【正文】 能按預(yù)計的那樣正常工作是常見的事，經(jīng)常會出現(xiàn)一些硬件、軟件上的錯誤，這是軟件和硬件開發(fā)者經(jīng)常遇見的，這就需要通過調(diào)試來發(fā)現(xiàn)錯誤并加以改正。 6 系統(tǒng)調(diào)試 單片機系統(tǒng)經(jīng)過 總體設(shè)計，完成了硬件和軟件設(shè)計開發(fā)。此時定時器采用定時中斷的工作方式，這樣可以充分利用 CPU 資源。 RST 置 1 開 始 發(fā)送 1 位命令碼 命令碼 8 位送完？ 寫一位數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)寫完？ RST 置 0 （ a）時鐘寫 結(jié) 束 開 始 RST 置 1 發(fā) 送 1 位命令碼 命令碼 8 位送完？ 讀一位數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)讀完？ RST 置 0 結(jié) 束 （ b） 時鐘讀 圖 53 日歷時鐘的寫和讀 N Y Y Y Y N N N XXXXXXX 畢業(yè)論文 18 顯示子程 序設(shè)計 本設(shè)計的顯示部分具有消隱和閃爍功能，當(dāng)時分秒等高位為 0時顯示消隱， 此時在讀時間時更加明了，但低位不能顯示消隱。在串行時鐘的下降沿， DS1302向 I/O端口輸出一位數(shù)據(jù)， 8個串行時鐘脈沖就可以輸出一字節(jié)的數(shù)據(jù)。只有在 SCLK為低電平時，才能將 RST 置為高電平，這一點我們要一定注意。如果在傳送過程中 RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 。讀寫都是 16 位數(shù)據(jù)高 8 位是地址低 8位是數(shù)據(jù)，在讀寫時要嚴格遵從其讀寫時序，否則讀寫將會失效。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。 N 開始 有鍵按下？ 延時 10ms K2 按下？ K3 按下？ K4 按下？ K1 按下？ 調(diào)顯示 K1 為 0？ 鍵值加 1 Y 調(diào)顯示 有鍵按下？ 鍵值清 0 標(biāo)志位清 0 返回回 N N N Y N Y N 下頁 1 Y Y Y 下頁 3 XXXXXXX 畢業(yè)論文 16 日歷時鐘子程序設(shè)計 DS1302 與 CPU 的連接需要三條線，即 SCLK(7)、 I/O(6)、 RST(5)。 K2 為加 1 鍵， K3 為減 1 鍵， K4 為總返回鍵，即在調(diào)時見時不用只有開始 初始化 T0 并開中斷 初始化 T1 并關(guān)中斷 寄存器初始化 標(biāo)志位初始化 初始化時間 調(diào)鍵盤子程序 調(diào)日歷子程序 調(diào)顯示子程序 結(jié)束 XXXXXXX 畢業(yè)論文 15 按下 K1 鍵值為 8才返回，而通過按下 K4鍵即可返回。本鍵盤深度為 7級，即連續(xù)按下 K1 鍵 8次時則返回到原來界面。 圖 51程序流程圖 鍵盤子程序設(shè)計 多功能鍵盤程序的設(shè)計是本設(shè)計的難點，也是完成本設(shè)計的重點，當(dāng)有鍵按下時，調(diào)用 10ms 延時程序，再判斷是否有鍵按下無則返回，若有先調(diào)用顯示程 序再判斷是否松開，否則再轉(zhuǎn)到顯示程序，這樣避免了在按鍵松開之前能正常顯示。 標(biāo)志位初始化是對時間調(diào)整時判斷是調(diào)分還是調(diào)時等而專設(shè)的位標(biāo)志，初始化過程中標(biāo)志位全部置0，即開始時是處于顯示狀態(tài)，而不是調(diào)整狀態(tài)，這一點在程序中相當(dāng)明了。 對定時器 T0初始化時，首先置初值， CPU 開中斷，定時器 T0 開中斷，并且開始計數(shù)，而對定時器 T1初始化時，首先置初值，定時器 T1 關(guān)中斷，并且停止 XXXXXXX 畢業(yè)論文 14 計數(shù)，只有收到命令時才能產(chǎn)生中斷。 從上面主程序看出，主程序的組成是通過分別調(diào)用各子程序組成總體系統(tǒng)功能，能很直觀的看出主程序所要完成的功能，首先是初始化各模塊，之后調(diào)用鍵盤完成時間的調(diào)整，調(diào)用日歷子程序完成日歷時鐘的初始化和時間數(shù)據(jù)的讀寫，調(diào)用顯示子程序顯示數(shù)據(jù)，最后又轉(zhuǎn)到鍵盤程序來回循環(huán)。其任務(wù)是在整體設(shè)計和硬件設(shè)計 的基礎(chǔ)上，確定程序結(jié)構(gòu)，分配內(nèi) RAM 資源，劃分功能模塊，然后進行主程序和各模塊程序的設(shè)計，最后連接起來成為一個完整應(yīng)用程序，與硬件相結(jié)合完成相應(yīng)功能。