【導讀】 蚈羅膇薁螀膀肅薀袂羃莂蕿薂螆羋薈螄羈芄薈袆襖膀薇薆肀肆薆蚈袃莄薅螁肈芀蚄袃袁膆蚃薃肆肂螞蚅衿蒁螞袇肅莇蟻羀羇芃蝕蠆膃腿芆螂羆肅芅襖膁莃芅薄羄艿莄蚆腿膅莃螈肁莂羈螅蒀莁蝕肁莆莀螂袃節(jié)莀裊聿膈荿薄袂肄蒈蚇肇莃蕆蝿袀艿蒆袁肅膅蒅蟻袈膁蒄螃膄肇蒄袆羇蒞蒃薅膂芁蒂蚈羅膇薁螀膀肅薀袂羃莂蕿薂螆羋薈螄羈芄薈袆襖膀薇薆肀肆薆蚈袃莄薅螁肈芀蚄袃袁膆蚃薃肆肂螞蚅衿蒁螞袇肅莇蟻羀羇芃蝕蠆膃腿芆螂羆肅芅襖膁莃芅薄羄艿莄蚆腿膅莃螈肁莂羈螅蒀莁蝕肁莆莀螂袃節(jié)莀裊聿膈荿薄袂肄蒈蚇肇莃蕆蝿袀艿蒆袁肅膅蒅蟻袈膁蒄螃膄肇蒄袆羇蒞蒃薅膂芁蒂蚈羅膇薁螀膀肅薀袂羃莂蕿薂螆羋薈螄羈芄薈袆襖膀薇薆肀肆薆蚈袃莄薅螁肈芀蚄袃袁膆蚃薃肆肂螞蚅衿蒁螞袇肅莇蟻羀羇芃蝕蠆膃腿芆螂羆肅芅襖膁莃芅薄羄艿莄蚆腿膅莃螈肁莂羈螅蒀莁蝕肁莆莀螂袃節(jié)莀裊聿膈荿薄袂肄蒈蚇肇莃蕆蝿袀艿蒆袁肅膅蒅蟻袈膁蒄螃膄肇蒄袆羇蒞蒃薅膂芁蒂蚈羅膇薁螀膀肅薀袂羃莂蕿薂螆羋

　　

【正文】 鐘頻率為 12MHz,即 fosc=12MHz,則時鐘周期為 1/12181。s。 電源模塊單元的設計 LM7805 概述 概述 LM7805為 3端正穩(wěn)壓電路 ,TO220封裝，能提供多種固定的輸出電壓，應用范圍廣。內含過流、過熱和過載保護電路。帶散熱片時，輸出電流可達 1A。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。 主要特點 1A ： 5V SOA 保護 極限值（ Ta=25℃） —— 輸入電壓 (VO=5~18V) 35V 南京工程學院 自動化學院 本科 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 13 of 63 JC—— 熱阻（結到殼） 5℃ /W JA—— 熱阻（結到空氣 ） 65℃ /W —— 工作結溫范圍 0~125℃ —— 貯存溫度范圍 65~150℃ 功能框圖 圖 LM7805實物圖 圖 功能結構圖 電源模塊硬件電路設計 圖 電源模塊電路 電源模塊的電路設計如圖 所示，其中 H1 和 H2 分別是 5V電源的引出接口，在此設計中使用排針來作為引出端口。 P1 是 電源輸入端 ，因為在南京工程學院 自動化學院 本科 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 14 of 63 LM7805 的使用 當中 輸入電壓，即使是紋波電壓中的低值點，都必須高于所需輸出電壓 2V以上，所以在此設計中 LM7805 的輸入端接 的電源。 C3 和 C4 同為電解電容，耐壓值為 25V， C3 起到穩(wěn)定輸入的作用， C4 可改善 輸出電源 穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應。 C5 起到抑制紋波的作用。 SW1 是電源開關，當它接通時，輸出 5V電壓。 D1為發(fā)光二極管，工作電流在 3 毫安到 10 毫安之間，導通壓降約為 。所以需要通過阻值為 1Ｋ的限流電阻與電源相連，此時的電流約為 5 毫安 ，當 SW1 接通時， D1 亮，作為電源接通指示燈。 鍵盤模塊單元的設計 鍵盤模塊的硬件電路設計如圖 所示。 K K K K4 分別同 、 、 相連，當 S S S S5 任意一個鍵按下時，同它相連的端口則被拉低。在此設計中 ，若在時間調整模式下 S2 設置為 “ 加一 ” 功能鍵 ， S3 設置為“減一”功能鍵；若在手動操作模式下 S2 設置為“開”功能鍵， S3 設置為“關”功能鍵。 S4為功能切換鍵，實現(xiàn)運行模式、時間調整模式和退出模式的切換。 S5 為運行模式下實現(xiàn)“自動”、“手動”的切換。 圖 鍵盤電路 實時時鐘模塊 單元的設計 DS1302 概述 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，采用 SPI 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)的時鐘信號和 RAM 數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與 31 天時可以自動調整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達~。