【導(dǎo)讀】并顯示剩余天數(shù)，實現(xiàn)當前時間、日期以及終點日期可重置功能。能準確地顯示當前的日期和時間；提供人工方式的設(shè)置手段；具有終點日期的重置與保持功能以及實時時鐘掉電運行功能。[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，不能確認按鍵真正按下），下一狀態(tài)進入 “ 狀態(tài) 1” 。 “ 狀態(tài) 1” 為按鍵閉合確認狀態(tài)，它表示了在 10ms 前按鍵為閉合的，因此當再次檢測到按鍵輸入為 “ 0” 時，可以確認按鍵被按下了（經(jīng)過 10ms的消抖），輸出 “ 1” 表示確認按鍵閉合（ 0/1），下一狀態(tài)進入 “ 狀態(tài) 2” 。而當再倒計時實時時鐘設(shè)計 18 次檢測到按鍵的輸入為 “ 1” 時，表示按鍵可能處在抖動干擾，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)，因為只有等按鍵釋放后，一次完整的按鍵操作過程才算完成。 從對圖 51 的分析中可以知道，在一次按鍵操作的整個過程，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。并且在整個過程中，按鍵的輸出信號僅在 “ 狀態(tài) 1” 時給出了唯一的一次確認按鍵閉合的信號 “ 1”（其它狀態(tài)均輸出 “ 0” ）。所以上面狀態(tài)機所表示的按鍵系統(tǒng) ，不僅克服了按鍵抖動的問題，同時也確保在一次按鍵整個的過程中，系統(tǒng)只輸出一次按鍵閉合信號（ “ 1” ）。 換句話講，不管按鍵被按下的時間保持多長，在這個按鍵的整個過程中都只給出了一次確認的輸出，它是一個最簡單和基本的按鍵 [14 數(shù)電 ]。 該系統(tǒng)共 4 個按鍵： 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，這兩個鍵僅在日期和時間設(shè)置狀態(tài)時才起作用。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，按一下 SET_1 鍵，轉(zhuǎn)入 當前時間設(shè)置 1 狀態(tài)，此時第 1 位數(shù)碼管閃爍，提示用戶現(xiàn)在是設(shè)置時的高位（見圖 53）；如果再繼續(xù)按 SET_1 鍵，進入當前日期設(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，自動返回正常顯示狀態(tài)。 倒計時實時時鐘設(shè)計 19 時間設(shè)置子狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程（當前時間設(shè)置為狀態(tài) 2）如圖 54 所示。 圖 54 時間設(shè)置子狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 設(shè)置過程按位進行， Up 鍵的作用是將當前設(shè)定位的數(shù)加 1； Enter 鍵確認當前設(shè)置，進入下一位的設(shè)置 。 處于當前設(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)入的是終點日期的設(shè)置狀態(tài)。當前日期和終點日期的設(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)對用戶的設(shè)定進行了自動的限定處理，時、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，那么當前設(shè)置月份的高位時，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；當月份低位數(shù)字大于 3時，設(shè)定月份的高位為 1后，低位數(shù)字會自動清為 0；轉(zhuǎn)入設(shè)置月份的低位時，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?？紤]到使用者并非專業(yè)人員，絕對有可能胡亂按鍵，在這種情況下，要依靠程序來確保正常運行。 6 系統(tǒng)調(diào)試 整個系統(tǒng)功能的實現(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。 對硬件電路的調(diào)試首先是動態(tài)顯示部分的調(diào)試 ， 可以將驅(qū)動電路與 LED 顯示電路部分一起調(diào)試 ， 將驅(qū)動電路與 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 。 倒計時實時時鐘設(shè)計 20 圖 61 倒計時實時時鐘系統(tǒng)基于 Proteus 的硬件仿真圖 倒計時實時時鐘設(shè)計 21 通過送入特殊的段碼，動態(tài)顯示部分可以顯示送入的段碼。 