【導(dǎo)讀】能夠?qū)崿F(xiàn)電子日歷的各項(xiàng)基本功能。準(zhǔn)確地顯示日歷數(shù)據(jù)；有查詢(xún)、定時(shí)、鬧鐘等功能；本方法，以及相關(guān)的設(shè)計(jì)工具軟件、實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的使用；料，通過(guò)資料的學(xué)習(xí)，能夠?qū)Ξ厴I(yè)設(shè)計(jì)有一定幫助。相關(guān)資料的收集、整理，了解課題；根據(jù)任務(wù)書(shū)，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；案比較研究，形成大致的輪廓；畢業(yè)論文的修改，檢查；6月15日準(zhǔn)備論文答辯，并裝訂論文.目前，單片機(jī)以其可靠性高和智能性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到工業(yè)控制系統(tǒng)、片機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用水平已經(jīng)逐步成為一個(gè)國(guó)家自動(dòng)化發(fā)展水平的標(biāo)志之一。世界各大半導(dǎo)體廠(chǎng)商紛至沓來(lái)爭(zhēng)先擠入這一市場(chǎng)，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也促進(jìn)了。單片機(jī)迅速更新?lián)Q代，帶來(lái)了它們更為廣泛的應(yīng)用。逐步進(jìn)入數(shù)值處理、數(shù)字信號(hào)處理以及圖像處理等高技術(shù)領(lǐng)域。“歷日”可能是最早的臺(tái)歷。記載皇帝的言行，這就是“歷日”?！皻v日”月終先交皇帝審閱，然后由史官存檔，

　　

【正文】 送功能命令，包括溫度變換命令 (44H)、寫(xiě)暫存器 命令 （ 4EH）、讀暫存器 命令 （ BEH）、復(fù)制暫存存儲(chǔ)器命令（ 48H）、重新調(diào)出 EEPROM 命令（ B8H）、讀電源供電方式命 令（ B4H）等。命令湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 傳送時(shí) 是 通過(guò)寫(xiě)時(shí)序 來(lái) 實(shí)現(xiàn)的，而主機(jī)讀取 DS18B20 傳送數(shù)據(jù)時(shí) 是 通過(guò)讀時(shí)序 來(lái) 實(shí)現(xiàn)的。 具體操作命令如表 所示。 表 DS18B20操作命令 ROM命令 RAM命令 33H 讀 ROM 4EH 寫(xiě) RAM 55H 匹配 ROM BEH 讀 RAM CCH 忽略 ROM 48H 拷貝 RAM F0H 查找 ROM 44H 溫度轉(zhuǎn)換 ECH 報(bào)警查找 B8H 拷貝觸發(fā)器 B4H 讀供電方式 電路連線(xiàn)圖 電路連線(xiàn)圖如圖 ， DS18B20與單片機(jī)的連接僅需要 1條線(xiàn) ： 信號(hào)線(xiàn) DQ。 圖 電路連線(xiàn)圖 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302是美國(guó) DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加 31字節(jié)靜態(tài) RAM，采用 SPI三線(xiàn)接口與 CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和 RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，月小或月大可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá) ～ 。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 DS1302的外部引腳分配如圖 ，各引腳的功能如下： Vcc1：主電源； Vcc2：備份電源。當(dāng) Vcc2Vcc1+，由 Vcc2向 DS1302供電，當(dāng) Vcc2Vcc1時(shí)，由 Vcc1向 DS1302供電； SCLK：串行時(shí)鐘線(xiàn)，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出； I/O：三線(xiàn)接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)； CE：輸入信號(hào)，在讀、寫(xiě)數(shù)據(jù)期間，必須為高電平。該引腳有兩個(gè)功能：第一， CE開(kāi)始控制字訪(fǎng)問(wèn)移位寄存器的控制邏輯；其次， CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?DS1302能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄，因此廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中。 圖 DS1302的外部引腳分配 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 DS1302 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 ，包含 12個(gè)寄存器、 1個(gè)電源控制、 1個(gè)通訊與邏輯控制主體、 31字節(jié)靜態(tài) RAM及實(shí)時(shí)時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生計(jì)數(shù)模塊。 圖 DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 1） DS1302 有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器 DS1302有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器 共有 12個(gè)，如表 ，其中有 7個(gè)寄存器（讀時(shí) 81h～ 8Dh，寫(xiě)時(shí) 80h～ 8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為 BCD碼形式。 表 DS1302有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器 讀寄存器 寫(xiě)寄存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 范圍 81H 80H CH 秒十位 秒個(gè)位 059 83H 82H 0 分十位 分個(gè)位 059 85H 84H 12/24 0 AM/PM 時(shí)十位 時(shí)個(gè)位 112 時(shí)十位 023 87H 86H 0 0 日十位 日個(gè)位 131 89H 88H 0 0 0 月十位 月個(gè)位 112 8BH 8AH 0 0 0 0 0 周個(gè)位 17 8DH 8CH 年十位 年個(gè)位 099 8FH 8EH WP 0 0 0 0 0 0 0 —— 小時(shí)寄存器（ 85h、 84h）的位 7用于定義 DS1302是運(yùn)行于 12小時(shí)模式還是 24小時(shí)模式。