【正文】 次檢測到按鍵輸入為 “ 0” 時，可以確認按鍵被按下了（經過 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置狀態(tài)時才起作用。圖 53 是SET_1 鍵的功能狀態(tài)轉換圖。 圖 53 按鍵 SET_1 功能狀態(tài)轉換圖 在正常顯示狀態(tài)時，按一下 SET_1 鍵，轉入當前時間設置 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)。在按鍵設置過程中，只要在 10s 內沒有按鍵操作，將放棄本次的設置，自動返回正常顯示狀態(tài)。 倒計時實時時鐘設計 19 時間設置子狀態(tài)轉換過程（當前時間設置為狀態(tài) 2）如圖 54 所示。 圖 54 時間設置子狀態(tài)轉換圖 設置過程按位進行， Up 鍵的作用是將當前設定位的數(shù)加 1； Enter 鍵確認當前設置，進入下一位的設置。 處于當前設定位的數(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置，并將其寫入 DS1302。同樣，只要在 10s 內沒有按鍵的操作，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，它轉入的是終點日期的設置狀態(tài)。當前日期和終點日期的設置操作與圖 54 所 示的轉換過程類似。 另外，在用戶設置過程中，系統(tǒng)對用戶的設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 之間轉換；當月份低位數(shù)字大于 3時，設定月份的高位為 1后，低位數(shù)字會自動清為 0；轉入設置月份的低位時，如果月高位已經為 1了，那么低位數(shù)字智能在 0、 2這三個數(shù)字之間轉換。 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)調試 整個系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，調試是關鍵。 硬件調試 硬件調試 是 確保電路正常工作的重要保證。 對硬件電路的調試首先是動態(tài)顯示部分的調試 ， 可以將驅動電路與 LED 顯示電路部分一起調試 ， 將驅動電路與 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上，根據 系統(tǒng)硬件設計 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 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上，對整個軟硬件系統(tǒng)的聯(lián)調 ，主要檢查各工作狀態(tài)時顯示的內容效果以及按鍵效果測試 。經過這幾步的調試后 ， 可以得到初步的實驗效果 ， 再根據一些如精度要 求的細節(jié)去細調系統(tǒng)使之完善。 經過軟硬件的聯(lián)調，系統(tǒng)達到了課題的要求。 軟硬 聯(lián)調效果展示 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 倒計時實時時鐘設計 23 圖 64 調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 設置終點日期為 2021/5/28 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 倒計時實時時鐘設計 24 7 總結 本設計利用單片機 ATmega16控制串行實時時鐘芯片 DS1302構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，特別感謝我的指導教師 XXX 老師，從選題、系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)到論 文的撰寫， X 老師給了我很多建設性的指導與建議，他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、認真負責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)設計期間，老師們所創(chuàng)造的樂觀向上、團結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心、指導和幫助過我的師長與同學致以最誠摯的謝意！ 倒計時實時時鐘設計 26 參考文獻 [1]甘勇，張杰，田輝 . 微型計算機原理及應用 [M]. 北京：北 京航空航天大學出版社， [2]馬潮 . AVR 單片機嵌入式系統(tǒng)原理與應用實踐 [M]. 北京：北京航空航天大學出版社， [3]魯云飛，閻煥忠，任志祿等 . 51 單片機在全自動倒計時控制器中的應用 [J].沈陽建筑工程學院學報（自然科學版）， ： 6869 [4]李廣弟 . 單片機基礎 [M]. 北京： 北京航空航天大學出版社， [5]沈文 . AVR 單片機 C 語言開發(fā)入門指導 [M]. 北京： 清華大學出版社， [6]黃明強 . DS1302 在單片機系統(tǒng)中的應用 [J].保 定師范?？茖W校學報， 2021， 17(2) [7]張毅剛，彭喜元編著 . 單片機原理及接口技術 [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時時鐘芯片 DS1302 及應用設計 [J].國外電子元器件，1997， (2) [10]ATmeaga16 Datasheets [11]何建國 . 倒計時 LED 顯示屏的設計 [J]. 國外電子元器件， （ 10）： 4041 [12]康華光，陳大欽 . 電子技術基礎：模擬部分 [M]. 北京：高等教育出版社， [13]張自聰，金永興 . 基于 AT89S52 的奧運倒計時牌的設計 [J]. 中國計量學院學報，2021,12:305307 [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