【正文】 主程序流程圖 經(jīng)以上分析可得主程序具體流程圖 如圖 所示： 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 N Y 讀取時間 圖 主程序流程圖 軟件指令設(shè)計 基本指令設(shè)計 多路定時器通信協(xié)議要求： COM8 位數(shù)據(jù) ,無校驗位 ,1 起始位 ,1 停止位 (共 10寫開關(guān)時間 開關(guān)處理 第一路繼電器開關(guān)處理 開始 初始化 判定開關(guān)時間 第四路繼電器開關(guān)處理 第三路繼電器開關(guān)處理 第二路繼電器開關(guān)處理 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 。接著讀取 DS1302 實時時鐘芯片的實時時間，具體方法為：先將數(shù)據(jù)堆棧保存起來，然后讀取時間，先后順序為秒、分、時、日、年、月、日、星期。 本系統(tǒng)主程序的功能 根據(jù)智能家居定時開關(guān)設(shè)計要求，其 軟件設(shè)計主要包括：時鐘程序設(shè)計，定時開關(guān)時間程序設(shè)計，時間查詢程序設(shè)計，定時查詢指令設(shè)計，控制狀態(tài)指令設(shè)計。 主程序設(shè)計 主程序的概念 主程序是單片機(jī)系統(tǒng)控制程序的主框架，它是一個順序執(zhí)行的無限循環(huán)的程序，運行過程必須構(gòu)成一個圈，這是一個很重要的概念。 在本次設(shè)計的 軟件設(shè)計中，單片機(jī)應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計包括功能模塊劃分、程序流程確立、模塊接口設(shè)計以及程序代碼編寫。 圖 串行通信接口圖 圖 MAX232接口圖 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件設(shè)計的原則 軟件是電路的靈魂，如果沒有軟件，那么硬件電路就形同虛設(shè)，沒有什么用途，只有配合了軟件，硬件電路才可以完成人們設(shè)計它時的一些功能，所以軟件設(shè)計就顯得比較重要了。 MAX232 芯片的 11 和南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 12 腳接單片機(jī)的 TXD 和 RXD， 13 和 14 腳接 RS232 的 TXD 和 RXD。 15 腳 GND、 16 腳 VCC（ +5V）。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。 圖 為 MAX232 的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路。 AT89S52 有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。 串行通信接口模塊設(shè)計 計算機(jī)與計算機(jī)或計算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。（接收） DIR=“ 1”，信號由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送 ）當(dāng) CE 為高電平時， A、 B 均為高阻態(tài)。 當(dāng) 8051 單片機(jī)的 P0 口總線負(fù)載達(dá)到或超過 P0 最大負(fù)載能力時，必須接入74LS245 等總線驅(qū)動器。 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 74LS245 是我們常用的芯片，用來驅(qū)動 led 或者其他的設(shè)備，它是 8 路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。但由于人眼有視覺暫留現(xiàn)象，只要每位顯示間隔足夠短，則可造成多位同時亮的假象，達(dá)到顯示的目的。同時，在段選線上輸出相應(yīng)位將要顯示字符的字形碼，則同一時刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位則是熄滅的。同時，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字形碼，這樣同一時刻 4 位中只有選通的那一位顯示出字符 ，而其他 3位則是熄滅的。因此，同一時刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)， 4 位都顯示相同的字符。 其中段選線占用一個 8 位 I/O 口，而位選線占用一個 4 位 I/O 口。 動態(tài)顯示 在多位顯示時，為了簡化硬件電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)地并聯(lián)在一起，由一個 8 位 I/O 口實現(xiàn)控制 ，形成段選線的多路復(fù)用。比如在一個電子時鐘里至少應(yīng)該包含時、分、秒這 3 個單位，每個單位將會有兩個七段數(shù)碼管。由于各位分別由一個 8 位輸出口控制段選碼，南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 故在同一時間里，每一位顯示的字符可以各不相同。 