【導(dǎo)讀】本文介紹了一款多功能數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)能夠顯示當(dāng)前日。期、時(shí)間，并且具有日期、時(shí)間設(shè)置以及鬧鐘等功能。該系統(tǒng)采用51系列STC. DS1302，利用液晶顯示器LCD1602顯示數(shù)字時(shí)鐘的結(jié)果。境對(duì)源程序進(jìn)行編譯。系統(tǒng)的軟件程序主要包括主程序、DS1302初始化程序、報(bào)警等子程序的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)具有友好的用戶界面、操作簡單、性能穩(wěn)定。于攜帶、使用方便。關(guān)鍵詞：DS1302數(shù)字時(shí)鐘芯片；STC89C51單片機(jī)；LCD1602液晶顯示器；

　　

【正文】 系統(tǒng)來控制系統(tǒng) [3]的工作，采用時(shí)鐘芯片，這樣就可以根據(jù)自 己和場(chǎng)合的需要實(shí)時(shí)顯示時(shí)鐘、日歷等，如果選用液晶顯示電路，還可以進(jìn)行文字顯示，用于溫馨提示，消息或新聞的發(fā)布等。本處只用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)音的提示功能。該系統(tǒng)由于采用了單片機(jī)的軟件編程實(shí)現(xiàn)控制各模塊電路的工作，并且可以通過鍵盤進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，使得該系統(tǒng)變得更加完整，功能更多，同時(shí)可以進(jìn)行擴(kuò)展。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)概述 該軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包含 以下幾個(gè)子程序模塊 ：初始化 程序 模塊、DS1302 子程序 模塊 、鍵盤掃描 子程序 模塊、 定時(shí)報(bào)警子程序 模塊等。 通過 系統(tǒng)的源程序代碼 能 夠 實(shí)現(xiàn)以下功能： 顯示時(shí)間、日期、星期。 ，實(shí)現(xiàn)鬧鐘定時(shí) 單 片 機(jī) STC 89C51 時(shí)鐘電路 DS1302 按鍵 顯示電路 LCD1602 報(bào)音報(bào)警電路 18 ，蜂鳴器進(jìn)行為期十秒的報(bào)警功能。 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 程序首先進(jìn)行初始化，在主程序的循環(huán)程序中首先調(diào)用數(shù)據(jù)處理程序，然后調(diào)用顯示程序，再判斷是否有按鍵按下。若有按鍵按下則轉(zhuǎn)到相應(yīng)的功能程序執(zhí)行，沒有按鍵按下則調(diào)用報(bào)警程序以判斷是否到了報(bào)警時(shí)間。若沒到則循環(huán)執(zhí)行。計(jì)時(shí)中斷服務(wù)程序完成秒的計(jì)時(shí)及向分鐘、小時(shí)的進(jìn)位和日期、星期的進(jìn)位。調(diào)時(shí)閃爍中斷服務(wù)程序用于被調(diào)單元的閃爍顯示。調(diào)時(shí)程序用于調(diào)整分鐘、小時(shí)；整日期的程序用 于調(diào)整年、月、日；鬧鐘程序首先判斷報(bào)警時(shí)間是否來到，若到了則進(jìn)入報(bào)警的循環(huán)程序，若沒到鬧鐘時(shí)間則退出到主程序循環(huán)。 主要由 main( )組成通過對(duì)相關(guān)子程序的調(diào)用，如圖 所示。實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的設(shè)置與修改、鬧鐘的設(shè)置與修改、 LCD 顯示數(shù)值等主要功能。相關(guān)的調(diào)整是靠對(duì)功能鍵的判斷來實(shí)現(xiàn)的。如對(duì)移位鍵的判斷，對(duì) “+”、 “”鍵的判斷。 圖 主程序流程圖 初始化 DS1302 子程序 鍵盤掃描子程序 延時(shí)子程序 鬧鐘子程序 開 始 結(jié)束 19 時(shí)鐘芯片 DS1302 子程序 設(shè)計(jì) DS1302 初始化程序 設(shè)計(jì) 單片 機(jī) AT89S51 對(duì)時(shí)鐘芯片 DS1302 的控制需要通過程序驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，程序主要完成兩個(gè)方面的任務(wù)： ① 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì) DS1302 寄存器的地址定義和控制字的寫入， ② 實(shí)現(xiàn)對(duì) DS1302 的數(shù)據(jù)讀取。 初始化 DS1302 要求 RST 為低電平， SCLK 為低電平。 RST 被設(shè)置為高電平就啟動(dòng)了一個(gè)數(shù)據(jù)傳送的過程。 sbit DS1302_CLK=P2^2。 //DS1302 端口位地址 sbit DS1302_IO=P1^4。 sbit DS1302_RST=P1^5。 ********************************************************** void DS1302_init() { DS1302_CLK=0。 DS1302_RST=0。 Write_B(0x8e,0x00)。 //關(guān)閉寫保護(hù) Write_B(0x80,0x20)。 //寫入秒 Write_B(0x82,0x59)。 //寫入分 Write_B(0x84,0x15)。 //寫入時(shí) Write_B(0x86,0x26)。 //寫入日 Write_B(0x8a,0x17)。 //寫入星期 Write_B(0x88,0x09)。 //寫入月 Write_B(0x8c,0x10)。 //寫入年 Write_B(0x8e,0x80)。 //打開寫保護(hù) Write_B(0x90,0x00)。 } CPU 讀 DS1302 程序設(shè)計(jì) SCLK 的 16 個(gè)方波完成一次數(shù)據(jù)傳送，前 8 個(gè)方波用于輸入命令字節(jié)，后 8 個(gè)方波用于數(shù)據(jù)的輸出（讀 DS1302）。在 SCLK 的上升沿， I/O 線上的數(shù)據(jù)被送入 DS1302；在 SCLK 的下降沿， DS1302 輸出數(shù)據(jù)在 I/O 線上， 20 如圖 所示。 圖 讀 DS1302 流程圖 DS1302讀取 代碼如下： unsigned char DS1302OutputByte(void) //實(shí)時(shí)時(shí)鐘讀取一字節(jié) { unsigned char i。 for(i=8。 i0。 i) { ACC = ACC 1。 ACC7 = DS1302_IO。 DS1302_CLK = 1。 DS1302_CLK = 0。 } N Y SCLK 發(fā)脈沖 讀數(shù)據(jù)字節(jié)一位 夠 8次嗎？ Y SCLK 發(fā)脈沖 復(fù)位端變低 夠 8次嗎？ N 復(fù)位端變高啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳送工作 寫命令字節(jié)一位 開始 結(jié)束 21 return(ACC)。 } CPU 寫 DS1302 程序設(shè)計(jì) 同讀 DS1302 一樣，前 8 個(gè)方波用于輸入命令字節(jié)，不同的是，后 8個(gè)方波用于數(shù)據(jù)的輸入（寫 DS1302）。在 SCLK 的上升沿， I/O 線上的數(shù) 據(jù)被送入 DS1302；在 SCLK 的下降沿， DS1302 輸出數(shù)據(jù)在 I/O 線上。寫和讀各需要一個(gè)程序，寫 DS1302 程序流程圖如圖 所示。 圖 寫 DS1302 流程圖 CPU 向 DS1302 中寫數(shù)據(jù)代碼如下： void DS1302InputByte(unsigned char d) //實(shí)時(shí)時(shí)鐘寫入一字節(jié) { unsigned char i。 ACC = d。 結(jié)束 N 夠 8次嗎？ 復(fù)位端變低 Y 寫數(shù)據(jù)字節(jié)一位 SCLK 發(fā)脈沖 Y SCLK 發(fā)脈沖 夠 8次嗎 ？ N 復(fù)位端變高啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳送工作 寫命令字節(jié)一位 開始 22 for(i=8。 i0。 i) { DS1302_IO = ACC0。 DS1302_CLK = 1。 DS1302_CLK = 0。 ACC = ACC 1。 } } 時(shí)間調(diào)整 子程序設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)由 4 個(gè)輕觸按鍵組成的小鍵盤，這些按鍵可以任意改變當(dāng)前的狀態(tài)，各按鍵功能介紹如下，其流程圖如圖 所示。 S1：功能切換鍵，可在時(shí)間、日期和鬧鐘之間切換。 S2：功能移位鍵，按一次，表示當(dāng)前 要校對(duì)秒 /星期位；按第二次，表示當(dāng)前校對(duì)的是分位；按第三次，則表示校對(duì)的是小時(shí)位。在鬧鐘界面時(shí)類同于日期調(diào)整。 S3：數(shù)字 “+”鍵，可在當(dāng)前校對(duì)的數(shù)字上相應(yīng)加 1。 S4：數(shù)字 “”鍵，可在當(dāng)前校對(duì)的數(shù)字上相應(yīng)減 1。 23 圖 時(shí)間調(diào)整流程圖 S1 按下，跳出調(diào)整程序 判斷顯示數(shù)據(jù) 開 始 S2 按下，進(jìn)入秒 /星期調(diào)整 等待按鍵 S3 有效 秒 /星期加 1 S1 按下，進(jìn)入日期調(diào)整 等待按鍵 S2 按下，進(jìn)入分調(diào)整 等待按鍵 S3 有效 分加 1 S3 有效 日加 1 S2 按下，進(jìn)入日調(diào) S2 按下，進(jìn)入時(shí)調(diào)整 等待按鍵 S3 有效 時(shí)加 1 S2 按下，進(jìn)入月調(diào)整 S3 有效 等待按鍵 S4 有效 秒 /星期減 1 S4 有效 分 減 1 S4 有效 日減 1 S4 有效 時(shí)減 1 S4 有效 月減 1 月加 1 結(jié) 束 24 定時(shí)報(bào)警 [8]子 程序 設(shè)計(jì) 該鬧鐘程序比較簡單，當(dāng)鬧鐘時(shí)間與實(shí)際時(shí)間相同時(shí)，就會(huì)觸發(fā)鬧鐘報(bào)警，當(dāng)響應(yīng)時(shí)間超過預(yù)定 時(shí)間，就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。 