本設(shè)計的突出之處在于硬件電路簡單，大大減少了硬件開銷，這樣又勢必增加了軟件開發(fā)的難度，但降低了成本有利于市場的開闊。 設(shè)計 采用動態(tài)顯示，輪流掃描各個 LED 使之顯示相應(yīng)的數(shù)型碼，當(dāng)掃描頻率大于人眼所能識別的頻率時就看不到閃爍現(xiàn)象。單片機的 18和 19 引腳接 12MHZ 的晶振，并接兩個 22PF 的電容同時接地，單片機復(fù)位端接一極性電容并連接到電源處，在極性電容的負極接一 10K 的電阻，并連接至地做為放電用。 電路原理圖如圖 44所示，顯示部分用 P0 口做為輸出數(shù)據(jù)接到 LED 數(shù)碼管a到 h，并接 74ls244 做為各段的驅(qū)動（為了簡化電路圖在此用了 8個上拉電阻代替 74ls244）。 C1 C2 的值采用 30pF。電路中的兩個電容的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振（ C1 C2 的值大，起振的速度慢；反之，速度快。圖 43 就是內(nèi)部時鐘工作方式的電路圖，這是一種常用的方式。 單片機系統(tǒng)的晶振電路 單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能進行工作。如圖 42 所示。 電源設(shè)計 在這里因設(shè)計分工和側(cè)重點不同，電源模塊用通用的 5v 變壓器。使用動態(tài)掃描顯示方式對數(shù)字的顯示。 DS1302 內(nèi)部有一個 31*8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 圖 38 74LS244 引腳圖 9101112131415161 2 3 4 5 6 7 8A0 A1 A2Y\0 Y\1 Y\2 Y\3 Y\4 Y\5 Y\6Y\7 GNDVCCG1G\2A G\2B XXXXXXX 畢業(yè)論文 10 4 硬件設(shè)計 電路設(shè)計框圖 系統(tǒng)概述 本電路是由 AT89S52 單片機為控制核心， 具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；時鐘電路由 DS1302 提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～ 。 圖 37 74HC138 封裝圖 鎖存器 74LS244 74ls244 由 2 組、每組四路輸入、輸出構(gòu)成。 74HC138 封裝如圖 37。 譯碼器 74HC138 74HC138 譯碼器是通過 3條線來達到控制 8條線的狀態(tài)，就是通過 3條控制線 A0、 A A2 不同的高低電平組合來控制 Y0～ Y7的輸出狀態(tài)，其中 4 和 5 為使能地端，與 8 引腳共同接地，當(dāng)接高電平時 Y0 到 Y7 輸出高電平。靜態(tài)顯示有并行輸出和串行輸出兩種方式。 靜態(tài)顯示就是每一個顯示器各筆畫段都要獨占具有一個鎖存功能的輸出口線， CPU 把要顯示的字形代碼送到輸出口 上，就可以使顯示器上顯示所需的數(shù)字或符號，此后，即使 CPU 不在去訪問它，因為各筆畫段借口具有鎖存功能，顯示的內(nèi)容也不會消失。在七段 LED 顯示器中，通常將各段發(fā)光二極管的陰極或陽極連在一起作為公共端?？刂葡鄳?yīng)的管導(dǎo)通，就能顯示出對應(yīng)字符。 DS1302 的時鐘電路如 圖 36所示。 DS1302 在第一次加電后，需進行初始化操作。雖然 DS1302 在主電源掉電后耗電很小，但如果要長時間保證時鐘正常，最好選用小型充電電池。 寄存器 命令碼 數(shù)據(jù)范圍 寄存器中各位的內(nèi)容 名稱 地址 寫 讀 7 6 5 4 3 2 1 0 秒 00H 80H 81H 00~59 CH 秒數(shù)據(jù) 分 01H 82H 83H 00~59 0 分數(shù)據(jù) 時 02H 84H 85H 01~12 或 00~23 12/ 24 0 10/ AP 時數(shù)據(jù) 日 03H 86H 87H 01~28， 29 30， 31 0 0 日數(shù)據(jù) 月 04H 88H 89H 01~12 0 0 0 月數(shù)據(jù) 星期 05H 9AH 8BH 01~07 0 0 0 0 0 星期數(shù)據(jù) 年 06H 8CH 8DH 00~99 年數(shù)據(jù) ≈ SCLK SCLK K I/O 5 0 0 0 7 0 0 0 1 3 0 0 0 5 0 0 0 7 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 0 2 4 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 ≈ 4 0 0 0 6 0 0 0 R/C A2 A3 A0 A1 R/W A4 1 ≈ DATA I/O BYTE DATA I/O BYTE ≈ RST XXXXXXX 畢業(yè)論文 8 多字節(jié)讀寫 BEH BFH — — 表 35 片內(nèi)時鐘數(shù)據(jù)寄存器 的應(yīng)用 實時時鐘芯片 DS1302 采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，也可以關(guān)閉充電功能，芯片采用 32768Hz 晶振。