【導(dǎo)讀】時常提醒人們時間。因此，設(shè)計一種多路定時喚醒儀也顯得十分有意義。本文設(shè)計了一款能顯示時鐘、校對時鐘、并且?guī)в腥范〞r報警的數(shù)字時鐘。本設(shè)計應(yīng)用AT89C52芯片作為核心控制器，使用DS1302實時時鐘日。歷芯片完成時鐘的基本功能。另外，本設(shè)計還包含6位LED數(shù)碼管顯示模塊，鍵盤模塊。這種實現(xiàn)方法的優(yōu)點是電路簡單，性能可靠，實時性好，時。間精度高，操作簡單，編程容易。該喚醒儀可以應(yīng)用于一般的生活和工作中，也可通過改裝，提高性能，增加新功能，從而給人們的生活和工作帶來更多的方便。

　　

【正文】 正確 。 按鍵電路設(shè)計 根據(jù)功能需要， 本時鐘 需要設(shè)置以下功能鍵：校對選擇鍵，加 1 操作鍵，減 1 操作鍵， 鬧鈴定時選擇鍵 ， 鬧鈴路數(shù)選擇鍵 ， 跳出校對 /設(shè)置時間按鍵， 鬧鈴開關(guān)鍵。 按照鍵盤與 CPU 的連接方式可分為獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤。獨立式鍵盤是各個按內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 鍵相互獨立，每個按鍵占用一個 I/O 口線，每 根 I/O 口線上的按鍵不會影響其他 I/O 口上按鍵工作狀態(tài)。獨立式鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根 I/O口，在按鍵數(shù)量較多時， I/O 口線浪費較大，且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 矩陣式鍵盤適合按鍵較多時使用。 當(dāng)系統(tǒng)所需按鍵個數(shù)較多時，為減少鍵盤電路占用 I/O 引腳數(shù)目，一般采用矩陣鍵盤形式。在矩陣鍵盤電路中，行線是輸入引腳，列線是輸出引腳（當(dāng)然也可以將行線作為輸出引腳，而列線作為輸入引腳） 【 24】 。 由于本設(shè)計的電子鐘最多需要 7 個按鍵，若采用矩陣式鍵盤時會有按鍵浪費，故采用的是獨立式鍵盤。鍵盤電路如圖 。對于內(nèi)置了上拉電阻的 I/O 引腳來說，外接上拉電阻沒有意義 [16]。如圖 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 5 Jun 20 08 S he e t o f F i l e : C : \ D o c um e nt s a n d S e tt i ng s \ A d m i ni st r a t or \桌面 \常亮畢業(yè)設(shè)計 \電路圖 \多功能電子時鐘畢業(yè)設(shè)計電路圖 .ddbD r a w n B y :K2K4K5K6K7S W P BK3K1P 2. 7P 2. 6P 2. 5P 2. 4P 2. 3P 2. 2P 2. 1 圖 鍵盤電路 其中 K7 為帶自鎖按鍵，每次按下后，其對應(yīng)的 管腳接地，從高電平被拉至低電平。只有再次按下，按鍵彈出，與之連接的單片機管腳才會重新被拉回高電平。 KK K K K K6 鍵為自動復(fù)位按鍵。每次按下后，會自動彈出。單片機管腳只有在按鍵按下時為低電平，按鍵彈出后重新恢復(fù)高電平。按鍵功能參見表 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 表 按鍵功能表 按鍵 鍵名 功能 屬性 K1 SET 模式選擇 自動復(fù)位 K2 UP 數(shù)值加一操作 自動復(fù)位 K3 DOWN 數(shù)值減 一 操作 自動復(fù)位 K4 OUT 跳出功能選擇 自動復(fù)位 K5 SSET 定時選擇 自動復(fù)位 K6 SS 多路選擇 自動復(fù)位 K7 Alarm 鬧鈴開關(guān) 自鎖 按鍵操作說明如下： K1 鍵： 該鍵為自動復(fù)位鍵，在正常顯示時間狀態(tài)下，第一次按下后，開始校對秒，以后每次按下都會分別進(jìn)入對分、小時。 