【正文】 要特別說(shuō)明的是備用電源B1，可以用電池或者超級(jí)電容器()。若進(jìn)行單字節(jié)傳送，8位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下2個(gè)SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個(gè)SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。變量初始化使DS1302不具備寫保護(hù)復(fù)位端產(chǎn)生一個(gè)高電平寫DS1302地址延時(shí)一段時(shí)間向該地址寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫完了嗎？復(fù)位端產(chǎn)生一個(gè)高電平寫DS1302地址將該地址的數(shù)據(jù)讀出地址增加數(shù)據(jù)讀完了嗎？地址加1延時(shí)一段時(shí)間YNYN開(kāi)始結(jié)束圖44 DS1302流程圖根據(jù)本人在調(diào)試中遇到的問(wèn)題，特作如下說(shuō)明： DS1302 與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位MSB(D7)必須為邏輯1，如果D7=0，則禁止寫DS1302，即寫保護(hù)；D6=0，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定RAM數(shù)據(jù)；D5～D1指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位LSB(D0)為邏輯0，指定寫操作(輸入)， D0=1，指定讀操作(輸出)。無(wú)論是命令字還是數(shù)據(jù)，一個(gè)字節(jié)傳送時(shí)都是低位在前，高位在后，每一位的讀寫發(fā)生在時(shí)鐘的上升沿。時(shí)序圖如43所示： 圖5 讀出DS1302數(shù)據(jù) 圖6 寫DS1302控制字節(jié)圖43 DS1302讀、寫時(shí)序圖DS1302通過(guò)RST引腳驅(qū)動(dòng)輸入輸出過(guò)程，當(dāng)RST置高電平啟動(dòng)輸入輸出過(guò)程，在SCLK時(shí)鐘的控制下，首先把控制命令字寫入DS1302的控制寄存器，其次根據(jù)寫入的控制命令字，依次讀寫內(nèi)部寄存器或片內(nèi)RAM單元的數(shù)據(jù)，對(duì)于日歷、時(shí)鐘寄存器，根據(jù)控制命令字，一次可以讀寫一個(gè)日歷、時(shí)鐘寄存器，也可以一次讀寫8個(gè)字節(jié)，對(duì)所有的日歷、時(shí)鐘寄存器，寫的控制命令字為0BEH，讀的控制命令字為0BFH；對(duì)于片內(nèi)RAM單元，根據(jù)控制命令字，一次可讀寫一個(gè)字節(jié)，一次也可讀寫31個(gè)字節(jié)。(3) DS1302的輸入輸出過(guò)程數(shù)據(jù)輸入輸出（I/O）在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK的時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開(kāi)始。與TCS無(wú)關(guān)。⑤ 慢充電寄存器的TCS位為控制慢充電的選擇，當(dāng)它為1010時(shí)才能使慢充電工作。③ 秒寄存器中的CH位為時(shí)鐘暫停位，當(dāng)為1時(shí)，時(shí)鐘暫停，為0時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始啟動(dòng)。說(shuō)明：① 數(shù)據(jù)都以BCD碼形式表示。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除慢充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 (2) DS1302的寄存器DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式，其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見(jiàn)表2。(1) DS1302的控制命令字 控制寄存器用于存放DS1302的控制命令字，DS1302的RST引腳回到高電平后寫入的第一個(gè)字就為控制命令。DS1302初始化為：對(duì)時(shí)鐘、RAM的讀/寫采用單字節(jié)方式，采用24小時(shí)格式顯示時(shí)間。主模塊LCD1602顯示模塊DS130時(shí)鐘模塊塊內(nèi)部等待函數(shù)寫指令函數(shù)寫數(shù)據(jù)函數(shù)初始化函數(shù)顯示字符函數(shù)顯示字符串函數(shù)寫入一字節(jié)函數(shù)讀出一字節(jié)函數(shù)寫入數(shù)據(jù)函數(shù)初始化函數(shù)設(shè)置初始時(shí)間函數(shù)圖41 軟件設(shè)計(jì)總體框架結(jié)構(gòu)在多功能模塊化程序設(shè)計(jì)中，主程序的作用是設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行的一些初始狀態(tài)及系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境，并將各功能子程序按要求連接起來(lái)組成一個(gè)功能強(qiáng)大的系統(tǒng)。 軟件整體設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件主要包括以下幾個(gè)模塊：主程序模塊，LCD顯示模塊，DS1302時(shí)鐘模塊，按鍵模塊等，通過(guò)這幾個(gè)模塊的有機(jī)結(jié)合和互相條用來(lái)完成任務(wù)。