【導(dǎo)讀】并顯示剩余天數(shù)，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前時(shí)間、日期以及終點(diǎn)日期可重置功能。能準(zhǔn)確地顯示當(dāng)前的日期和時(shí)間；提供人工方式的設(shè)置手段；具有終點(diǎn)日期的重置與保持功能以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘掉電運(yùn)行功能。[3]康華光，陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)：模擬部分[M].北京：高等教育出版社，[4]王永軍，李景華.數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，[5]沈文.AVR單片機(jī)C語言開發(fā)入門指導(dǎo)[M].北京：清華大學(xué)出版社，

　　

【正文】 開放，輸出 “ 0” （ 1/0），下一狀態(tài)仍舊為 “ 狀態(tài) 0” 。當(dāng)按鍵輸入為 “ 0” ，表示按鍵閉合，但輸出還是 “ 0” （ 0/0）（沒有經(jīng)過消抖，不能確認(rèn)按鍵真正按下），下一狀態(tài)進(jìn)入 “ 狀態(tài) 1” 。 “ 狀態(tài) 1” 為按鍵閉合確認(rèn)狀態(tài)，它表示了在 10ms 前按鍵為閉合的，因此當(dāng)再次檢測到按鍵輸入為 “ 0” 時(shí)，可以確認(rèn)按鍵被按下了（經(jīng)過 10ms的消抖），輸出 “ 1” 表示確認(rèn)按鍵閉合（ 0/1），下一狀態(tài)進(jìn)入 “ 狀態(tài) 2” 。而當(dāng)再倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 18 次檢測到按鍵的輸入為 “ 1” 時(shí)，表示按鍵可能處在抖動(dòng)干擾，輸出為 “ 0” （ 1/0），下一狀態(tài)返回到 “ 狀態(tài) 0” 。這樣，利用狀態(tài) 1，實(shí)現(xiàn)了按鍵的消抖處理。 “ 狀態(tài) 2” 為等待按鍵釋放狀態(tài)，因?yàn)橹挥械劝存I釋放后，一次完整的按鍵操作過程才算完成。 從對(duì)圖 51 的分析中可以知道，在一次按鍵操作的整個(gè)過程，按鍵的狀態(tài)是從“ 狀態(tài) 0” “ 狀態(tài) 1” “ 狀態(tài) 2” ，最后返回到 “ 狀態(tài) 0” 的。并且在整個(gè)過程中，按鍵的輸出信號(hào)僅在 “ 狀態(tài) 1” 時(shí)給出了唯一的一次確認(rèn)按鍵閉合的信號(hào) “ 1”（其它狀態(tài)均輸出 “ 0” ）。所以上面狀態(tài)機(jī)所表示的按鍵系統(tǒng) ，不僅克服了按鍵抖動(dòng)的問題，同時(shí)也確保在一次按鍵整個(gè)的過程中，系統(tǒng)只輸出一次按鍵閉合信號(hào)（ “ 1” ）。 換句話講，不管按鍵被按下的時(shí)間保持多長，在這個(gè)按鍵的整個(gè)過程中都只給出了一次確認(rèn)的輸出，它是一個(gè)最簡單和基本的按鍵 [14 數(shù)電 ]。 該系統(tǒng)共 4 個(gè)按鍵： SET_ Up、 Enter 和 SET_2。在正常顯示工作狀態(tài)下， Up和 Enter 無任何功能，這兩個(gè)鍵僅在日期和時(shí)間設(shè)置狀態(tài)時(shí)才起作用。圖 53 是SET_1 鍵的功能狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 圖 53 按鍵 SET_1 功能狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 在正常顯示狀態(tài)時(shí)，按一下 SET_1 鍵，轉(zhuǎn)入 當(dāng)前時(shí)間設(shè)置 1 狀態(tài)，此時(shí)第 1 位數(shù)碼管閃爍，提示用戶現(xiàn)在是設(shè)置時(shí)的高位（見圖 53）；如果再繼續(xù)按 SET_1 鍵，進(jìn)入當(dāng)前日期設(shè)置 1狀態(tài)，同樣第 1位數(shù)碼管閃爍，提示用戶現(xiàn)在是設(shè)置年的高位；如果再按 SET_1 鍵，則返回正常顯示狀態(tài)。在按鍵設(shè)置過程中，只要在 10s 內(nèi)沒有按鍵操作，將放棄本次的設(shè)置，自動(dòng)返回正常顯示狀態(tài)。 倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 19 時(shí)間設(shè)置子狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程（當(dāng)前時(shí)間設(shè)置為狀態(tài) 2）如圖 54 所示。 圖 54 時(shí)間設(shè)置子狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 設(shè)置過程按位進(jìn)行， Up 鍵的作用是將當(dāng)前設(shè)定位的數(shù)加 1； Enter 鍵確認(rèn)當(dāng)前設(shè)置，進(jìn)入下一位的設(shè)置 。 處于當(dāng)前設(shè)定位的數(shù)碼管閃爍顯示，以提示用戶。只有第 6次按 Enter 鍵后，系統(tǒng)才正式確認(rèn)用戶的全部設(shè)置，并將其寫入 DS1302。同樣，只要在 10s 內(nèi)沒有按鍵的操作，將放棄本次操作，自動(dòng)返回正常顯示狀態(tài)。 SET_2 鍵的功能與 SET_1 鍵類似，它轉(zhuǎn)入的是終點(diǎn)日期的設(shè)置狀態(tài)。當(dāng)前日期和終點(diǎn)日期的設(shè)置操作與圖 54 所示的轉(zhuǎn)換過程類似。 另外，在用戶設(shè)置過程中，系統(tǒng)對(duì)用戶的設(shè)定進(jìn)行了自動(dòng)的限定處理，時(shí)、分、秒、月份、日期都要做限定。