【文章內(nèi)容簡介】 、分、時、日、周、月和年等信息。對于小于 31 天的月和月末的日期自動進行調(diào)整，還包括閏年校正的功能。時鐘的運行可以采用 24h 或帶 AM（上午） /PM（下午）的 12h 格式。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(shù)據(jù)。 DS1302 有主電源 /后備電源雙電源引腳： Vcc1 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供電源，并提供低功率的電池備份； Vcc2 在雙電源 系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式中 Vcc1 連接到備份電，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 中較大者供電。當 Vcc2 大于 Vcc1＋ 時， Vcc2 給 DS1302 供電；當 Vcc2 小于 Vcc1 時， DS1302 由 Vcc1 供電。 DS1302 數(shù)據(jù)操作原理 DS1302 在任何數(shù)據(jù)傳送時必須先初始化，把 RST 腳置為高電平，然后把 8 位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿被輸出。無論是讀周期還是寫周期，開始 8 位指定 40 存器中哪個將被訪問到。在開始 8 個時 鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后，另外的始終周期在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時寫入數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為 8加 8，在多字節(jié)方式下為 8 加字節(jié)數(shù)，最大可達 248 字數(shù)。 如果在傳送過程中置 RST 腳為低電平，則會中止本次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在 Vcc≧ 之前， RST 腳必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 DS1302的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 所示，表 為各引腳的功能。 基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設計 11 圖 DS1302 引腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 DS1302 的控制字 DS1302 的控制字如圖 所示?？刂谱止?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)寫入到 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～ 1（ A4～ A0）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?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入 /輸出。 為了提高對 32 個地址的尋址能力（地址 /命令位 1～ 5 = 邏輯 1），基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設計 12 可以把時鐘 /日歷或 RAM 寄存器 規(guī)定為多字節(jié)（ burst）方式。位 6 規(guī)定時鐘或 RAM，而位 0規(guī)定讀或?qū)?。在時鐘 /日歷寄存器中的地址 9～ 31 或RAM 寄存器中的地址 31 不能存儲數(shù)據(jù)。在多字節(jié)方式中，讀或?qū)憦牡刂? 的位 0 開始。必須按數(shù)據(jù)傳送的次序?qū)懽钕鹊?8 個寄存器。但是，當以多字節(jié)方式寫 RAM 時，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有 31 字節(jié)，不管是否寫了全部 31字節(jié)，所寫的每一字都將傳送至 RAM。 引腳號 引腳名稱 功能 1 Vcc2 主電源 2， 3 X1， X2 震蕩源，外接 晶振 4 GND 地線 5 RST 復位 /片選線 6 I/O 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端（雙向） 7 SCLK 串行數(shù)據(jù)輸入端 8 Vcc1 后備電源 表 DS1302 引腳功能 圖 DS1302 數(shù)據(jù)讀 /寫時序 DS1302 共有 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 ，基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設計 13 其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。 