采用雙電源供電 (主電源和備用電源 )，可設置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。 DS1302 的外部引腳分配如 下 圖 所示及內部結構如 下 圖 所示。 DS1302 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)南京工程學院 自動化學院 本科 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 15 of 63 點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應用于測量系統(tǒng)中。 圖 外部引腳分配 圖 DS1302內部結構 功能特色： 時鐘計數(shù)功能 ， 可以對秒、分鐘、小時、月、星期、年的計數(shù) ， 年計數(shù)可達到 2100 年 ； 有 31*8 位的額外數(shù)據(jù)暫存寄存器；最少 I/O 引腳傳輸，通過二引腳控制工作電壓 ： ~ V；工作電流小于 320 納安 ( )； 讀寫時鐘寄存器或內部 RAM （ 31*8位的額外數(shù)據(jù)暫存寄存 )可以采用單字節(jié)模式和突發(fā)模式 ； 8pin DIP封裝或 8pin SOICs；兼容 TTL()；可選的工業(yè)級別，工作溫度 40~85 攝氏度；可通過 VCC1 進行涓流充電；雙重電源補給，備用電源可采用電池或者超級電容 ((以上 )，可以用老式電腦卞板上的 。如果斷電時間較短 (兒小時或兒天 )時，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。 100uF 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。 南京工程學院 自動化學院 本科 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 16 of 63 圖 DS1302工作原理圖 工作過程： 主要工作原理圖如 上 圖 所示 ： 移位寄存器，控制邏輯，晶振，時鐘和 RAM。在進行任何數(shù)據(jù)傳輸時， RST 必須被制高電平 (注意雖然將它置為高電平，內部時鐘還是在 晶 振作用下走時的，此時，允許外部讀寫數(shù)據(jù)在每個 SCLK 上升沿時數(shù)據(jù)被輸入，下降沿時數(shù)據(jù)被輸出，一次只能讀寫一位， 無論是讀 適度還是寫 都 需要通過串行輸入控制指令來實現(xiàn) (也是一個字節(jié) )，通過 8 個脈沖便可讀取一個字節(jié)從而實現(xiàn)串行輸入與輸出。最初通過 8 個時鐘周期載入控制字節(jié)到移位寄存器。如果控制指令選擇的是單字節(jié) 模式，連續(xù)的 8 個時鐘脈沖可以進行 8 位數(shù)據(jù)的寫和 8 位數(shù)據(jù)的讀操作， SCLK 時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302， SCLK 脈沖的下降沿讀出。DS302 的數(shù)據(jù)。 8 個脈沖便可讀寫一個字節(jié)。在突發(fā)模式，通過連續(xù)的脈沖一次性讀寫完 7 個字節(jié)的時鐘 /日歷寄存器 (注意時鐘 /日歷寄存器要讀寫完 )，也可以一次性讀寫 28 位 RAM 數(shù)據(jù) (可按實際 情況 讀寫一定數(shù)量的位，不必全部讀寫，兩者的區(qū)別 )。 表 控制指令 7 6 5 4 3 2 1 0 1 RAM/CK A4 A3 A2 A1 A0 RD/W 控制指令 ： 控制指令 (8 位 )如 上表 所示 。 