數(shù)碼管的顯示分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。當(dāng)一個或幾個發(fā)光二極管的陽極為高低平時，相應(yīng)的段被點亮即顯示。 數(shù)碼管顯示模塊設(shè)計 數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的字段組成的顯示器，有 8 段（含小數(shù)點段）和 16 段（“米”）管兩大類，這種顯示器又有共陰極共陽極之分。 KA1， KA2 接要控制的電器。因此 D1的作用便是 KM1 斷電后泄流，對電路起到保護(hù)作用。 圖 繼電器控制模塊 正常情況下 1,2 兩點均為高電平，所以繼電器電圈沒有電流流過，該路開關(guān)開關(guān)斷開； 74LS08 為與門，當(dāng) KG1 與 P34 中任意一點電平為低， P341 點即為低電平，此時三極管 8550 導(dǎo)通，繼電器線圈通電。 總線時序 總線時序如圖 所示： 圖 24C16總線時序圖 寫周期時序 寫周期時序如圖 所示： 圖 24C56寫周期時序 24C16 地址位 24C16 地址位如圖 所示： 圖 24C16 地址位 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 a a a10 對應(yīng)存儲陣列地址字地址。 起始信號： 時鐘線保持高電平期間數(shù)據(jù)線電平從高到低的跳變作為 I2C總線的起始信號。 I2C總線協(xié)議： I2C總線協(xié)議定義如下： （ 1）只有在總線空閑時才允許啟動數(shù)據(jù)傳送。 當(dāng)使用 24C16 時最多只可連接 1個器件所有地址管腳 A0、 A A2都未用管腳可以連接到 Vss或 懸空。 SDA ：串行數(shù)據(jù) /地址 ， 雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收 SDA 是一個開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或（ wireOR）。 24C16 有一個 16字節(jié)頁寫緩沖器，該器 件通過 I2C 總線接口進(jìn)行操作，有一個專門的寫保護(hù)功能。 24C16 芯片介紹 24C16 是一個 16K 位串行 CMOS E2PROM，內(nèi)部含有 2048 個 8 位字節(jié)。 圖 DS1302接口圖 由于 DS1302 采用的是同步串行的工作方式，它與單片機(jī)的相接的端口只有三個： SCLK， DIO， RST1，相對應(yīng)的接到單片機(jī)的 ， ， ； X1， X2端接的是 ； VCC2 作為主電源接到 +5V 電源上，而 VCC1是 DS1302 的后備電源，具有涓流充電的特性，接的是 +。在指定突發(fā)方式多字節(jié)連續(xù)寫時鐘 /日歷寄存器時，如果寫保護(hù)位設(shè)置為高電平，那么沒有數(shù)據(jù)會傳送到 8 個時鐘 /日歷寄存器中的任一個。假定 系統(tǒng)電源加到 VCC2,而超容量電容接至 VCC1,并編程設(shè)置 VCC2 和 VCC1 之間連接一個二極管和一個 2K的電阻 ,可得到最大電流為 ： Imax=()/2K= 時鐘 /日 歷和控制寄存器的最后一個單元是時鐘 /日歷突發(fā)多字節(jié)方式控制字。如果 RS 設(shè)定為無電阻的 00，那么涓流充電器將被禁止，與 TCS 無關(guān)。涓流充電二極管選擇（ DS）位 D3D2 用于選擇連接在 VCC2 和 VCC1 之間的二極管數(shù)目，當(dāng) DS 為01 時選擇一個二極管，如果為 10 則選擇 2 個二極管， DS 為 00 或 11 時涓流充電器被禁止，與 TCS 無關(guān)。 涓流充電寄存器用于控制 DS1302 的涓流充電特性。 寫保護(hù)寄存器的 D7 是寫保護(hù)位，其余低 7 位置為 0。 小時寄存器的 D7 定義為 12 或 24 小時方式選擇位，當(dāng)它為高電平時，選擇12 小時方式；當(dāng)它設(shè)置為低電平時表示選擇 24 小時方式。再一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器 ,此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 31 個字節(jié) ,命令控制字為 FEH（ 寫 ） 、 FFH（讀）。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。其日歷、時間寄存器及其控制字見表 33。同樣 ,在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK脈沖的下降沿讀出 DS1302的數(shù)據(jù) ,讀出數(shù)據(jù)時從低位 0位至高位 7,數(shù)據(jù)讀寫時序如圖 所示。但以多字節(jié)方式寫 RAM 時，不必寫所有的 31 個字節(jié)，不管是否寫齊了 31 個字節(jié)，所寫的每一個字節(jié)都會被傳送到 RAM。通過對地址 31 尋址（命令位的 D1D5 均為邏輯 1），可以把時鐘 /日歷或 RAM寄存器規(guī)定為多字節(jié)方式。