K2 鍵： 該鍵為自動復(fù)位鍵，在校對狀態(tài)下，每次按動該鍵，都會使相應(yīng)校對位進(jìn)行加 1 操作。例如：校對小時狀態(tài)，每按一下，小時位加 1，當(dāng)加至小時最高值 23 時， 再按 K4 鍵，小時位回 0。調(diào)分、秒與 之 皆相同，只是各位最高值不同。 K3 鍵： 該鍵為自動復(fù)位鍵，與 K2 鍵類似，不同之處是該鍵每次按下將使相應(yīng)校對位進(jìn)行減 1 操作。 K4 鍵：該鍵為自動復(fù)位鍵，在校對狀態(tài)下，按動該鍵，都會 跳出校對或定時狀態(tài)，正常顯示。 K5 鍵：該鍵為自動復(fù)位鍵，與 K1 鍵類似，不同之處是該鍵每次按下 調(diào)整的是各路定時時間 。 K6 鍵：該鍵為自動復(fù)位鍵，在 定時 狀態(tài)下，按下該鍵， 可以選擇定時的通路 每 按下一次，改變一次， 3 循環(huán) 。 K7 鍵：該鍵為帶自鎖按鍵，按下后鬧鈴開啟，彈出后鬧鈴關(guān)閉。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 為了確保按鍵電 氣連接正確，需要檢測其焊接是否正確。按鍵電路比較簡單，故檢查起來也很容易。只需用萬用便檢測單片機引腳和按鍵是否連接，可用萬用表檢查單片機接按鍵的引腳與地是否連通，按下按鍵再次檢查。若按下連通，松開不連通，說明連接正確。 報警 電路設(shè)計 報警 電路 可以直接采用蜂鳴器鬧鈴， 如當(dāng)前時刻與鬧鈴時間相同 ，單片機向蜂鳴器送出高電平，蜂鳴器發(fā)聲。采用蜂鳴器鬧鈴結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，但 是發(fā)出的鬧鈴聲音單一。也可以在編程的時候編寫一段音樂程序，待鬧鈴 時間到時，調(diào)用該音樂程序給 揚聲器 ， 便響起音樂。 不過 該方法 只能做一些簡單音樂，并且音 樂程序會占用很多 單片機存儲資源。 還有一種方法是采用錄音放音芯片 1420 做 鬧鈴，先對錄放音設(shè)備錄入一段音樂，當(dāng)?shù)皆O(shè)定時間時，單片機控制錄放音設(shè)備放音。采用錄放音電路 ， 鈴聲可以 是 預(yù)先設(shè)定 的一段自己喜歡的音樂，符合電器設(shè)備人性化的要求。且 1420 芯片可以分段錄音，還具有語音報時功能。 另外，也可以購置一塊音樂集成電路，加置在單片機和蜂鳴器之間，當(dāng)單片機連接鬧鈴電路的管腳送出高電平時，音樂集成電路會給蜂鳴器特定脈沖 ，使蜂鳴器發(fā)聲 。此類集成電路體積較小，使用方便，不足的是音樂簡單、單一。 報警 電路 是本設(shè)計中的重點， 故采用最 簡單的 方法， 用發(fā)光二極管代替， 為了區(qū)分報警的路數(shù)，用三種不同顏色的發(fā)光二極管來區(qū)分。一個發(fā)光二極管 占用單片機一根 I/O口 實現(xiàn)一路報警、共需 3 個 I/O 口 。當(dāng) I/O 引腳為 高 電平時， 發(fā)光二極管點亮 。 復(fù)位電路設(shè)計 復(fù)位是 單片機的初始化操作，以便使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)單片機系統(tǒng)在運行內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，也可按復(fù)位鍵重新啟動。 復(fù)位后， PC 內(nèi)容初始化為 0000H，使單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。單片機復(fù)位后 ，除了 PC 之外，還對片內(nèi)的特殊功能寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 所示。 