當(dāng)為 1時(shí)表示選擇 12小時(shí)模式，當(dāng)為 0時(shí)表示選擇 24小時(shí)模式。在 12小時(shí)模式時(shí)，位 4是時(shí)十位 ， 位 5是用于表示當(dāng)前是 AM還是 PM，當(dāng)為 0時(shí)表示 AM，當(dāng)為 1時(shí)表示 PM。在 24小時(shí)模式時(shí)， 位 4和 位 5是時(shí)十位。 秒寄存器（ 81h、 80h）的位 7定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志（ CH）。當(dāng)該位置為 1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止， DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為 0時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始運(yùn)行?？刂萍拇嫫鳎?8Fh、 8Eh）的 位 7是寫(xiě)保護(hù)位（ WP），其它 7位均置為 0。在任何的對(duì)時(shí)鐘和 RAM的寫(xiě)操作之前， WP位必須為 0。當(dāng) WP位為 1時(shí)，寫(xiě)保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫(xiě)操作。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 （ 2） DS1302 有關(guān) RAM 的地址 DS1302中附加 31字節(jié)靜態(tài) RAM的地址如表 。 表 DS1302中附加 31字節(jié)靜態(tài) RAM 的地址 讀地址 寫(xiě)地址 數(shù)據(jù)范圍 C1H C0H 00FFH C3H C2H 00FFH CH5 C4H 00FFH . . . . . . . . . FDH FCH 00FFH （ 3） DS1302 的工作模式寄存器 突發(fā)模式寄存器如表 ，所謂突發(fā)模式是指一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和RAM數(shù)據(jù)。 表 DS1302的工作模式寄存器 工作模式寄存器 讀寄存器 寫(xiě)寄存器 時(shí)鐘突發(fā)模式寄存器 CLOCK BURST BFH BEH RAM突發(fā)模式寄存器 RAM BURST FFH FEH 讀寫(xiě)時(shí)序說(shuō)明 DS1302的控制字如表 ， DS1302是 SPI總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)方式。它不僅需要向寄存器寫(xiě)入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。要想與 DS1302進(jìn)行通信， 首先要了解DS1302的控制字。 表 控制字（即地址及命令字節(jié)） 7 6 5 4 3 2 1 0 1 RAM A4 A3 A2 A1 A0 RD CW WR 控制字的最高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到 DS1302中。如果 位 6為 0，表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1則表示存取 RAM數(shù)據(jù)；位 5至位 1（ A4～A0） 為 指示操作單元的地址；如果 位 0（最低有效位） 為 0，表示要進(jìn)行寫(xiě)操作，為 1則表示進(jìn)行讀操作。 控制字總是從最低位開(kāi)始輸出。在控制字指令輸入后的下一個(gè) SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（ 0位）到最高位。同樣，在緊跟 8位的控制字指令后的下一個(gè) SCLK脈沖的下降沿時(shí)，讀出 DS1302的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。 電路連線(xiàn)圖 電路連線(xiàn)圖如圖 ， DS1302與單片機(jī)的連接也僅需要 3條線(xiàn)： CE引腳、 SCLK 串行時(shí)鐘引腳、 I/O串行數(shù)據(jù)引腳， Vcc2為備用電源，外接 ，為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 電路連 線(xiàn)圖 I2C 儲(chǔ)存芯片 芯片介紹 24C02是一種 串行 E2PROM， 是基于 I2CBUS 的存儲(chǔ)器件，遵循二線(xiàn)制協(xié)議，由于其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不 丟失 等特點(diǎn)，在儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域 中得到大量的應(yīng)用。 外觀(guān)引腳圖如圖 。 圖 24C02引腳圖 I2C 總線(xiàn)協(xié)議 只有在總線(xiàn)空閑時(shí)才允許啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送，在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，當(dāng)時(shí)鐘線(xiàn)為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線(xiàn)必須保持穩(wěn)定狀態(tài)，不允許有跳變，此時(shí)數(shù)據(jù)線(xiàn)的任何電平變化將被看作總線(xiàn)的起始或停止信號(hào)。 24C02的 器件地址位如表 。 （ 1） 起始信號(hào)：時(shí)鐘線(xiàn)保持高電平期間，數(shù)據(jù)線(xiàn)電平從高到低的跳變作為總線(xiàn)的起始信號(hào)。 （ 2） 停止信號(hào)：時(shí)鐘線(xiàn)保持高電平期間，數(shù)據(jù)線(xiàn)電平從低到高的跳變作為總線(xiàn)的停止信號(hào)。 表 從器件地址位 24C02 1 0 1 0 A2 A1 A0 WR/ 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 74LS138 譯碼芯片 74LS138引腳如圖 ，其引腳功能如下： A、 B、 C：譯碼地址輸入端； E1：選通端； E E3：選通端（低電平有效）； Y0～ Y7：譯 碼輸出端（低電平有效）。 圖 74LS138引腳圖 當(dāng)一個(gè)選通端（ E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（ E2)和 (E3）為低電平時(shí)，可將地址端（ A、 B、 C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。其真值表如表 所示。 