【正文】 0）如為 1 表示進行讀操作，為 0 表示進行寫操作。當“ WP”為 1時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作。表 2 為 DS1302的日歷、時間寄存器內容：“ CH”是時鐘暫停標志位，當該位為 1 時，時鐘振蕩器停止， DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當該 位為 0 時，時鐘開始運行。位 0是讀 /寫操作位，進行讀操作時，該位為 1；進行寫操作時，該位為 0。對于位 6，若對時間進行讀 /寫時， CK=0，對程序進行讀 /寫時 RAM=1。 DS1302 在每次進行讀、寫程序前都必須初始化，先把 SCLK 端置 “ 0”，接著把 RST 端置“ 1”，最后才給予 SCLK 脈沖；讀 /寫時序如下圖 5 所示。當 VCC2 大于 VCC1+ 時，VCC2 給 DS1302 供電。 VCC2 在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式中 VCC1 連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。因此 ,其與單片機之間的數(shù)據(jù)傳送是十分容易實現(xiàn)的 ， DS1302 的引腳排列及內部結構圖如圖 2： DS1302 引腳說明： X1， X2 晶振引腳 GND 地線 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 21 頁 共 54 頁 RST 復位端 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出端口 SCLK 串行時鐘端口 VCC1 慢速充電引腳 VCC2 電源引腳 圖 2 DS1302管腳 DS1302 接口電路設計 1時鐘芯片 DS1302 的接口電路及工作原理： Vcc21X12X23GND4RST5I/O6SCLK7Vcc8U2DS130212Y2XTALVCCVCC2P3~4P3~5P3~6 圖 3 DS1302與 MCU接口電路 圖 3 為 DS1302 的接口電路，其中 Vcc1 為后備電源， Vcc2 為主電源。 DS1302 與單片機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送依靠 RST， I/O， SCLK 三 根端線即可完成。另外，它還能提供 31 字節(jié)的用于高速數(shù)據(jù)暫存的 RAM。在整個中斷響應過程中CPU 所執(zhí)行的操作步驟如下： （ 1）完成當前指令的操作 （ 2）將 PC內容壓入堆棧 （ 3）保存當前的中斷狀態(tài) （ 4）阻止同級的中斷請求 （ 5）將中斷程序入口地址送 PC 寄存器 （ 6）執(zhí)行中斷服務程序 （ 7）返回 時鐘芯片 DS1302 接口設 計與性能分析 DS1302 性能簡介 DS1302 是 Dallas 公司生產(chǎn)的一種實時時鐘芯片。 ? 中斷系統(tǒng)： AT89S52 單片機有 6 個中斷源，中斷系統(tǒng)主要由中斷允許寄存器 IE、中斷優(yōu)先級寄存器 IP、優(yōu)先級結構和一些邏輯門組成。雖然如此，不是所有的單元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的單元，其內容是不確定的。南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 20 頁 共 54 頁 究竟訪問哪一區(qū)，存是通過不同的 尋址方式加以區(qū)分的。的直接地址訪問同一個存儲空間，高于 7FH的間接地址訪問另一個存儲空間。控制寄存器是一個 8位的寄存器，用于控制定時器的工作狀態(tài)，方式寄存器是一個 8位的寄存器，用于確定定時器的工作方式，定時器 /計數(shù)器是 16位的計數(shù)器，分為高字節(jié)和低字節(jié)兩部分。當用于定時器方式時，定時器的輸入來自內部時鐘發(fā)生電路，每過一個機器周期，定時器加 1，而一個機器周期包含有 12個振蕩周期，所以，定時器的技術頻率為晶振頻率的 1/12，而計數(shù)頻率最高為晶振頻率的 1/24。在電路中，對電容 C1和 C2的值要求不是很嚴格，如果使用高質的晶振，則不管頻率為多少， C C2通常都選擇 30pF。另一種方式由外部時鐘源提供一個時鐘信號到 XTAL1端輸入，而 XTAL2端浮空。XTAL1反相器的輸入， XTAL2為反相器的輸出。這 2個寄存器的功能決不能混淆。如果執(zhí)行 SBUF指令 ，則讀出的數(shù)據(jù)一定來自接收緩存器。串行口的發(fā)送和接收操作都是通過特殊功能寄存器中的數(shù)據(jù)緩沖寄存器 SBUF進行的，但在 SBUF的內部，接收寄存器和發(fā)送寄存器在物理結構上是完全獨立的。當工作于異步方式時，它具有全雙工的操作功能，也就是說，它可以同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。 ? 可編程串口（ UART） 在 AT89S52中， UART 的操作與 AT89S52 和 AT89C52 一樣。除了復位（硬件復位或 WDT溢出復位），沒有辦法停止 WDT工作。當 WDT激活后，晶振工作， WDT在每個機器周期都會增加。 WDT 由 13位計數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門 狗定時器復位存儲器（ WDTRST）構成。 ? XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 如 EA 端為高電平（接 Vcc端）， CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的 PSEN 信號。另外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 無效。 如有必 要，可通過多特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置，可禁止 ALE 操作。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 ? ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存器允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。 WDT 溢出將使引腳輸出高電平，設置 SFR AUXR 的 DISRT0（地址 8EH）可打開或關閉該功能。 表 1 P3口的第二功能圖 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷 0） INT1（外中斷 1） T0（定時 /計時器 0外部輸入） T1（定時 /計時器 1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） ? RST：復位輸入。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 ? P3 口： P3 口是一組帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O， P3的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。