【正文】 顯示模塊 顯示部分采用普通的共陽數(shù)碼管顯示，采用動態(tài)掃描，以減少硬件電路。 DS1302 只有 3 個管7805 電源模塊 DS1302 時鐘電路 (89C52) 主控制模塊 鍵掃描電路 顯示電路 基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設(shè)計 19 腳 SCLK， I/O， RST 分別接 AT89C52 的 ， ， 。此轉(zhuǎn)換采用 7805（三端穩(wěn)壓器）來完成，轉(zhuǎn)換圖如下： Vin=12V Vout=5V 470uF 470uF 104pF 圖 31 7805 電壓轉(zhuǎn)換電路 當 Vin5V 時， Vout端可得到穩(wěn)定的 5V 電壓。 設(shè)計思想：按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，初步確定設(shè)計系統(tǒng)由電源轉(zhuǎn)換模塊、主控制模塊、時鐘模塊 、顯示模塊、鍵盤接口模塊共 5 個模塊基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設(shè)計 18 組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖 所示： 圖 電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖 電源轉(zhuǎn)換模塊 日常用到的都是 220V 的交流電源，所以，需要用變壓器將其轉(zhuǎn)換為線路設(shè)計中所用到的直流電源。所以，需要選用 19 個共陽極數(shù)碼管，且選用 3 片 74LS164。 C 儲存溫度 ????????? － 65～ 150176。 引出端符號： CLOCK 時鐘輸入端 CLEAR 同步清楚輸入端（低電平有效） A， B 串行數(shù)據(jù)輸入端 QA～ QH 輸出端 其管腳圖如圖 ： 基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設(shè)計 15 圖 74LS164 管腳圖 74LS164 邏輯介紹： 1．極限值： 電源電壓 ????????? 7V 輸入電壓 ????????? 工作環(huán)境溫度 ： 54164????????? － 55～ 125176。當 A、 B 任意一個為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時鐘端（ CLOCK）脈沖上升沿作用下 Q0 為低電平。 74LS164－八位移位寄存器 74LS64 簡介 74LS164 是一個 8 位移位寄存器，起其主要電特性的典型值如下： 型號 fm Pn 54/74164 36MHz 185mW 54/74LS164 36MHz 80mW 當清除（ CLEAR）為低電平時，輸出端（ QA～ QH）均為低電平。在 24[小 ]時方式下，位 5 為第二個 10[小 ]時位（ 20～ 23h）。它為高電平時，選擇 12[小 ]時方式。當它為 0 時，時鐘將開始啟動。當它為 1 時， DS1302停止振蕩，進入低功耗的備份方式。其日歷、時間寄存器及其控制字見表 ，基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設(shè)計 13 其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。但是，當以多字節(jié)方式寫 RAM 時，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有 31 字節(jié)，不管是否寫了全部 31字節(jié)，所寫的每一字都將傳送至 RAM。在多字節(jié)方式中，讀或?qū)憦牡刂? 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。位 6 如果為 0?？刂谱止?jié)的最高有效位（位 7）必須是邏輯 1；如果它為 0。 DS1302的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 所示，表 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 字數(shù)。無論是讀周期還是寫周期，開始 8 位指定 40 存器中哪個將被訪問到。當 Vcc2 大于 Vcc1＋ 時， Vcc2 給 DS1302 供電；當 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，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 芯片 DS1302 的性能特性： 1．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)； 2．用于高速數(shù)據(jù)暫存的 31 8 位 RAM 3．最少引腳的串行 I/O； 4． ～ 電壓工作范圍； 基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設(shè)計 10 5． 時耗電小于 300nA； 6．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)傳送方式； 7．簡單的 3 線接口 8．