時鐘暫停：秒寄存器的位 7 定義位時鐘暫停位。當它為 1 時， DS1302停止振蕩，進入低功耗的備份方式。通常在對 DS1302 進行寫操作時（如進入時鐘調(diào)整程序），停止 振蕩。當它為 0 時，時鐘將開始啟動。 AMPM/1224[小 ]時方式： [小 ]時寄存器的位 7 定義為 12 或 24[小 ]時方式選擇位。它為高電平時，選擇 12[小 ]時方式。在此方式下，位 5是 AM/PM 位，此位是高電平時表示 PM，低電平表示 AM。在 24[小 ]時方式下，位 5 為第二個 10[小 ]時位（ 20～ 23h）。 寄存器名 命令字節(jié) 取值范圍 寄存器內(nèi)容 寫 讀 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 00～ 59 CH 10s SEC 分寄存器 82H 83H 00～ 59 0 10min MIN [小 ]時寄存器 84H 85H 00～ 23或01～ 12 12/24 0 10A/P HR HR 日期寄存器 86H 87H 01～ 28，29， 30，31 0 0 10DATE DATE 月份寄存器 88H 89H 01～ 12 0 0 0 10M MONTH 周寄存器 8AH 8BH 01～ 07 0 0 0 0 0 DAY 年寄存器 8CH 8DH 00～ 99 10YEAR YEAR 表 內(nèi)部寄存器地址和內(nèi)容 DS1302 的晶振選用 ，電容推薦值為 6pF，因 為振蕩頻率較基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設計 14 低，也可以不接電容，對記時精度影響不大。 74LS164－八位移位寄存器 74LS64 簡介 74LS164 是一個 8 位移位寄存器，起其主要電特性的典型值如下： 型號 fm Pn 54/74164 36MHz 185mW 54/74LS164 36MHz 80mW 當清除（ CLEAR）為低電平時，輸出端（ QA～ QH）均為低電平。 串行數(shù)據(jù)輸入端（ A， B）可控制數(shù)據(jù)。當 A、 B 任意一個為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時鐘端（ CLOCK）脈沖上升沿作用下 Q0 為低電平。當 A、 B 有一 個為高電平，則另一個就允許輸入數(shù)據(jù)，并在 CLOCK 上升沿作用下決定 Q0 的狀態(tài)。 引出端符號： CLOCK 時鐘輸入端 CLEAR 同步清楚輸入端（低電平有效） A， B 串行數(shù)據(jù)輸入端 QA～ QH 輸出端 其管腳圖如圖 ： 基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設計 15 圖 74LS164 管腳圖 74LS164 邏輯介紹： 1．極限值： 電源電壓 ????????? 7V 輸入電壓 ????????? 工作環(huán)境溫度 ： 54164????????? － 55～ 125176。 C 74164????????? － 0～ 70176。 C 儲存溫度 ????????? － 65～ 150176。 C 2．其真值表如表 基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設計 16 操作模式 輸入 輸出 復位 MR A B Q0 Q1～ Q7 移位 L L Q0～ Q6 H L L L Q0～ Q6 H L H L Q0～ Q6 H H L L Q0～ Q6 H H H H Q0～ Q6 表 74LS164 特性表 H — 高電平 L — 低電平 — 任意電平 3．時序圖： 時序圖如圖 基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設計 17 圖 74LS164 時序圖 3 硬件電路 線路的設計 根據(jù)本課題的要求：數(shù)字鐘要顯示現(xiàn)在的日歷時間包括年、月、日、星期、時、分、秒和 是否為閏年 。所以，需要選用 19 個共陽極數(shù)碼管，且選用 3 片 74LS164。數(shù)碼管要通過 74LS164 送顯，所以 19個數(shù)碼管必須排成 3 排。 設計思想：按照系統(tǒng)設計功能的要求，初步確定設計系統(tǒng)由電源轉(zhuǎn)換模塊、主控制模塊、時鐘模塊 、顯示模塊、鍵盤接口模塊共 5 個模塊基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設計 18 組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖 所示： 圖 電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖 電源轉(zhuǎn)換模塊 日常用到的都是 220V 的交流電源，所以，需要用變壓器將其轉(zhuǎn)換為線路設計中所用到的直流電源。