在訪問 8位 地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（ MOVX Ri 指令）時， P2 口線上的內容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 ? P2 口： P2 口是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O， P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入口 使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 ? P1 口： P1 口是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O， P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線服用，在訪問期間激活內部上拉電阻。 ? Vcc：電源電壓 +5V ? GND：接地 ? P0 口： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口 ，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復用口。 AT89S51 單片機 本系統(tǒng)采用的是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89S52 單片機，首先我們來熟悉一下 AT89S52 單片機的外部引腳和內部結構。液晶 6端為使能信號，是操作時必須的信號。 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 15 頁 共 54 頁 1602液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM）已經(jīng)存儲了 160個不同的點陣字符圖形，如圖 1058所示，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A” 。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖 29是 1602的內部顯示地址。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM地址設置。 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令 4：顯示開關控制。 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。（說明： 1為高電平、 0為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H位置。 第 16腳：背光源負極。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。當 RS和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號，當 RS為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 2腳： VDD接 5V正電源。 1602 字符型 LCD 簡介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD，本設計采用 16列 *2行的字符型 LCD1602帶背光的液晶顯示屏。 比較以上三種方案：方案一硬件復雜體積大、功耗大；方 案二硬件簡單、功耗?。环桨溉布唵?，顯示內容多 ,功耗小 ,成本低等。 方案二：采用動態(tài)顯示方法，動態(tài)顯示模塊的硬件制作簡單，段掃描和位掃描各占用一個端口，總需占用單片機 14 個端口，采用間斷掃描法功耗小、硬件成本低及整個硬件系統(tǒng)體積相對減小。因這些延時均為 15μS 的整倍，因此在程序中可以編寫一個以 15μS為基準的延時函數(shù)。需要做較精確的延時。 DS18B20 的操作時序 由于采用單總線數(shù)據(jù)傳輸方式， DS18B20 的數(shù)據(jù) I/O 均由同一條線完成，因此，對讀寫的操作時序要求嚴格。 (4).Convert T（ 44h），發(fā)完指令后應查詢總線上的電平，當電平位高時溫度轉換完成。 (2).Search ROM（ F0h），這條指令使處理器用排除的方法去辨別總線上的DS1820。 因為用 DS18B20 溫度芯片， 采用單總線訪問，降低成本、降低制作難度且可節(jié)省單片機資源，故采用方案二。 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 10 頁 共 54 頁 溫度采集模塊設計與論證 方案一 ： 采用溫度傳感器（如熱敏電阻或 AD590），再經(jīng) AD 轉換得到數(shù)字信號，精度較準，但價格昂貴，電路較復雜。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實現(xiàn)的時間誤差較大。 因系統(tǒng)中所需按鍵不多，為了釋 放更多的 CPU占有時間，操作方便，故采用方案二。 按鍵控制模塊設計與論證 方案一： 采用矩陣鍵盤，由于按鍵多可實現(xiàn)數(shù)值的直接鍵入，但在系統(tǒng)中需要 CPU 不間斷的對其端口掃描。同樣具有 AT89S52 的功能，且具有在線編程可擦除技術，當在對電路進行調試時，由于程序的錯誤修改或對程序的新增功能需要燒入程序時，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。 圖 1 硬件電路框圖 AT 89 S 52電源模塊溫度模塊獨立按鍵時鐘模塊顯示模塊鬧鐘模塊南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 9 頁 共 54 頁 單片機芯片設計與 論證 方案一 : 采用 AT89C51 芯片作為硬件核心，采用 Flash ROM，內部具有 4KB ROM 存儲空間 ,能用于 3V 的超低電壓工作 ,而且與 MCS51系列單片機完全兼容 ,但是運用于電路設計中時由于不具備 ISP 在線編程技術 , 當在對電路進行調試時，由于程序的錯誤修改或對程序的新增功能需要燒入程序時，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。從而實現(xiàn)電子萬年歷的功能。所以，系統(tǒng)的總體設計方案應在滿足系統(tǒng)功能的前提下，充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境，所選的結構要簡單使用、易于實現(xiàn)，器件的選 用著眼于合適的參數(shù)、穩(wěn)定的性能、較低的功耗以及低廉的成本。此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點，具有廣闊的市場前景。 系統(tǒng)以 AT89S52 單片機為控制器，以串行時鐘日歷芯片 DS1302 記錄日歷和時間， 它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償?shù)榷喾N功能。 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 4 頁 共 54 頁 目錄 前言 ............