表 單片機寄存器的復(fù)位狀態(tài)表 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TH0 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P P3 FFH SCON 00H IP 000000B SBUF 不定 IE 0 00000B PCON 0 B(NMOS) TMOD 00H 0 0000B(CHMOS) 單片機復(fù)位后不影響內(nèi)部 RAM 的狀態(tài) [17]。 89C52 單片機復(fù)位信號的輸入端是 RST引腳，高電平有效。其有效時間持續(xù) 24 個時鐘周期（ 2 個機器周期）以上。 RST 端的外部復(fù)位電路有兩種操作方式：上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位。 上電自動復(fù)位是利用電容儲電來實現(xiàn)的，如圖 (a)所示。上電瞬間， RC 電路充電，RST 端出現(xiàn)正脈沖，隨著充電電流的減少， RST 的電位逐漸下降。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。按鍵電平復(fù)位是相當(dāng)于 RST 端通過電阻接高電平，如圖 (b)所示；按鍵脈沖復(fù)位，利用 RC 微分電路產(chǎn)生正脈沖，如圖 (c)所示 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 8 J un 20 08 S he e t o f F i l e : C : \ D o c um e nt s a n d S e tt i ng s \ A d m i ni s t r a t or \ 桌面 \ 常亮畢業(yè)設(shè)計 \ 電路圖 \ 復(fù)位電路 .ddbD r a w n B y :1K 1K 1KV c cR S TG N D89 C 51V c cR S TG N D89 C 51V c cR S TG N D89 C 5122 u F22 u F22 u F+5 +5 +5R E S E T R E S E T20010K22 u F( a ) 上電復(fù)位 ( b ) 按鍵電平復(fù)位 ( c ) 按鍵脈沖復(fù)位 圖 上電復(fù)位和按鍵復(fù)位電路 出于應(yīng)用方便，本設(shè)計采用按鍵電平復(fù)位電路。實際電路請參見附錄 B，復(fù)位按鍵為 K8。 振蕩電路設(shè)計 單片機 工作時，是在統(tǒng)一的時鐘脈沖控制下一拍一拍地進(jìn)行的。這個脈沖是由單片機控制器中的時序電路發(fā)出的。單片機的時序就是 CPU 在執(zhí)行指令時所需控制信號的時間順序，為了保證各部件間的同步工作，單片機內(nèi)部電路應(yīng)在唯一的時鐘信號下嚴(yán)格地控時序進(jìn)行工作 。 要給 單片機 提供時序，就需要相關(guān)的硬件電路，即振蕩器和時鐘 電路。51 單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，這個反相放大器的作用就是用于構(gòu)成振蕩器用的，但要形成時鐘， 外 部還需要加一些附加電路。 利用單片機內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳 XTAL1 和 引腳 XTAL2 兩端接晶振，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘電路，外接晶振時，晶振兩端的電容一般選擇為 30PF 左右；這兩個電容對頻率有微調(diào)的作用，晶振的頻率范圍可在 之間選擇。為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定?？煽康毓ぷ?，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機芯片靠近。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第四章 系統(tǒng) 軟件設(shè)計 C51 單片機可以應(yīng)用匯編語言和 C 語言進(jìn)行編程。