例如，月份最高不能出現(xiàn)大于 12 的數(shù)字，那么當(dāng)前設(shè)置月份的高位時(shí)，無論按多少次的 Up 鍵 ，該位數(shù)字智能限定在 0 和 1 之間轉(zhuǎn)換；當(dāng)月份低位數(shù)字大于 3時(shí)，設(shè)定月份的高位為 1后，低位數(shù)字會(huì)自動(dòng)清為 0；轉(zhuǎn)入設(shè)置月份的低位時(shí)，如果月高位已經(jīng)為 1了，那么低位數(shù)字智能在 0、 2這三個(gè)數(shù)字之間轉(zhuǎn)換。 總之按鍵的過程盡量做到精益求精，盡量做到人性化的設(shè)計(jì)。考慮到使用者并非專業(yè)人員，絕對(duì)有可能胡亂按鍵，在這種情況下，要依靠程序來確保正常運(yùn)行。 6 系統(tǒng)調(diào)試 整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，調(diào)試是關(guān)鍵。 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試 是 確保電路正常工作的重要保證。 對(duì)硬件電路的調(diào)試首先是動(dòng)態(tài)顯示部分的調(diào)試 ， 可以將驅(qū)動(dòng)電路與 LED 顯示電路部分一起調(diào)試 ， 將驅(qū)動(dòng)電路與 LED 顯示電路在 Proteus 上畫出，然后直接給電路一組高或低的電平對(duì)應(yīng)特殊的段碼或位碼 ， 看顯示的效果 ， 以此判斷 LED 是否正常 。 倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 20 圖 61 倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)基于 Proteus 的硬件仿真圖 倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 21 通過送入特殊的段碼，動(dòng)態(tài)顯示部分可以顯示送入的段碼。 在動(dòng)態(tài)顯示部分正常工作的基礎(chǔ)上，根據(jù) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 在 Proteus 上畫出整個(gè)系統(tǒng)原理圖，然后點(diǎn)擊 Play（注意，此時(shí)并沒有加上系統(tǒng)程序），根據(jù)硬件各連接點(diǎn)的電位，判斷其 是否連接正確。其電路圖如圖 61 所示。 軟件調(diào)試 CVAVR 軟件的主工作窗口如圖 62 所示。 圖 62 CVAVR 主工作窗口 系統(tǒng)軟件主要包括以下幾個(gè)模塊： DS1302 讀 /寫， LED 動(dòng)態(tài)掃描及按鍵識(shí)別與處理，剩余天數(shù)計(jì)算。 首先處理好 LED 動(dòng)態(tài)掃描函數(shù)模塊，每隔 2ms 掃描一次，使仿真效果達(dá)到不閃爍，亮度均勻即可。然后根據(jù) CVAVR軟件直接提供的對(duì) DS1302讀/寫的基本操作函數(shù)對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，使數(shù)碼管能夠顯示實(shí)時(shí)時(shí)間即完成對(duì) DS1302 的讀操作，寫操作亦可從后面按鍵識(shí)別與處理模塊完成后實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證。 按鍵采用狀態(tài)機(jī)倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 22 編程思想，每隔 10ms 讀取一次鍵值，能夠有效的到達(dá)消抖處理，該部分程序作為模塊化可被移植，也很容易驗(yàn)證完成。 通過 CVAVR 上 的 編譯，在軟件語法無錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)軟硬件系統(tǒng)的聯(lián)調(diào) ，主要檢查各工作狀態(tài)時(shí)顯示的內(nèi)容效果以及按鍵效果測試 。經(jīng)過這幾步的調(diào)試后 ， 可以得到初步的實(shí)驗(yàn)效果 ， 再根據(jù)一些如精度要求的細(xì)節(jié)去細(xì)調(diào)系統(tǒng)使之完善。 經(jīng)過軟硬件的聯(lián)調(diào)，系統(tǒng)達(dá)到了課題的要求。 軟硬 聯(lián)調(diào)效果展示 系統(tǒng)默認(rèn)終點(diǎn)日期為北京奧運(yùn)會(huì)日期即 08/08/08，由于終點(diǎn)日期小于當(dāng)前日期，所以倒計(jì)時(shí)天數(shù)信息顯示為 0，該系統(tǒng)顯示時(shí)間的時(shí)候綠色圓形 LED 會(huì)每隔一秒鐘閃爍一次，而當(dāng)顯示為日期的時(shí)候，紅色方形 LED 會(huì)每隔一秒鐘閃爍一次，以便區(qū)分顯示信息。 圖 63 調(diào)試顯示當(dāng)前實(shí)時(shí)時(shí)間及倒計(jì)時(shí)信息左邊圓形綠色 LED 燈閃爍 倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 23 圖 64 調(diào)試顯示當(dāng)前實(shí)時(shí)日期及倒計(jì)時(shí)信息右邊方形紅色 LED 燈閃爍 如圖 65 為 設(shè)置終點(diǎn)日期為 2020/5/28 后的效果 ，測試當(dāng)時(shí)日期為 10/05/23，倒計(jì)時(shí)信息顯示為剩余 5 天，能正確計(jì)算剩余天數(shù)。 圖 65 通過按鍵重置終點(diǎn)日期后的倒計(jì)時(shí)信息展示 倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 24 7 總結(jié) 本設(shè)計(jì)利用單片機(jī) ATmega16控制串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302構(gòu)成倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)間與日期顯示和倒計(jì)時(shí)顯示。