數(shù)據(jù)讀寫程序如圖 34 所示。但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫 RAM 時，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有 31 字節(jié)。在多字節(jié)方式中，讀或?qū)憦牡刂?0的位 0開始。位 6規(guī)定時鐘或 RAM，而位0規(guī)定讀或?qū)??？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入 /輸出。位 5～ 1（ A4～ A0）指示操作單元的地址?？刂谱止?jié)的最高有效位（位 7）必須是邏輯 1；如果它為邏輯 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到 DS1302 中。 DS1302 的管腳圖如圖 31 所示，表32 為各引腳的功能。上電運行時，在 VCC = 之前， RST 腳必須保持低電平。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為 8加 8，在多字節(jié)方式下為 8加字節(jié)數(shù)，最大可達 248 字節(jié)數(shù)。無論是讀周期還是寫周期，開始 8位指定 40個寄存器中哪個被訪問到。當(dāng) VCC2大于 VCC1+ 時，VCC2給 DS1302 供電；當(dāng) VCC2小于 VCC1時， DS1302 由 VCC1供電。 DS1302 有主電源 /后備電源雙電源引 腳： VCC1 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源，并提供低功率的電池備份； 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)。時鐘的運行可以采用 24h 或帶 AM（上午） /PM（下午）的 12h 格式。實時時鐘 /日歷提供秒、分、時、日、周、月和年等信息。 DS1302 時鐘芯片包括實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)的靜態(tài) RAM。簡單的 3線接口； 時耗電小于 300nA； 最少引腳的串行 I/O； 實時時鐘，可對秒、分、時、日、周、月以及帶閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù)； 而在系統(tǒng)中采用 DS1302 則能很好地解決這個問題。記錄及分析這些特殊意義的數(shù)據(jù)，對測控系統(tǒng)的性能分析及正常運行具有重要的意義。 采用 DS1302 作為記錄測控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄，其軟硬件設(shè)計簡單，時間記錄準(zhǔn)確，既避免了連續(xù)記錄的大工作量，又避免了定時記錄的盲目性，給連續(xù)長時間的測量、控制系統(tǒng)的正常運行及檢查都來了很大的方便，可廣泛應(yīng)用于長時間連續(xù)的測控系統(tǒng)中。 DS1302 用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。掉電保護方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(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。 3 主控制器和外圍器件 單片機 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，使用 ATMEL 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。所以不采用此方案。 時鐘芯片的選擇方案和論證 方案一： 直接采用單片機定時計數(shù)器 提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時、分、秒計數(shù)。 方案三： 采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描 ,LED 數(shù)碼管價格