【文章內容簡介】 55～ 125℃ 74164?????????????? 0～ 70℃ 儲存溫度?????????????? 65℃～ 150℃ 表 33真值表 H－高電平 L－低電平 X－任意電平↑－低到高電平跳變 QA0,QB0,QH0－規(guī)定的穩(wěn)態(tài)條 件建立前的電平 QAn,QGn－時鐘最近的↑前的電平 時序圖 如下 34 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 10 圖 34 時序圖 推薦工作條件 如表 34: 表 34推薦工作條件 靜態(tài)特性（ TA 為 工作環(huán)境溫度范圍 ） 如表 35 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 11 表 35工作環(huán)境溫度范圍 [1]:測試條件中的“最小”和“最大”用推薦工作條件中的相應值。 動態(tài)特性 (TA=25℃ )如表 36 表 36動態(tài)特性 [2]:fmax 最大時鐘頻率。 tPLH 輸出由低電平到高電平傳輸延遲時間 tPHL 輸出由高電平到低 電平傳輸延遲時間 ds1302 現在流行的串行時鐘電路很多，如 DS130 DS130 PCF8485 等。這些電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采 用。本文介紹的實時時鐘電路 DS1302 是 DALLAS公司的一種具有涓細電流充電能力的電路，主要特點是采用串行數據傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能。采用普通 晶振。 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，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 數據。 DS1302 內部有一個 318 的用于臨時性存放數據的 RAM 寄存器。 DS1302是 DS1202 的升級產品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 12 DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1 為后備電源， Vcc2 為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當 Vcc2 大于 Vcc1＋ 時， Vcc2 給 DS1302 供電。當 Vcc2 小于 Vcc1 時， DS1302 由 Vcc1 供電。 X1 和 X2是振蕩源，外接 晶 振。 RST 是復位 /片選線，通過把 RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。 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)數據的傳送手段。當 RST 為高電平時，所有的數據傳送被初始化，允許對 DS1302 進行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會終止此次數據傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在 Vcc≥ 之前，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 為串行數據輸入輸出端 (雙向 )，后面有詳細 說明。 SCLK 始終是輸入端。 DS1302 的控制字節(jié)的最高有效位 (位 7)必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數據寫入 DS1302中，位 6如果為 0，則表示存取日歷時鐘數據，為 1表示存取 RAM數據 。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。 在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數據被寫入 DS1902，數據輸入從低位即位 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 的數據，讀出數據時從低位 0位到高位 7。 DS1302 有 12 個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數據位為 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容。 DS1302 與 RAM 相關的寄存器分為兩類：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，其中奇數為讀操作，偶數為寫操 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 )。 DS1302 與 CPU 的連接需要三條線，即 SCLK(7)、 I/O(6)、 RST(5)。 DS1902 與 89C2051的連接圖，其中，時鐘的顯示用 LED。 DS1302 與 CPU 的連接 ， 實際上，在調試程序時可以不加電容器，只加一個 的晶振即可。只是選擇晶振時，不同的晶振，誤差也較大。另外，還可以在上面的電路中加入 DS18B20，同時顯示實時溫度。只要占用 CPU 一個口線即可。 LED 還可以換成 LCD，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展有限公司生產的 10 位多功能 8 段液晶顯示模塊 LCM101，內含看門狗 (WDT)/時鐘發(fā)生器及兩種頻率的蜂鳴器驅動電路，并有內置顯示 RAM，可顯示任意字段筆劃，具有 3－ 4 線串行接口，可與任何單片機、 IC 接口。功耗低，顯示狀態(tài)時電流為 2μA ( 典型值 )，省電模式時小于 1μA ，工作電壓為 ～ ，顯示清晰。 DS1302 的實時時間流程。根據 流程框圖，不難采集實時時間。