需要注意的是：從南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 DS1302 輸出的第一個數(shù)據(jù)位發(fā)生在命令字節(jié)最后一位后的第一個下降沿處，而且在讀操作過程中只要保持 RST 為高電平狀態(tài)，如果有額外的 SCLK 時鐘 周期，DS1302 將重新發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)，這一操作特性使得 DS1302 具有多字節(jié)連續(xù)讀取能力。 外部處理器向 DS1302寫數(shù)據(jù)時，在寫命令字節(jié) 8個 SCLK周期之后， DS1302會在下 8 個 SCLK 周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，如果有更多的 SCLK 周期，它們將會被忽略。 4. 數(shù)據(jù)輸入輸出 在單片機(jī)對 DS1302 進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫操作時，所有的讀寫操作都必須由命令字節(jié)來初始化。上電運行時 ,在 Vcc≥ 之前 , RST 必須保持低電平。當(dāng) RST 為高電平時 ,所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化 ,允許對 DS1302 進(jìn)行操作。 RST 輸入有兩種功能：首先 , RST 接通控制邏輯 ,允許地址／命令序列送入移位寄存器 。最低有效位（位 0）如為 0 表示要進(jìn)行寫操作 ,為 1 表示進(jìn)行讀操作 ,控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 控制字節(jié)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)寫入到 DS1302 中，位 6 如果為 0,則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù) ,為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù) 。在對這些字節(jié)進(jìn)行讀寫訪問時，由命令字節(jié)中的數(shù)據(jù)位 A0～ A5 控制。在 DS1302 的上電過程中，當(dāng) VCC≥， RST 必須為邏輯 0。 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 輸入移位寄存器模塊的所有串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出都必須通過把 RST 驅(qū)動至高電平狀態(tài)來啟動。無論是讀周期還是寫周期，也無論是單字節(jié)傳送方式還是多字節(jié)傳送方式，數(shù)據(jù)傳送開始的 8 個數(shù)據(jù)位用于指定 DS1302 中哪個字節(jié)被訪問。 DS1302 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理： DS1302 串行時鐘芯片由電源、移位寄存器、命令控制邏輯、震蕩器、實時 時鐘及 RAM 組成。 VCC2：主電源。 I/O： 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。 GND：信號地。 DS1302 引腳如圖 所示。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 中較大者供電，當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1+ 時，Vcc2 給 DS1302 供電；當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時， DS1302 由 Vcc1 供電。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 時鐘芯片包括實時時鐘 /日歷和 31B 的靜態(tài) RAM，實時時鐘 /日歷提供秒、分、時、日、周、月、年等信息，對于小于 31 天的月和月末的日期自動進(jìn)行調(diào)整，還包括閏年校正功能。單片機(jī)通過串行口實現(xiàn)對 DS1302 的控制和從 DS1302 中讀取時鐘信息。它具有以下性能特性： 實時時鐘 ,可對秒、分、時、日、周、月以及帶閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計數(shù) ； 用于高速數(shù)據(jù)暫存的 31x8 位 RAM； 最少引腳的串行 I/O； ～ ； 用于時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)讀 /寫的單字節(jié)或多字節(jié)（脈沖方式）數(shù)據(jù)傳輸方式 ； 簡單的 3 線接口 ； 可選的慢速充電（至 Vcc1）的能力 。 采用 DS1302 作為主要計時芯片，可做到計時準(zhǔn)確。當(dāng)同步時鐘信號的相位為 0、極性也為 0 時，通信過程中的數(shù)據(jù)位在同步信號的上升沿鎖存；當(dāng)相位為 0，極性為 1 時，數(shù)據(jù)位在同步時鐘信號的下降沿鎖存。 SPI 串行數(shù)據(jù)通信接口可以配置為 4 種不同的工作模式，它們?nèi)绫?31