可選的慢速充電（至 Vcc1）的 能力 DS1302 時鐘芯片包括實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)的靜態(tài) RAM。 M1 和 M0 是定時器的工作方式選擇位。 C/T 是定時器和計數(shù)器選擇位。 工作方式控制寄存器 TMOD:TMOD 寄存器是不能位尋址的特殊功能寄存器，用于控制 T1和 T0 的工作方式，各位的定義如下： GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 TMOD 的高半字節(jié)和低半字節(jié)的定義相同，高半字節(jié)用于控制 T1，低半字節(jié)用于控制 T0，其中 ， GATE 是門控位。 (2)定時器的工作方式 MCS－ 51 單片機的 T0 有方式 0、方式 方式 2 和方式 3 四種工作方式。這樣，不但可以根據(jù)計數(shù)值計算出定時時間，也可 以反過來按定時時間的要求計算出計數(shù)器的預(yù)置值。計數(shù)器是定時器 T0 和 T1 的核心，它可以對引線 T0 和 T1 來的外部事件計數(shù)；也可以對單片機的機器周期計數(shù)。 TH0、 TL0、 TH TL1是不能位尋址的特殊功能寄存器，通過對 TH0、 TL0、 TH TL1 的初始化編程來控制 T0和 T1 的計數(shù)初值。 (1)定時器的結(jié)構(gòu) MCS－ 51 單片機的定時器由計數(shù)器 0、計數(shù)器 方式控制寄存器和定時器控制寄存器組成。 － 51 的定時系統(tǒng) 在控制系統(tǒng)中，常常要求有一些實時時鐘以實現(xiàn)定時或延時控制，如定時中斷、定時檢測、定時掃描等等，也往往要求有計數(shù)器能對外部事件計數(shù)。 中斷優(yōu)先級控制位的意義是： 0 為設(shè)定為低優(yōu)先級中斷源； 1為設(shè)定為高優(yōu)先級中斷。 PT1 和 PT0 分別是定時器 T1 和 T0的中斷優(yōu)先級控制位。 MCS－ 51單片機的 5 個中斷源的優(yōu)先級由中斷優(yōu)先級寄存器 IP 的相應(yīng)位設(shè)定。 MCS－ 51 單片機有高、低兩個中斷優(yōu)先級， 5 個中斷源可由程序設(shè)置為高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷，實 現(xiàn)二級中斷嵌套。 以上五個中斷允許位的意義是： 0 為禁止中斷 ,1為允許中斷。 ET1 和 ET0 分別是定時器 T1 和 T0的中斷允許位。 EA＝ 1，開放總中斷，而各個中斷源的中斷請求是允許還是禁止，分別由各自的中斷允許位確定； EA=0，禁止一切中斷。 各中斷源的中斷處理程序入口地址如下表 2－ 1 所示： 表 2－ 1 中斷向量表 基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設(shè)計 7 中斷源 入口地址 外部中斷 0 0003H 定時器 0 000BH 外部中斷 1 0013H 定時器 1 001BH 串行口 0023H （ 2）中斷控制 1．中斷的開放或禁止是由中斷允許寄存器 IE 控制的。 AT89C52 單片機與 MCS51 兼容 ,它與 MCS51的功能基本相同?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89C52 主要性能參數(shù)： 1．與 MCS－ 51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 2．具有 8k 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 3． 1000 次擦寫周期 基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設(shè)計 6 4．全靜態(tài)操作： 0Hz－ 24MHz 5．三級加密程序存儲器 6． 256 8字節(jié)內(nèi)部 RAM 7． 32 個可編程 I/O 口線 8． 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器 9． 8 個中斷源 10．低功耗空閑和掉電方式 11．可編程串行 UART 通道 AT89C52 單片機的功能特性概述： AT89C52 提供以 下標準功能： 8k字節(jié) Flash 閃速存儲器， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O 口線， 3 個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時鐘電路。 AT89C52 簡介 AT89C52 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能的 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 256 bytes 的隨即存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準的 MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元， 功能強大。 本次設(shè)計中采用共陽極型接法，公共級通過一個 PNP 三極管與＋ 12V的電源相連。