【正文】 C 0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 寫(xiě)數(shù)據(jù) 1 0 數(shù) 據(jù) 讀數(shù)據(jù) 1 1 數(shù) 據(jù) 2)如圖 213為寫(xiě)命令字的流程圖。 ； home 位：將光標(biāo)送到初始位；其中的 *號(hào)為任意，高低電平均可； ：設(shè)光標(biāo)移動(dòng)方向并指定整體顯示，是否移動(dòng)。 1)命令字 表 23所示為命令字，其主要介紹了指令名稱(chēng)、控制信號(hào)及控制代碼。 圖 212 讀入狀態(tài)字流程圖 (2)寫(xiě)命令操作 由表 22可知當(dāng) RS=0， R/W=0 時(shí)，才可以通過(guò)單片機(jī)或用戶指令把數(shù)據(jù)即命令，寫(xiě)到 LCD 模塊，此時(shí)就對(duì) LCD 進(jìn)行調(diào)制。同時(shí)可以保持一段時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)讀狀態(tài)字的功能。 表 22 LCD 與單片機(jī)之間有四種基本操作 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11頁(yè) 共 31頁(yè) RS R/W 操作 0 0 寫(xiě)命令操作 (初始化，光標(biāo)定位等 ) 0 1 讀狀態(tài)操作 (讀忙標(biāo)志位 ) 1 0 寫(xiě)數(shù)據(jù)操作 (要顯示內(nèi)容 ) 1 1 讀數(shù)據(jù)操作 (可以把顯示存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)反讀出來(lái) ) (1)讀狀態(tài)操作 執(zhí)行讀狀態(tài)字操作，如表 22 所示須滿足 RS=0、 R/W=1。 圖 211 LCD1602 模塊 其引腳功能如下： RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制端， RS=0命令狀態(tài)； RS=1 數(shù)據(jù)； R/W：讀寫(xiě)控 制線， R/W=0 寫(xiě)操作； R/W=1 讀操作； A：背光控制正電源； K：背光控制地； E：數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作控制位， E 線向 LCD 模塊發(fā)送一個(gè)脈沖， LCD 模塊與單片機(jī)間將進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換； DB0～ DB7：數(shù)據(jù)線，可用 8 位連接，也可只用高 4 位連接，節(jié)約單片機(jī)資源； VDD：電源端； VEE：亮度控制端（ 15V）； VSS：接地端。與傳統(tǒng)的 LED 數(shù)碼管顯示器件相比， 液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富 、不需要外加驅(qū)動(dòng)電路 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的顯示器件。本設(shè)計(jì)采用的是字符型顯示。其中字段顯示與 LED 顯示相似，只要送對(duì)應(yīng)的 信號(hào)到相應(yīng)的管腳就能顯示。 4 個(gè)上拉電阻可以保證在沒(méi)有按鍵輸入時(shí)，進(jìn)入單片機(jī)四個(gè) I/O 口的按鍵狀態(tài)均為高電平，防止干擾產(chǎn)生；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，相應(yīng)的端口線狀態(tài)轉(zhuǎn)為低電平。其中 KEY1 為模式切換鍵， KEY2 為設(shè)定值上升鍵，用 KEY3 為設(shè)定值減小鍵， KEY4 是返回鍵。其中 R9 為限 流電阻。 V B A T3X11X22S C L6S D A5S O UT7U2DS 1 3 0 7X2R3 R4+5VP 2 .6P 2 .7 圖 28 DS1307 的電路連接 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 9頁(yè) 共 31頁(yè) 鬧鈴模塊 系統(tǒng)采用蜂鳴器作為鬧鈴輸出，電路連接如圖 29 所示。 DS1307 的內(nèi)部振蕩電路結(jié)構(gòu)如圖 27所示，在芯片內(nèi)部連接有兩個(gè)電容，目的是為了使晶振起振 ，所以在電路設(shè)計(jì)中就不需要另外再加電容了。 S 1101000 0 A XXXX XXXX A XXXX XXXX A XXXX XXXX A XXXX XXXX A P 圖 25 CPU寫(xiě)數(shù)據(jù)模式 的讀控制 圖 26是 DS1307 的讀控制格式，首先 發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，然后發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)是用來(lái)控制芯片的地址以及讀寫(xiě)控制為（ D0： 1– 讀），之后是應(yīng)答位，然后發(fā)送其它字節(jié)數(shù)據(jù)，在最后發(fā)送一個(gè)結(jié)束標(biāo)志的應(yīng)答位，緊跟著是停止信號(hào)。在時(shí)鐘高電平期間，如果數(shù)據(jù)線 SDA 為低電平代表一個(gè)字節(jié)的傳送結(jié)束，并準(zhǔn)備下一個(gè)要傳送的字節(jié)；在時(shí)鐘高電平期間，如果數(shù)據(jù)線 SDA 為低電平代表一個(gè)傳送周期結(jié)束，準(zhǔn)備下一個(gè)傳送 周期。 (2)停止信號(hào)：當(dāng)時(shí)鐘總線 SCL 為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線 SDA 由低電平跳變?yōu)楦唠娖蕉x為“結(jié)束”信號(hào)。而且每傳送一個(gè)字節(jié)，要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答位（ 0）；在一個(gè)周期發(fā)送結(jié)束 后，要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答位（ 1）。 DS1307 的讀寫(xiě)操作 DS1307 是基于 I2C 總線接口的時(shí)鐘芯片，軟件上與 I2C 總線完全兼容。在任何的對(duì)時(shí)鐘和 RAM 的寫(xiě)操作之前， WP 位必須為 0。當(dāng)該位置為 1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止， DS1307 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為 0時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始運(yùn)行。在 24小時(shí)模式時(shí)，位 5是第二個(gè) 10 小時(shí)位。當(dāng)為高電平時(shí)，選擇 12小時(shí)模式。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 6頁(yè) 共 31頁(yè) 圖 23 DS1307的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1307 有 關(guān) 日歷、時(shí)間 的 寄存器 共有 12個(gè)，其中有 7個(gè)寄存器 （讀時(shí) 81H～ 8DH，寫(xiě)時(shí) 80H～ 8CH），存放的數(shù)據(jù) 格 式 為 BCD 碼形式 ，如表 21所示 。當(dāng) VbatVcc+ 時(shí)，由 Vcc 向 DS1307 供電，當(dāng) VbatVcc時(shí)，由 Vcc 向 DS1307 供電； GND： 邏輯地； SCL： I2C 總線時(shí)鐘線； SDA： I2C 總線數(shù)據(jù)線； SQW/OUT： 方波 /輸出驅(qū)動(dòng)器。 DS1307 的引腳功能 DS1307 采用 8 引腳雙列直插 DIP 封裝形式，引腳分布如圖 22所示。 