【正文】 0）如為 1 表示進(jìn)行讀操作，為 0 表示進(jìn)行寫操作。當(dāng)“ WP”為 1時，寫保護(hù)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(nèi)容：“ CH”是時鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為 1 時，時鐘振蕩器停止， DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該 位為 0 時，時鐘開始運行。位 0是讀 /寫操作位，進(jìn)行讀操作時，該位為 1；進(jìn)行寫操作時，該位為 0。對于位 6，若對時間進(jìn)行讀 /寫時， CK=0，對程序進(jìn)行讀 /寫時 RAM=1。 DS1302 在每次進(jìn)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(dāng) 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(jī)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(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 2： DS1302 引腳說明： X1， X2 晶振引腳 GND 地線 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 第 21 頁 共 54 頁 RST 復(fù)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(shè)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(jī)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(yīng)過程中CPU 所執(zhí)行的操作步驟如下： （ 1）完成當(dāng)前指令的操作 （ 2）將 PC內(nèi)容壓入堆棧 （ 3）保存當(dāng)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(wù)程序 （ 7）返回 時鐘芯片 DS1302 接口設(shè) 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(jī)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(jié)構(gòu)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(nèi)容是不確定的。南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)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?？刂萍拇嫫魇且粋€ 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(dāng)用于定時器方式時，定時器的輸入來自內(nèi)部時鐘發(fā)生電路，每過一個機(jī)器周期，定時器加 1，而一個機(jī)器周期包含有 12個振蕩周期，所以，定時器的技術(shù)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(yán)格，如果使用高質(zhì)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(jìn)行的，但在 SBUF的內(nèi)部，接收寄存器和發(fā)送寄存器在物理結(jié)構(gòu)上是完全獨立的。當(dāng)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(jìn)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(fù)位（硬件復(fù)位或 WDT溢出復(fù)位），沒有辦法停止 WDT工作。當(dāng) WDT激活后，晶振工作， WDT在每個機(jī)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(fù)位存儲器（ WDTRST）構(gòu)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(nèi)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(dāng)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(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)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(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 ? ALE/PROG：當(dāng)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(shè)置 SFR AUXR 的 DISRT0（地址 8EH）可打開或關(guān)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(fù)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(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O， P3的輸出緩沖級可驅(qū)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(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。作輸入口使用時，因為內(nèi)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(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O， P2的輸出緩沖級可驅(qū)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(nèi)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(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O， P1的輸出緩沖級可驅(qū)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(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線服用，在訪問期間激活內(nèi)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(fù)用口。 AT89S51 單片機(jī) 本系統(tǒng)采用的是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89S52 單片機(jī)，首先我們來熟悉一下 AT89S52 單片機(jī)的外部引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。液晶 6端為使能信號，是操作時必須的信號。 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 第 15 頁 共 54 頁 1602液晶模塊內(nèi)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?dāng)?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(nèi)部顯示地址。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 指令 9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)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(shè)置。 指令 5：光標(biāo)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(biāo)。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)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(biāo)復(fù)位到地址 00H位置。 第 16腳：背光源負(fù)極。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng) RS和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) 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(shè)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(fù)雜體積大、功耗大；方 案二硬件簡單、功耗??；方案三硬件簡單，顯示內(nèi)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(jī) 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(zhǔn)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(yán)格。 (4).Convert T（ 44h），發(fā)完指令后應(yīng)查詢總線上的電平，當(dāng)電平位高時溫度轉(zhuǎn)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(jī)資源，故采用方案二。 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 第 10 頁 共 54 頁 溫度采集模塊設(shè)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(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，精度較準(zhǔn)，但價格昂貴，電路較復(fù)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(shè)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(shù)，當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，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(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 第 9 頁 共 54 頁 單片機(jī)芯片設(shè)計與 論證 方案一 : 采用 AT89C51 芯片作為硬件核心，采用 Flash ROM，內(nèi)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(jī)完全兼容 ,但是運用于電路設(shè)計中時由于不具備 ISP 在線編程技術(shù) , 當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，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(shè)計方案應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jī)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(jìn)行計時，還具有閏年補償?shù)榷喾N功能。 南華大學(xué)電氣 工程學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 第 4 頁 共 54 頁 目錄 前言 ............