匯編語言與機器指令一一對應(yīng)所以用匯編語言編寫的程序在單片機里運行起來效率較高。 C 語言程序可讀性高，更便于理解。 本設(shè)計使用 C 語言編程。 主程序設(shè)計 第一次上電， 系統(tǒng)先進(jìn)行初始化， LED 顯示 初始時間“ 12： 00： 00”，并開始走時。此刻若按 K1 鍵， 時鐘 進(jìn)入 校時狀態(tài)，秒位閃爍 ，若繼續(xù)按 K1 健，分位、時位一次閃爍，第四次按下時，進(jìn)入報警時間設(shè)置狀態(tài)。 單片機依次開始調(diào) 時間校正 程序、 DS1302 子程序、 報警 時間設(shè)置 子程序、 報警 子程序，返回程序開頭循環(huán)運行。 主 程序流程圖如圖 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 開始初始化模式選擇鍵是否按下 ？進(jìn)入調(diào)整模式顯示掃描各功能鍵NY定時選擇鍵是否按下 ？進(jìn)入定時設(shè)置狀態(tài)鬧鈴開 ？鬧鈴程序YYNN 圖 多 路喚醒儀 主程序流程圖 子程序設(shè)計 實時時鐘子程序設(shè)計 該程序主要實現(xiàn)對 DS1302 寫保護(hù)、充電，對年、月、日、時、分、秒等寄存器的讀寫操作。在讀寫操作子程序中都執(zhí)行了關(guān)中斷指令，因為在串行通信時對時序要求比較高，而且在此是用 I/O 口軟件模擬串行時鐘脈沖，所以在通信過程中最好保證傳輸?shù)倪B續(xù)性，不要允許中斷。其流程圖如圖 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 初 始 化開 始寫 入 時 鐘 初 值開 始 計 時讀 出 數(shù) 據(jù)返 回 圖 實時時鐘子程序流程 圖 DS1302 每次上電時自動處于暫停狀態(tài)，必須把秒寄存器的位 7 置位 0，時鐘才開始計時。如果 DS1302 一直沒有掉電，則不存在此問題。 在進(jìn)行寫操作時，需要先解除寫保護(hù)寄存器的“禁止”狀態(tài)。當(dāng)用多字節(jié)模式進(jìn)行操作時，必須寫夠 8 字節(jié) [18]。 源程序見附錄 A。 顯示子程序設(shè)計 電原理圖見附圖 。由 6個共陰極的數(shù)碼管組成時、分、秒的顯示。 P0口的 8條 數(shù)據(jù)線 CD4511譯碼的 ABCD口相接， P2口的 R10 至 R13與 VT1至 VT3的基極相連接。這樣通過 P0口送出一個存儲單元的高位、低位BCD顯示代碼，通過 P2口送出掃描選通代碼輪流點亮 LED1至 LED6，就會將要顯示的數(shù)據(jù)在數(shù)碼管中顯示出來。從 P0口輸出的代碼是 BCD碼，從 P2口輸出的就是位選碼。這是掃描顯示原理。 程序流程如圖 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 開 始讀 取 芯 片 時 間送 顯 示 數(shù) 據(jù)送 片 選數(shù) 據(jù) 移 位片 選 移 位6 位 全 部 顯 示 完 ？片 選 最 低 位延 時返 回NY 圖 顯示子程序 鍵盤掃描子程序 單片機對鍵盤掃描的方法有隨機掃描方式、定時掃描方式和中斷掃描方式。 在隨機掃描方式中， CPU 完成某特定任務(wù)后，即執(zhí)行鍵盤掃描程序，以確定鍵盤有無按鍵輸入，然后根據(jù)按鍵功能轉(zhuǎn)去執(zhí) 行相應(yīng)的操作。在執(zhí)行鍵盤按鍵規(guī)定的功能中不理睬鍵盤輸入。 定時掃描方式與隨機掃描方式基本相同，只是利用 CPU 內(nèi)的定時中斷，每隔一定時間掃描有無按鍵被按下，鍵盤反應(yīng)速度較快，在處理按鍵功能過程中，可以通過鍵盤命令進(jìn)行干預(yù)，如取消、暫停等操作。 在 中斷掃描方式 下，并不需要經(jīng)常監(jiān)控鍵盤有無按鍵輸入。因此，在隨機掃描方式和定時中斷掃描方式中， CPU 常處于空掃描狀態(tài)，在一定程度上降低了 CPU 的利用率。為此，也可以采用中斷掃描方式來監(jiān)控有無