DS1307 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗 的時(shí)鐘芯片，它是一款 I2C 總線接口的時(shí)鐘芯片，采用兩線與 CPU進(jìn)行通信，片內(nèi)含有 8個(gè)特殊功 能寄存器和 56bit 的 SRAM。如圖 21所示， R R C3 和 SW 組成系統(tǒng)手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。 時(shí)鐘電路是由 XTAL1 和 XTAL2 之間跨接的晶體振蕩器和微調(diào)電容構(gòu)成。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1C1C2X1R2C3+ 5 VR1S W ?S W S P S TL CD _ D 0L CD _ D 1L CD _ D 2L CD _ D 3L CD _ D 4L CD _ D 5L CD _ D 6L CD _ D 7K E Y 1K E Y 2K E Y 3K E Y 4L CD _ R SL C D _ R WL CD _ E鬧鐘模塊DS 1 3 0 7 _ S C LDS 1 3 0 7 _ S D A 圖 21 單片機(jī)最小系統(tǒng) 主控制器 AT89C51 單片機(jī)與 MCS51 系列單片機(jī)產(chǎn)品兼容， 內(nèi)部自帶有 4KB 的Flash 存儲(chǔ)器及 256KB RAM 單元 ， 不需另外擴(kuò)展 EEPROM 及靜態(tài) RAM， 可以在線下載程序，易于日后的升級(jí)。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 4頁(yè) 共 31頁(yè) 第 2 章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)以 AT89C51 單片機(jī)為核心，由單片機(jī)、 時(shí)鐘電路 、 復(fù)位電路 等組成如圖 21所示。 電源模塊：用 220V 市電經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后，輸出穩(wěn)定的 +5V 的直流電為其供電。采用 LCD 作為顯示器，具有界面友好 、功耗低的優(yōu)點(diǎn)。 時(shí)鐘模塊：此模塊由專(zhuān)用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片構(gòu)成，由它提供實(shí)時(shí)的日歷時(shí)鐘信息。 圖 12 基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 3頁(yè) 共 31頁(yè) 單片機(jī)最小系統(tǒng)：其作用是和外圍的時(shí)鐘芯片通信，并控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程，采集時(shí)間信息并予以處理。外圍主要有串行通信器件實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1307 等，使得系統(tǒng)線路簡(jiǎn)單可靠性高。 與傳統(tǒng)機(jī)械表相比，它具有走時(shí)精確 ,顯示直觀等特點(diǎn)。 圖 11 基于 FPGA的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖 方案二：采用單片機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。 關(guān)鍵詞 數(shù)字時(shí)鐘；單片機(jī)； DS1307； LCD1602 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2頁(yè) 共 31頁(yè) 第 1 章 設(shè)計(jì)方案 方案論證與比較 方案一： 基于 FPGA 的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方法 。軟件程序采用均采用C 語(yǔ)言編寫(xiě)，便于移植與升級(jí) 。同時(shí)，該時(shí)鐘系統(tǒng)還具有功耗小、成本低的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單清晰的操作界面，能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間（顯示格式為時(shí)時(shí)：分分：秒秒， 24 小時(shí)制），可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，具有鬧鐘時(shí)間設(shè)置、鬧鐘開(kāi) /關(guān)。 I 目 錄 摘 要 ................................................................ 1 第 1 章 設(shè)計(jì)方案 ...................................................... 2 方案論證與比較 ................................................ 2 方案確定 ...................................................... 3 第 2 章 硬件設(shè)計(jì) ...................................................... 4 單片機(jī)主控模塊 ................................................ 4 時(shí)鐘模塊 ...................................................... 5 DS1307 的引腳功能 ....................................... 5 DS1307 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ....................................... 5 DS1307 的讀寫(xiě)操作 ....................................... 7 DS1307 硬件電路設(shè)計(jì) ..................................... 8 鬧鈴模塊 ...................................................... 9 鍵盤(pán)模塊 ...................................................... 9 LCD 顯示模塊 ................................................. 10 LCD1602的引腳功能 ..................................... 10 LCD1602 的顯示操作 ..................................... 10 電源模塊 ..................................................... 14 第 3 章 軟件設(shè)計(jì) ..................................................... 15 系統(tǒng)流程圖 ................................................... 15 液晶顯示模塊流程圖 ........................................... 15 鍵盤(pán)處理模塊流程圖 ........................................... 16 第 4 章 系統(tǒng)測(cè)試 ..................................................... 21 總 結(jié) ............................................................... 23 致 謝 ............................................................... 24 參