表 74LS138真值表 輸入 輸出 使能端 譯碼地址輸入端 E1 E2+E3 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 X H X X X H H H H H H H H L X X X X H H H H H H H H H L L L L L H H H H H H H H L L L H H L H H H H H H H L L H L H H L H H H H H H L L H H H H H L H H H H H L H L L H H H H L H H H H L H L H H H H H H L H H H L H H L H H H H H H L H H L H H H H H H H H H H L 本章小節(jié) 本章主要介紹了單片機(jī)，顯示器，鍵盤(pán)，溫度、時(shí)間及 I2C儲(chǔ)存芯片，譯碼芯片等硬 件的功能。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)的電子日歷能準(zhǔn)確地顯示日歷數(shù)據(jù)，能夠調(diào)整時(shí)間，還能顯示溫度信息，設(shè)定音樂(lè)鬧鐘等 。 AT89S51 單片機(jī) 單片機(jī)端口分配 P0 口（ ～ ） ： 8 位雙向三態(tài) I/O 口，可作為外部擴(kuò)展時(shí)的低 8 位地址總線(xiàn) /數(shù)據(jù)總線(xiàn)的分時(shí)復(fù)用 端 口。 也 可 以 作為通用 I/O 口，每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 負(fù)載。對(duì) EPROM 型芯片（如 8751）進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí)， P0 口用于輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 P1 口（ ～ ） ： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，內(nèi)部具有上拉電阻，可作為通用 I/O 口。每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。 P2 口（ ～ ） ： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，內(nèi)部具有上拉電阻，可作為外部擴(kuò)展時(shí)的高 8 位地址總線(xiàn)。 也可以 作為通用 I/O 口，每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL負(fù)載。對(duì) EPROM型芯片（如 8751）進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí)，用來(lái)接收高 8 位地址。 P3 口（ ～ ） ： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，內(nèi)部具有上拉電阻。它是雙功能復(fù)用口，作為通用 I/O 口時(shí)，功能與 P1 口相同，每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載 。 常用第二功能 ， 作為第二功能使用時(shí)，各 端口引腳 的作用如表 所示 。 表 P3 口引腳功能 端 口引腳 功 能 RXD（串行口輸入端） TXD（串行口輸出端） 外部中斷 0請(qǐng)求輸入端，低電平有效 外部中斷 1請(qǐng)求輸入端，低電平有效 T0(定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0計(jì)數(shù)脈沖輸入端 ) T1(定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1計(jì)數(shù)脈沖輸入端 ) 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)輸出端，低電平有效 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效 在本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中， AT89S51單片機(jī)的端口做了如下分配：① — 選碼輸出口；② — ；③ ；④ — 作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制口；⑤ — ；⑥ — I2C總線(xiàn)接口；⑦ ；⑧其他接口留待升級(jí)使用。 AT89S51 單片機(jī) 最小系統(tǒng)外圍電路 （ 1） 單片機(jī)時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路 MCS51 片內(nèi)設(shè)有一個(gè)由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路， XTAL1 和XTAL2 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 生。采用內(nèi)部方式 產(chǎn)生 時(shí)，在 C1 和 C2 引腳上接石英晶體和微調(diào)電 容可以構(gòu)成振 蕩 器， 振蕩頻率的選擇范圍為 ～ 12MHz。 在使用外部時(shí)鐘時(shí)， XTAL1 用來(lái)輸入 外 部時(shí)鐘信號(hào)， 此時(shí) XTAL2 懸空 。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在～ 12MHz 之間選取。 C C2 是反饋電容，其值在 5pF～ 30pF 之間選取，典型值為 30pF。本電路選用的電容為 30pF，晶振頻率為 12MHz。這樣就確定了單片機(jī)的3 個(gè)周期分別是： 1) 振蕩周期＝ 1/12； 2) 機(jī)器周期（ SM）＝ 2 oscf =2/12MHz； 3) 指令周期＝ (1～ 4)機(jī)器周期； 內(nèi)部振蕩方式： MCS51 單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。把放大器與作為反饋元件的晶體振蕩器或陶瓷諧振器連接，就構(gòu)成了內(nèi)部自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖，如圖 所示。 外部振蕩方式：外部振蕩方式就是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)， 此時(shí)應(yīng)將 X2 腳懸空， 如圖 所示。 圖 內(nèi)部震蕩 圖 外部震蕩 在本次設(shè)計(jì)中采用的是內(nèi)部震蕩方式，具體電路如圖 所示。 圖 單 片機(jī)時(shí)鐘電路 （ 2） 單片機(jī)復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位是使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從C 30PF C 30PF 12MHZ AT 89S51 X1 X2 VCC 外部時(shí)鐘信號(hào) AT89S51 X1 X2 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文