就又要從新調(diào)整時(shí)間，顯然這在實(shí)際情況中是很麻煩的，與社會(huì)的主流發(fā)展—— 智能化，不相符合。 但是 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， 它可以對(duì)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。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，因此我們?cè)谶@里將會(huì)采用采用DS1302 作為我們單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的時(shí)鐘芯片。 第二章 系統(tǒng)的硬件 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)概述 本系統(tǒng) 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 環(huán)境中 工作；時(shí)鐘電路由內(nèi)部時(shí)鐘電路外接晶振提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的可隨時(shí)調(diào)整時(shí)鐘電路，工作電壓為 3V～ 5V； 所以采用 DS1302 作為本設(shè)計(jì)的日歷芯片； 顯示部份 使用 LCD1602B 液晶模塊進(jìn)行數(shù)字顯示， 1602B 液晶模塊可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0— D7,和 RS、R/W、 EN 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光。該模塊也可以只用 D4D7 作為四 位數(shù)據(jù)分兩次傳送，這樣就可以節(jié)省 MCU 的 I/O口資源 ， 系統(tǒng)主要由晶振 電路 、復(fù)位電路、 時(shí) 鐘電路部分、中央處理單元、晶顯示部分組成，單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的 設(shè)計(jì)流程如圖 所示 。 重慶文理學(xué)院技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 6 電路 總體框圖設(shè)計(jì) 電路總體框架圖 模塊電路的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路為整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)， 是單片機(jī)系統(tǒng)必須的部分 ； 本系統(tǒng)采用美國 DALLAS 公司推出的 DS1302 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 ， 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)式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)，該芯片是采用串行方式的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，串行方式的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片大多數(shù)是將地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為一根串行傳輸數(shù)據(jù)的傳號(hào)線，這種方式的有點(diǎn)是信號(hào)線少、電路連接簡單、節(jié)省系統(tǒng)資源和電路板的面積，缺點(diǎn)是程序編寫復(fù)雜、工作量比較大，且操作速度較慢，接下來我們來分析一下 DS1302 的性能與原理。 單片機(jī) AT89S52 LCD1602 DS1302 時(shí)鐘芯片 復(fù)位電路 按鍵 電路 晶振 蜂鳴器 電源 包洪：單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 7 DS1302 的性能 、 計(jì)算 2100 年之前的秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，能進(jìn)行閏年調(diào)整； B、 31 字節(jié)數(shù)據(jù) RAM； C、引腳與 TTL 兼容； D、工作電流小于 300nA,有備份電源和涓流充電能力； DS1302 引腳定義 I/O：數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 SCLK：串行時(shí)鐘輸入引腳 RST 復(fù)位引腳 GND：接地引腳 Vcc Vcc2：工作電源、備份電源引腳 X X2：晶振接入管腳。晶振頻率為 。 三、 DS1302 的操作 命令字格式 如圖 所示 ： R / WA0A1A2A3A4R / C1 D0D1D2D3D4D5D6D7位：位： 圖 命令字格式 D7 位：固定為 1 R/C 位：為 0 時(shí)選擇操作時(shí)鐘，為 1 時(shí) 選擇操作 RAM A4A3A2A1A0:操作地址 R/W 位：為 0 時(shí)進(jìn)行寫操作，為 1 時(shí)進(jìn)行讀操作 單字節(jié)操作 如圖 所示 ： 圖 寫操作 1 2 3 4 8765 V CC 2X1X2GNDVCC 1SCLKI/ORSTDS 1302寫命令 數(shù)據(jù)字節(jié)SCLKRSTI / O 0重慶文理學(xué)院技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 8 圖 讀操作 多字節(jié)操作（突發(fā)模式） : 每次寫入或讀出 8 個(gè)字節(jié)時(shí)鐘日歷數(shù)據(jù)或 31 個(gè)字節(jié) RAM 數(shù)據(jù)。與單字節(jié)時(shí)相似，僅需將 A0~A4 換成 “11111” 。 四、 DS1302 的寄存器 DS1302 有 12 個(gè)寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼 形式 ,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字 ，表 為日歷寄存器功能表。 日歷時(shí)鐘寄存器功能表 讀命令 數(shù)據(jù)字節(jié)SCLKRSTI / O 1 D 0 D 7D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 包洪：單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 9 五、 DS1302 與單片機(jī)的接口 圖 DS1302 與單片機(jī)的接口 圖 液晶 LCD1602 顯示電路 1602B 液晶模塊可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0— D7,和 RS、R/W、 EN 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光。該模塊也可以只用 D4D7 作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送，這樣就可以節(jié)省 MCU 的 I/O口資源，液晶 LCD1602 引腳情況如下表 所示；液晶 LCD1602 最小系統(tǒng)圖 如 所示。 LCD1602 引腳功能 表 89 S 51P 1 . 1I / ODS 1302SCLK P 1 . 0P 1 . 2RSTV CC 1V CC 2X 1X 2GND+ 5 V+ 3 . 6 VNi Cd 電池重慶文理學(xué)院技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 10 圖 液晶 LCD1602 最小系統(tǒng)圖 復(fù)位 電路與晶振電路 復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng)必須的，用來為單片機(jī)提供正確的復(fù)位信號(hào)；振蕩電路就為單片機(jī)工作提供了所需要的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，使單片機(jī)的開始 正常工作； 如圖 所示 18 腳和 19 接時(shí)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)后能夠形成上電復(fù)位電路。 包洪：單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 11 圖 復(fù)位電路與晶振電路 總體電路圖設(shè)計(jì) 下圖為總體電路設(shè)計(jì)圖， 如圖 所示 。 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10VCC40GND20I C 1 A T 89S 51R E S _ DX A L 1X A L 2R X D _DT X D _DT 0_ DP 0_ 0_DP 0_ 1_DP 0_ 2_DP 0_ 3_DP 0_ 4_DP 0_ 5_DP 0_ 6_DP 0_ 7_DP 2_ 0_DP 2_ 1_DP 2_ 2_DP 2_ 3_DP 2_ 4_DP 2_ 5_DP 2_ 6_DP 2_ 7_DR D _DW R _DV C CP 1_ 0_DP 1_ 1_DP 1_ 2_DP 1_ 3_DP 1_ 4_DP 1_ 5_DP 1_ 6_DP 1_ 7_DT 1_ DI N T 0_DI N T 1_DY412MC 1020PC920PX A L 1X A L 2+C 1122u FR 2110KS 25R e s e tV C CV C CR E S _DOC1C111D31Q2