適當選擇循環(huán)速度，利用人眼“視覺暫留”效應(yīng)，使看上去好像這幾個七段顯示器同時在顯示一樣。幾個顯示器的七段用一組寄存器控制，該寄存器稱作段選寄存器。靜態(tài)接口是每個七段顯示器單獨用一組寄存器控制，將其公共點接地。 LED 的接線形式 根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式分成共陰極型（公共點接地）和共陽極型（公共點接電源）。正向電流越大，發(fā) 光越強。 本設(shè)計中采用的是綠色七段數(shù)碼管，每一段數(shù)碼管內(nèi)部相當于有一圖 21 基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設(shè)計 5 個發(fā)光二極管。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段 LED。 綜觀中國集成電路的設(shè)計概況，可以看到從 20 世紀 80 年代末開始，經(jīng)過 90 年代初的創(chuàng)業(yè)期，現(xiàn)正進入它的發(fā)展期， 21 世紀將是中國設(shè)計業(yè)的成熟期。信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，為集成電路產(chǎn)業(yè)提供了巨大的市場空間 。重點要推進超大規(guī)模集成電路和新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化 。 發(fā)展趨勢 中國發(fā)展集成電路的主要目標為：達到大規(guī)模生產(chǎn) 150mm 和 微米的技術(shù)水平； 200mm 和 微米的制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化；提高集成 電路的設(shè)計能力以滿足市場需求；跟蹤 － 微米和先進封裝技術(shù)的研發(fā)；開發(fā) 200mm 的硅片制造技術(shù)并在國內(nèi)開始生產(chǎn)等。目前國內(nèi)的通信芯片行業(yè)取得了突破性進展，例如南京東南大學(xué)射頻與光電集成電路研究所設(shè)計的第一批芯片已成功通過測試，其中的 3個芯片還達到世界先進水平，填補了我國高速 CMOS 集成電路設(shè)計的技術(shù)空白，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出的實用產(chǎn)品可以打入光纖通信接口設(shè)備市場。 并且集成電路芯片目前主要采用 5～ 6 英寸硅片、 ～ 1 微米技術(shù) ， 大部分設(shè)計公司的技術(shù)水平在～ 微米之間，最高設(shè)計水平可達 微米。 現(xiàn)狀 現(xiàn)在我國集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)經(jīng)過 30 多年的發(fā)展現(xiàn)已形成了近百家的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，其中具備一定設(shè)計規(guī)模的單位有 20 多家 ， 其中北京華大、大唐、深圳華威和無錫矽科四家設(shè)計公司的銷售額超過了 1 億元。在 1967 年和 1977 年 ， 分別出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路 ，不斷的完善和改進計算機的性能與規(guī)模 。 集成電路是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而不斷進步 ， 1946 年 2 月 15 日世界上第一臺通用電子數(shù)字計算機使用了 18000 個電子 管 ， 1500 個繼電器以及其他器件 ， 安裝在面積為 9*15 平方米的室內(nèi) 。 主要技術(shù)的背景 發(fā)展歷史 集成電路是信息產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)的核心 ， 是推動國民經(jīng)濟和社會信息化的關(guān)鍵技術(shù)。每片芯片（半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片）集成的元件數(shù)叫做集成度，小規(guī)模集成電路的集成度是 1～ 100，中規(guī)模集成電路的集成度是 100～ 1000，大規(guī)模集成電路的集成度是 1000～ 10 萬，超大規(guī)模集成電路的集成度是 10 萬～ 100 萬，極大規(guī)模集成電路的集成度大于100 萬。 基于 MCS51單片機的數(shù)字鐘設(shè)計 2 1 緒論 集成電路 在此次設(shè)計中我們將用到集成電路 。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。利用軟件編程盡量做到硬件電路簡單穩(wěn)定，減小電磁干擾和其他環(huán)境干擾，充分發(fā)揮軟件編程的優(yōu)點，減小因元器件精度不夠引起的誤差，但是數(shù)字鐘還是可以改進和提高如選用更精密的元器件。現(xiàn)代的數(shù)字鐘不僅需要數(shù)字電路技術(shù)而且需要模擬電路技術(shù)和單片機技術(shù)，增加了數(shù)字鐘的功能。 [關(guān)鍵字 ] LED 顯示 RTC 芯片 動態(tài) IV