每個字節(jié)的傳輸是有控制字節(jié)指定的，控制字節(jié)的最高位 Bit7 必須是‘ 1’，如果是‘ 0’，寫入將被禁止，因此我們如果將這位置 南京工程學院 自動化學院 本科 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 17 of 63 ‘ 1’ ，可以禁止寫入。 bit6 為‘ 0’則指定對時鐘 /日歷寄存器控制讀寫操作，為‘ 1’則為 RAM 區(qū)數(shù)據(jù)的控制讀寫操作， bit1~bit5 指定相關寄存器待進行輸入輸出操作，最低位 bit0 指定是輸入還是輸出，為‘ 0’則為輸入，相反則輸入有效，輸入輸出根據(jù)脈沖的上升沿和下降沿串行進行。 復位以及時鐘控制 ： 所有的數(shù)據(jù)傳輸在 RST 置一時進行， RST 輸入信號有兩種功能 ： 首先， RS 下接通控制邏輯，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(shù)據(jù)的傳送手段。當 RS丁為高電平時，所有的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在 VCC=， 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(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )，后面有詳細說明。 SCLK 始終是輸入端。 圖 DS1302讀寫時序 南京工程學院 自動化學院 本科 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 18 of 63 數(shù)據(jù)的傳輸 如 上 圖 所示： 數(shù)據(jù)輸入 經過 8 個時鐘周期的控制字節(jié)的輸入，一個字節(jié)的輸入將在下個時鐘周期的上升沿完成，數(shù)據(jù)傳輸從字最低位開始。 數(shù)據(jù)輸出 經過 8 個時鐘周期的控制讀指令的輸入，控制指令串行輸入后，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)將在下個時鐘周期的下降沿被輸出，注意第一位輸出是在最后一位控制指令所在脈沖的下降沿被輸出，要求 RS 保持高電平。 同理 8 個時鐘周期的控制讀指令如果指定的是突發(fā)模式，將會在脈沖的上升沿讀入數(shù)據(jù)，下降沿讀出數(shù)據(jù)，突發(fā)模式一次可進行多字節(jié)數(shù)據(jù)的一次性讀寫，只要控制好脈沖就行了。 突發(fā)模式 ： 上面己經提到過的突發(fā)模式可以指定為任何時鐘 /日歷或 RAM 的寄存器，與以前一樣，位 6 指定時鐘或 RAM,位 0 指定讀或寫。讀取或寫入的突發(fā)模式開始在位 0地址 0。 時鐘 /口歷 ： 時鐘 /日歷包含在 7 個寄存器中，如 下 圖 所示。數(shù)據(jù)在時鐘 /日歷寄存器是二進制編碼的十進制格式 BCD4 碼。 時鐘停止標志 ： 秒寄存器的 bit7 是時鐘停止標志位，如果這位是 ‘ 1’ ，時鐘晶振停止起振， DS1302進入低功耗待命模式，耗用電流小于 100 nanoamps，如果這位是 ‘ 0’晶 振開始起振。 AMPM/1224 模式選擇 ： 小時寄存 器的 bit7 是 AMPM/1224 模式選擇選擇位，這一位為‘ 1’時，選擇了 12 小時制，為‘ 0’時，選擇了 24 小時制，在 12 小時制下， bit5 為‘ 1’選擇了PM，在 24 小時制下， bit5 選擇了 20~23 小時段。 寫保護位： 控制字節(jié)的 bit7 是寫保護位 (前面己經提到 )，低 7 位 (bit0~bit6)，被置 ‘ 0’ ，在任何寫操作前， bit7 都應該置‘ 0’ 。 南京工程學院 自動化學院 本科 畢業(yè) 設計（ 論文 ） 19 of 63 圖 DS1302日歷 /時鐘、 RAM分布圖 涓流充電寄存器 ： 該寄存器決定了 DS1302 的充電特性，結構簡圖如 圖 所示，涓流充電選擇位為 bit4~7}置 1010 時使涓流充電其他選擇將禁止涓流充電。 DS1302 剛上