其中J2為8*10K歐姆的排阻作為P0口的上拉電阻，J14為1602液晶顯示器件，左邊的封SIP16裝接口與液晶對(duì)應(yīng),電位器R7是用來(lái)調(diào)節(jié)液晶背光的對(duì)比度的，液晶的6腳與單片機(jī)相連作為控制信號(hào)，714腳與單片機(jī)P0口相連作為數(shù)據(jù)信號(hào)傳送。直接訪問(wèn)方式就是微處理器把液晶顯示模塊當(dāng)做存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備直接掛在總線上，模塊8位數(shù)據(jù)總線與微處理器的數(shù)據(jù)總線相連，用讀操作或?qū)懖僮餍盘?hào)與地址信號(hào)共同產(chǎn)生控制信號(hào)。 圖38 DS1302的連接電路 LCD1602顯示模塊的設(shè)計(jì)由于LCD1602液晶顯示器是本身帶有驅(qū)動(dòng)模塊的液晶屏，它只有并口線和一些控制線，與單片機(jī)的連接有兩種不同的方法，直接訪問(wèn)方式和間接訪問(wèn)方式。圖38所示為DS1302與單片機(jī)的連接電路。第9引腳為復(fù)位輸入端，接上電容，電阻及開(kāi)關(guān)后夠上電復(fù)位電路，20引腳為接地端，40引腳為電源端。 AT89S52主控模塊的設(shè)計(jì)AT89S52單片機(jī)為40引腳雙列直插芯片，有四個(gè)I/O口P0,P1,P2,P3,每一條I/O線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。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(shí)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(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第2腳：VDD接5V正電源。 圖36 LCD1602功能引腳圖LCD1602引腳功能表32所示：]符號(hào)名稱功能1VSS接地0V2VDD電源電壓5V177。6) HD44780具有簡(jiǎn)單而功能較強(qiáng)的指令集，可實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)、閃爍等顯示功能。顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”了。4) HD44780內(nèi)藏的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖35所示。HD44780有80個(gè)字節(jié)的顯示緩沖區(qū)，分兩行，地址分別為00H~27H，40H~67H，他們實(shí)際顯示位置的排列順序跟LCD的型號(hào)有關(guān)，液晶顯示模塊1602的顯示地址與實(shí)際顯示位置的關(guān)系如圖34所示。HD44780內(nèi)藏有16路行驅(qū)動(dòng)器和40路列驅(qū)動(dòng)器，所以HD44780本身就具有驅(qū)動(dòng)16*40點(diǎn)陣LCD的能力。2) HD44780不僅可作為控制器，而且還具有驅(qū)動(dòng)16*40點(diǎn)陣液晶像素的能力，并且的驅(qū)動(dòng)能力可通過(guò)外接驅(qū)動(dòng)器擴(kuò)展360列驅(qū)動(dòng)。HD44780是字符型液晶顯示控制器的代表電路。HD44780是集控制器、驅(qū)動(dòng)器于一體，專用于字符顯示控制驅(qū)動(dòng)集成電路。從大的方面看，LCD內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括控制器、驅(qū)動(dòng)器、顯示裝置三部分。SCLK為時(shí)鐘輸入端。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。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；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。X1和X2是振蕩源。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋，Vcc2給DS1302供電。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 (1) 引腳功能及結(jié)構(gòu) DS1302的引腳如圖32所示。DS1302內(nèi)部有一個(gè)318的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。 DS1302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、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，～。11) XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。10) EA/VPP——外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。8) ALE/PROG——當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。7) RST——復(fù)位輸入。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。6) P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。在使用8位地址訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高八位地址。