此轉(zhuǎn)換后的直流電源為 +12V,而線路設計中許多芯片所用到的電壓為 +5V,因此 ,還需有 12V 到 5V 的轉(zhuǎn)換電路。此轉(zhuǎn)換采用 7805（三端穩(wěn)壓器）來完成，轉(zhuǎn)換圖如下： Vin=12V Vout=5V 470uF 470uF 104pF 圖 31 7805 電壓轉(zhuǎn)換電路 當 Vin5V 時， Vout端可得到穩(wěn)定的 5V 電壓。 圖中， 104pF 電容的作用是去高頻干擾； 主控制模塊 此模塊由實時時鐘芯片 DS1302 和 AT89C52 組成。 DS1302 只有 3 個管7805 電源模塊 DS1302 時鐘電路 (89C52) 主控制模塊 鍵掃描電路 顯示電路 基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設計 19 腳 SCLK， I/O， RST 分別接 AT89C52 的 ， ， 。通過串行輸入并行輸出來送顯示模塊 。 顯示模塊 顯示部分采用普通的共陽數(shù)碼管顯示，采用動態(tài)掃描，以減少硬件電路。考慮到一次掃描 19 位數(shù)碼管顯示時會出現(xiàn)閃爍情況，設計時 19個數(shù)碼管分為 3 排同時掃描。第一排 6 個數(shù)碼管分別為千年、百年、十年、年、十月、月，第二排 6 個數(shù)碼管分別為十時、時、十分、分、十秒、秒，第三排 7 個數(shù)碼管分別為星期、陰歷十月、陰歷月、陰歷十日、陰歷日、十日、日。顯示時采用串行口輸出段碼，用 3 片 74LS164 來驅(qū)動 3排數(shù)碼管，這樣掃描一次只需 7ms。 74LS164 內(nèi)部為 8 個 D 觸發(fā)器，用以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行移位。單片機一串行口方式 0（移位寄存器方式）輸出數(shù)據(jù)， 3 片 74LS164 作為 3 排共陽數(shù)碼管的串 /并轉(zhuǎn)換顯示借口。 74LS164 為 TTL 單向 8位移位寄存器，可以實現(xiàn)串行輸入，并行輸出。其中 A、 B（第 2 管腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端， 2 個引腳按邏輯“與”運算規(guī)律輸入信號，共一個輸入信號時可以并接，共同作為輸入腳。 CP（第 8 腳）為時鐘輸入端，可連接到串行口的TXD 端。每一個時鐘信號的上升沿加到 CP 端時，移位寄存器移一位。 8個時鐘脈沖過后， 8位二進制數(shù)全部移入 74LS164 中。 MR（第 9 腳）為復位端，當該腳為低電平時，移位寄存器各 位復 0；只有當它為高電平時，時鐘脈沖才起作用。 Q1～ Q8（第 3～ 6 和 10～ 13 引腳）并行輸出端分別數(shù)碼管的 h～ a（因為串行口從低位開始傳送）各段對應的引腳上。在給出了 8 個脈沖后，最先進入 74LS164 的第 1 個字節(jié)數(shù)據(jù)到達了最高位。再來 1 個脈沖，第 1個脈沖就會從最高位移出，進入下個 74LS164 的第 1位。 3 片 74LS164 首尾相串，而時鐘端則接在一起。這樣，當輸入 8 個脈沖時，從單片機 RXD 端輸出的第 1 字節(jié)數(shù)據(jù)就進入了第 1 片 74LS164 中，而當?shù)?2 個 8 個脈沖到來后，第 1 字節(jié)數(shù)據(jù)就進入了第 2 片 74LS164，而隨后的第 2 字節(jié)的數(shù)據(jù)則進入了第 1片 74LS164。這樣，當?shù)?3 個 8 個脈沖完成后，首次送出的數(shù)據(jù)被送到了最下面的 164（第 3 片）中，其它數(shù)據(jù)依次出現(xiàn)在第 2 和第 1 片 74LS164 中，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在 74LS164 中的串基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設計 20 行輸入、并行輸出。 在方式 0 狀態(tài)下，串行口為同步移位寄存器方式，其波特率是固定的，為 fOSC/12。數(shù)據(jù)由 RXD（ ）端輸入或輸出，同步移位脈沖由 TXD（ ）端輸出。發(fā)送、接收數(shù)據(jù)時低位在先。所以根據(jù)本小姐下面提供的電路圖，在編寫程序時，查共陽數(shù)碼管的段碼的二進制數(shù)據(jù)應該將正常的共陽數(shù)碼管 0～ 9 的二進制值按位反序排序，如原來的二進制為11000000（ C0H），要改為 00000011（ 03H），就能使數(shù)碼管正常顯示了。 鍵盤接口設計 用普通按鈕接 10KΩ上拉電阻，用查詢法完成讀鍵功能。 電路圖的繪制 電路圖的繪制通過 PROTELL 99 SE 完成。選定需要的芯片，按照PROTEL 繪圖的步驟完成。 電路板的焊接 在完成 PROTEL 繪圖后，按照連接好的線路圖，將芯片焊接到對應的位置上。檢查線路，看是否焊接出現(xiàn)短路情況。 打開電源前應注意的問題 1)先測火 線、地線、零線各線之間有沒有電阻；