在動態(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 在 Proteus 上畫出整個系統(tǒng)原理圖，然后點擊 Play（注意，此時并沒有加上系統(tǒng)程序），根據(jù)硬件各連接點的電位，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模塊： DS1302 讀 /寫， LED 動態(tài)掃描及按鍵識別與處理，剩余天數(shù)計算。 首先處理好 LED 動態(tài)掃描函數(shù)模塊，每隔 2ms 掃描一次，使仿真效果達到不閃爍，亮度均勻即可。然后根據(jù) CVAVR軟件直接提供的對 DS1302讀/寫的基本操作函數(shù)對其進行調(diào)試，使數(shù)碼管能夠顯示實時時間即完成對 DS1302 的讀操作，寫操作亦可從后面按鍵識別與處理模塊完成后實現(xiàn)驗證。 按鍵采用狀態(tài)機倒計時實時時鐘設(shè)計 22 編程思想，每隔 10ms 讀取一次鍵值，能夠有效的到達消抖處理，該部分程序作為模塊化可被移植，也很容易驗證完成。 通過 CVAVR 上 的 編譯，在軟件語法無錯誤的基礎(chǔ)上，對整個軟硬件系統(tǒng)的聯(lián)調(diào) ，主要檢查各工作狀態(tài)時顯示的內(nèi)容效果以及按鍵效果測試 。經(jīng)過這幾步的調(diào)試后 ， 可以得到初步的實驗效果 ， 再根據(jù)一些如精度要求的細節(jié)去細調(diào)系統(tǒng)使之完善。 經(jīng)過軟硬件的聯(lián)調(diào)，系統(tǒng)達到了課題的要求。 軟硬 聯(lián)調(diào)效果展示 系統(tǒng)默認終點日期為北京奧運會日期即 08/08/08，由于終點日期小于當前日期，所以倒計時天數(shù)信息顯示為 0，該系統(tǒng)顯示時間的時候綠色圓形 LED 會每隔一秒鐘閃爍一次，而當顯示為日期的時候，紅色方形 LED 會每隔一秒鐘閃爍一次，以便區(qū)分顯示信息。 圖 63 調(diào)試顯示當前實時時間及倒計時信息左邊圓形綠色 LED 燈閃爍 倒計時實時時鐘設(shè)計 23 圖 64 調(diào)試顯示當前實時日期及倒計時信息右邊方形紅色 LED 燈閃爍 如圖 65 為 設(shè)置終點日期為 2020/5/28 后的效果 ，測試當時日期為 10/05/23，倒計時信息顯示為剩余 5 天，能正確計算剩余天數(shù)。 圖 65 通過按鍵重置終點日期后的倒計時信息展示 倒計時實時時鐘設(shè)計 24 7 總結(jié) 本設(shè)計利用單片機 ATmega16控制串行實時時鐘芯片 DS1302構(gòu)成倒計時實時時鐘電路，實現(xiàn)實時時間與日期顯示和倒計時顯示。該電路使用簡單的三線接口，為單片機節(jié)省大量的接口資源，時鐘芯片 DS1302帶有后備電池，具備對后背電源進行涓細電流充電的能力，保證電路斷電后仍保存時間和數(shù)據(jù)信息，這些優(yōu)點解決了目前常用實時時鐘占用單片機資源多以及計時不可靠以及掉電丟失等缺點。該時鐘功能強大，性能優(yōu)越，能為很多領(lǐng)域，特別是對時鐘工作的精確性和可靠性有較高要求的場合，提供較好的倒計時實時時鐘。 但是，由于 DS1302 易受環(huán)境影響，會使該電路出現(xiàn)時鐘 混亂等問題，還有區(qū)分時間和日期的 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)機思想，總之這些不足 的地方還有待繼續(xù)研究和改進 [15]。 倒計時實時時鐘設(shè)計 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)計與實現(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，他嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、認真負責(zé)的精神時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)計期間，老師們所創(chuàng)造的樂觀向上、團結(jié)進 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)的實現(xiàn)階段給予了我無私與耐心的幫助。 最后，再次對這四年間所有關(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！ 倒計時實時時鐘設(shè)計 26 參考文獻 [1]甘勇，張杰，田輝 . 微型計算機原理及應(yīng)用 [M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [2]馬潮 . 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