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。4) P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。(3) 如圖31所示為AT89S52的引腳圖：圖31 AT89S52引腳圖AT89S52芯片引腳說(shuō)明：1) VCC：運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)加+5V的供電電壓。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 芯片介紹 AT89S52芯片(1) 主要性能與MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)的系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33MHz、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符。時(shí)鐘電路由DS1302構(gòu)成，DS1302是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，具有使用壽命長(zhǎng)，精度高和方便操作等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能。硬件設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)如圖23所示：圖23 硬件設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)框圖第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件由主控制器AT89S52，DS1302時(shí)鐘電路，LCD1602液晶顯示電路組成。系統(tǒng)采用方案二。而且精度高、接線少、使用起來(lái)非常方便。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大，所以不采用此方案。系統(tǒng)采用方案二。而且液晶顯示有功耗低、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、不產(chǎn)生電磁輻射污染等優(yōu)點(diǎn)。采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí)，雖然占用的單片機(jī)口線少，但是由于它工作電流較大，顯示的信息量有限，連線還需要花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間，若在此題目中應(yīng)用就會(huì)受到很大的限制，所以不用此種作為顯示。 顯示器件的選擇方案和論證方案一：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，LED數(shù)碼管是利用二極管發(fā)光顯示數(shù)字和字母，具有亮度大，通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流，會(huì)使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。方案二：采用AT89S52，片內(nèi)ROM全都采用Flash ROM，能以3V的超低壓工作，同時(shí)也與MCS51系列單片機(jī)完全兼容，該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為8KB ROM存儲(chǔ)空間，同樣具有89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。在總體設(shè)計(jì)思路中，我將其與過(guò)去學(xué)習(xí)過(guò)的數(shù)字電路進(jìn)行了比較，決定采用單片機(jī)的實(shí)現(xiàn)形式。由于微處理器均具有時(shí)鐘振蕩系統(tǒng)，利用系統(tǒng)時(shí)鐘借助微處理器的定時(shí)/計(jì)數(shù)器可實(shí)現(xiàn)電子鐘功能。5512F的引腳圖如圖22所示：圖22 5512F的引腳圖其中，引腳8為外接晶振及振蕩電路，引腳1接電源正極，引腳4原為指針用步進(jìn)電機(jī)線圈的輸出驅(qū)動(dòng)，這里可用3腳作為脈沖輸出，頻率決定于外接晶振的頻率?，F(xiàn)結(jié)合康巴絲石英匯鐘常用的STP5512F型為例做一簡(jiǎn)單介紹。 (2) 采用石英鐘專用的實(shí)現(xiàn)形式圖21 基于555的妙脈沖發(fā)生器采用石英鐘專用計(jì)時(shí)芯片實(shí)現(xiàn)的電子鐘，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、計(jì)時(shí)精度高的特點(diǎn)。由555構(gòu)成的妙脈沖輸發(fā)生器電路如圖21所示。(2) 設(shè)計(jì)的主要功能與設(shè)計(jì)要求 1) 滿足電子鐘的基本功能： 2) 帶日歷：正常顯示年月日 系統(tǒng)基本方案的選擇和論證該系統(tǒng)既可以通過(guò)純硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)。第二章 系統(tǒng)方案論證 系統(tǒng)具體要求(1) 設(shè)計(jì)內(nèi)容1) 設(shè)計(jì)一個(gè)帶日歷的電子鐘。綜上所述此電子鐘具有讀取方便、顯示直觀、電路簡(jiǎn)潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)背景。本方案以AT89S52單片機(jī)作為主控核心，與時(shí)鐘芯片DS130LCD1602液晶顯示屏組成硬