該電路使用簡單的三線接口，為單片機(jī)節(jié)省大量的接口資源，時(shí)鐘芯片 DS1302帶有后備電池，具備對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力，保證電路斷電后仍保存時(shí)間和數(shù)據(jù)信息，這些優(yōu)點(diǎn)解決了目前常用實(shí)時(shí)時(shí)鐘占用單片機(jī)資源多以及計(jì)時(shí)不可靠以及掉電丟失等缺點(diǎn)。該時(shí)鐘功能強(qiáng)大，性能優(yōu)越，能為很多領(lǐng)域，特別是對(duì)時(shí)鐘工作的精確性和可靠性有較高要求的場合，提供較好的倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。 但是，由于 DS1302 易受環(huán)境影響，會(huì)使該電路出現(xiàn)時(shí)鐘 混亂等問題，還有區(qū)分時(shí)間和日期的 LED 不能很好的秒閃爍，但是系統(tǒng)很好的解決了混閃問題，得益于程序的狀態(tài)機(jī)思想，總之這些不足 的地方還有待繼續(xù)研究和改進(jìn) [15]。 倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 25 致 謝 在此衷心感謝所有為該論文寫作提供幫助的人們。 首先，特別感謝我的指導(dǎo)教師 XXX 老師，從選題、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)到論文的撰寫， X 老師給了我很多建設(shè)性的指導(dǎo)與建議，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、認(rèn)真負(fù)責(zé)的精神時(shí)刻督促著我更好地完成自己的工作。 感謝信息與通信工程系的各位老師們，在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，老師們所創(chuàng)造的樂觀向上、團(tuán)結(jié)進(jìn) 取的氛圍感染了我，使我更加相信自己，更有信心克服困難。 感謝和我小組的同學(xué)們，他們在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)階段給予了我無私與耐心的幫助。 最后，再次對(duì)這四年間所有關(guān)心、指導(dǎo)和幫助過我的師長與同學(xué)致以最誠摯的謝意！ 倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 26 參考文獻(xiàn) [1]甘勇，張杰，田輝 . 微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 [M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [2]馬潮 . AVR 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實(shí)踐 [M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [3]魯云飛，閻煥忠，任志祿等 . 51 單片機(jī)在全自動(dòng)倒計(jì)時(shí) 控制器中的應(yīng)用 [J].沈陽建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， ： 6869 [4]李廣弟 . 單片機(jī)基礎(chǔ) [M]. 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， [5]沈文 . AVR 單片機(jī) C 語言開發(fā)入門指導(dǎo) [M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， [6]黃明強(qiáng) . DS1302 在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].保定師范?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)， 2020， 17(2) [7]張毅剛，彭喜元編著 . 單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M]. 北京： 人民郵電出版社， [8]DALLAS Trickle Charge Timekeeping Chip [9]王明順，趙德平 . 可涓流充電的串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302 及應(yīng)用設(shè)計(jì) [J].國外電子元器件，1997， (2) [10]ATmeaga16 Datasheets [11]何建國 . 倒計(jì)時(shí) LED 顯示屏的設(shè)計(jì) [J]. 國外電子元器件， （ 10）： 4041 [12]康華光，陳大欽 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)：模擬部分 [M]. 北京：高等教育出版社， [13]張自聰，金永興 . 基于 AT89S52 的奧運(yùn)倒計(jì)時(shí)牌的設(shè)計(jì) [J]. 中國計(jì)量學(xué) 院學(xué)報(bào)，2020,12:305307 [14]王永軍，李景華 . 數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng) [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， [15]洪海麗，段傳華，王明俊 . LED 顯示屏閃爍問題的分析及解決 [J]. 儀器儀表， :2729