extern uchar a[6]={11,11,11,11,11,11}。 sbit P1_5=P1^5。 unsigned char i=0。 if(a[0]==TimeBit[0]amp。amp。a[1]==TimeBit[1]amp。amp。a[2]==TimeBit[2]amp。amp。a[3]==TimeBit[3]) { while(i100) { P1_5=0。 delay(20)。 P1_5=1。 delay(20)。 P1_5=0。 delay(20)。 i++。 } 5 系統(tǒng)調(diào)試 25 5 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)硬件調(diào)試 本此課題我選用的是手工焊接電路板，如圖 所示： 進(jìn)行 聯(lián)機(jī)仿真 ，仿真中 必須借助仿真開發(fā)裝置、萬用表等工具。這些工具是單片機(jī)開發(fā)的最基本工具。 信號(hào)線是聯(lián)絡(luò) STC89C51 和外部器件的紐帶，如果信號(hào)線連結(jié)錯(cuò)誤或時(shí)序不對(duì)，那么都會(huì)造成對(duì)外圍電路讀寫錯(cuò)誤。 51 系列單片機(jī)的信號(hào)線大體分為讀、寫信號(hào)線、片選信號(hào)線、時(shí)鐘信號(hào)線、外部程序存 貯器讀選通信號(hào)（ PSEN）、地址鎖存信號(hào)（ ALE）、復(fù)位信號(hào)等幾大類。這些信號(hào)大多屬于脈沖信號(hào)，對(duì)于脈沖信號(hào)借助示波器（這里指通用示波器）用常規(guī)方法很難觀測(cè)到，必須采取一定措施才能觀測(cè)到。應(yīng)該利用軟件編程的方法來實(shí)現(xiàn)。顯示部分、 鍵盤的調(diào)試過程。顯示部分、鍵盤都是由并行口芯片STC89C51 擴(kuò)展而成的。 STC89C51 屬于可編程器件，因而很難劃分硬件和軟件，往往在調(diào)試中即使電路安裝正確沒有一定的指令去指揮它工作，也 圖 數(shù)字時(shí)鐘手工焊接電路板 26 是無法發(fā)現(xiàn)硬件的故障。因此要使用一些簡單的調(diào)試程序來確定硬件的組裝是否正確、功能是否完整。在 本系統(tǒng)中采取了先對(duì)顯示器調(diào)試，再對(duì)鍵盤調(diào)試。 1）顯示器部分調(diào)試為了使調(diào)試順利進(jìn)行，首先單片機(jī)與 LCD 顯示分離，這樣就可以用靜態(tài)方法先測(cè)試 LCD 顯示，分為兩個(gè)步驟：第一，對(duì)其進(jìn)行初始化（即寫入命令控制字，最好定義為輸出方式）后；第二，將單片機(jī)與 LCD 結(jié)合起來，借助開發(fā)機(jī)，通過編制程序進(jìn)行調(diào)試。若調(diào)試通過后，就可以編制應(yīng)用程序了。 2）鍵盤調(diào)試一般顯示器調(diào)試通過后，鍵盤調(diào)試就比較簡單，完全可以借助于顯示器，利用程序進(jìn)行調(diào)試。利用開發(fā)裝置對(duì)程序進(jìn)行設(shè)置斷點(diǎn)，通過斷點(diǎn)可以檢查程序在斷點(diǎn)前后的鍵值變化，這樣可知鍵盤 工作是否正常。 軟件調(diào)試 軟件編程環(huán)境 keil 介紹 a. Keil 工程的建立 從桌面上直接雙擊 uVision 的圖標(biāo)以啟動(dòng)該軟件。 UVison 啟動(dòng)后，程序窗口的左邊有一個(gè)工程管理窗口，該窗口有 3 個(gè)標(biāo)簽，分別是 Files、 Regs、和 Books。 （ 1）源文件的建立 使用菜單 “FileNew”或者點(diǎn)擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項(xiàng)目窗口的右側(cè)打開一個(gè)新的文本 編輯 窗口，在該窗口中輸入?yún)R編語言源程序，保存該文件，注意必須加上擴(kuò)展名（匯編語言源程序一般用 .asm 或 a51 為擴(kuò)展名）。 （ 2） 建立工程文件 點(diǎn)擊 “ProjectNew Project”菜單，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求給將要建立的工程起一個(gè)名字，你可以在 編輯 框中輸入一個(gè)名字（設(shè)為 321），不需要擴(kuò)展名。點(diǎn)擊 “保存 ”按鈕，出現(xiàn)第二個(gè)對(duì)話框，如圖 所示。 27 圖 選擇目標(biāo) CPU 選擇 ATMEL 公司的 STC89C51 芯片。點(diǎn)擊 ATMEL 前面的 “+”號(hào)，點(diǎn)擊其中的 STC89C51，然后再點(diǎn)擊 “確定 ”按鈕，回到主界面，點(diǎn)擊工程窗口的文件頁的 “Target1”，前面的 “+”號(hào)，可以看到下一層的 “Source Group1”，點(diǎn)擊 “Source