下面對 DS1302 的基本徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 13 操作進行編程： 根據本人在調試中遇到 的問題，特作如下說明： DS1302 與微處理器進行數據交換時，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，指定時鐘數據， D6=1，指定 RAM數據； 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 進行數據傳送時， 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)傳送結束之后，在下 2個 SCLK 周期的上升沿輸入數據字節(jié)，或在下 8個 SCLK 周期的下降沿輸出數據字節(jié)。 DS1302 與 RAM 相關的寄存器分為兩類 :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，其中奇數為讀操作，偶數為寫操作；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 ( 以上 )。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。可以用老式電腦主板上的 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整時間。 DS1302 存在時鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現時鐘混亂等缺點。 DS1302 可以用于數據記錄，特別是對某些具有特殊意義的數據點的記錄，能實現數據與出現該數據的時間同時記錄。這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結果的分析及對異常數據出現的原因的查找具有重要意義。傳 統(tǒng)的數據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，只能記錄數據而無法準確記錄其出現的時間；若采用單片機計時，一方面需要采用計數器，占用硬件資源，另一方面需要設置中斷、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。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 14 4 系統(tǒng)的軟件設計 電子萬年歷 的功能是在程序控制下實現的。該系統(tǒng)的軟件設計方法與硬件設計相對應，按整體功能分成多個不同的程序模塊，分別進行設計、編程和調試，最后通過主程序將各程序模塊連接起來。 這樣有利于程序修改和調試，增強了程序的可移植性。 主程序 主程序 如圖 41所示： 圖 41 主程序圖 開始 讀年、月、日 送第一塊 LED 顯示 讀星期、閏、年、日 送第二塊 LED 顯示 讀時、分、秒 送第三塊 LED 顯示 返回 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 15 從 1302 讀取 日期和時間 程序 圖 42 從 1302讀取程序 讀 1302 日期和時間 調整時間和日期 Y N 系統(tǒng)初始化 開 始 需要調整時間嗎？ 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 16 5 PROTEUS 使用 編程環(huán)境 PROTEUS PROTEUS 軟件是由英國 LabCenter Electronics 公司開發(fā)的 EDA 工具軟件，由 ISIS和 ARES 兩個軟件構成，其中 ISIS 是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件， ARES 是一款高級的布線編輯軟件，它集成了高級原理布線圖、混合模式 SPICE 電路仿真、 PCB 設計以及自動布線來實現一個完整的電子設計。 用 PROTEUS ISIS 對 電子萬年歷 的硬件電路設計 通過 PROTEUS ISIS 軟件的 VSM（虛擬仿真技術），用戶可以對模擬電路、數字電路、模數混合電路，以及基于微控制器的系統(tǒng)連同所有外圍接口電子元器件一起仿真。 用 PROTEUS ISIS 設計硬件電路的過程 ① 選擇設計圖紙的到小 根 據設計所使用到元器件的多少，選擇合適大小的設計圖紙，操作是單擊菜單欄上的System→ Set Sheet Size ，然后彈出如圖 51所示的對話框，從中選擇合適大小的圖紙，也可以選擇 User 進行圖紙的自定義設置。在設計過程中也可以通過此方法調整圖紙的大小。 圖 51 ② 選取仿真所需的元器件 選取元器件的方式是，單擊如圖 52 所示的按鈕“ P”。會彈出如圖 53所示的窗口。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 17 圖 52 圖 53 從此窗口的左上角的“ Keywords”中輸入 電子萬年歷 設計用到的器件，如輸入“ AT89C51”，在中間會列出帶有輸入關鍵字的元器件，選擇合適的元器件并雙擊它，則已經選擇好了該元器件。然后再在“ Keywords”中輸入其他所需的元器件，用同樣的方法進行操作。最后選擇好所有的元器件如 圖 54所示。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 18 圖 54 所用器件 其中 74LS174 表示 三個串行接口 ， AT89C51 代表單片機會 ， DS1302 代表時鐘芯片 ，RESPACK8代表八排電阻 。 ③ 把元器件放到圖紙的合適位置，進行布線 單擊如圖 54 所示的元器件 AT89C51，再在右邊圖紙上單擊，就把元器件放入到了圖紙上。再用同樣的方法把 ds1302 放入到圖紙的合適位置。如果元器件放置錯誤，這可通過兩次右擊刪除所放置的元器件，如果位置放得不理想，可以先右擊該器件，然后按住左鍵進行移動。在布線之前，如果覺得元 器件的引腳的方向不好布線，則可以通過單擊這四個按鈕進行調整，這四按鈕的意思分別是：順時針旋轉 90176。，逆時針旋轉 90176。，沿 Y軸對稱，沿 X軸對稱。通過這樣的調整，可以使整個布局合理一些。接著進行布線，由于 PROTEUS ISIS 有自動布線的功能，比如要把 AT89C51 的 P2口連到 74LS164的 OUT8 口，