【正文】 son of algorithms in software on the calendar have also been discussed. Key words: SCM。 DS18B20。為了在觀測時間的同時，能夠了解其它與人類密切相關(guān)的信息，比如溫度、星期、日期等，電子萬年歷誕生了，它集時間、日期、星期功能于一身，具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔等諸多優(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢。由其是單片機技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)走進了千家萬戶。 課題意義 電子萬年歷作為電子類小產(chǎn)品不僅是市場上的寵兒，也是是單片機設(shè)計培訓(xùn)中一個很實用的題目。而且要求設(shè)計的電子萬年歷在操作上力求簡潔，功能上盡量齊全，顯示界面也要出色。本電 子萬年歷的設(shè)計在硬件方面主要采用 STC89C52單片機作為主控核心，由 DS1302 時鐘芯片提供時鐘、 1602LCD 液晶顯示屏顯示。此外，該電子萬年歷還具有時間校準(zhǔn)等功能。所有程序編寫完成后，在 Keil 軟件中進行調(diào)試，確定沒有問題后，燒寫到單片機上進行測試。 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，但是所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，對于數(shù)字電子萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時顯示年、月、日、周日、時、分、秒等信息，還具有時間校準(zhǔn)等功能。近些年我國也開始重視對電子萬年歷的開發(fā)與設(shè)計，讓更多的電子時鐘能夠走進人民生活，跟多人能夠應(yīng)用到功能強大，精度高的電子時鐘。 中國電子萬年歷產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴重、對自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。 中國電子萬年歷產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告闡述了世界電子萬年歷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，分析了中國電子萬年歷產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與差距，開創(chuàng)性地提出了 “ 新型電子萬年歷產(chǎn)業(yè) ” 及替代品產(chǎn)業(yè)概念，在此基礎(chǔ)上，從四個維度即 “ 以人為本 ” 、 “ 科技創(chuàng)新 ” 、 “ 環(huán)境友好 ” 和 “ 面向未來 ” 準(zhǔn)確地界定了 “ 新型電子萬年歷產(chǎn)業(yè) ” 及替代產(chǎn)品的內(nèi)涵。 第 2 章基于單片機萬年歷的方案研究 系統(tǒng)基本方案選擇和論證 單片機芯片的選擇 本設(shè)計采用 STC89C52 芯片作為硬件核心，該芯片采用 Flash ROM，內(nèi)部具有 8KB ROM 存儲空間 ,相對于本設(shè)計而言程序空間完全夠用。 顯示模塊選擇方案和論證 方案一： 采用點陣式數(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合 ,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費 ,且價格也相對較高 ,所以也不用此種作為顯示。但是由于數(shù)碼管動態(tài)掃描需要借助 74LS164 移位 寄存器進行移位，該芯片在電路調(diào)試時往往會有很多障礙，所以不采用 LED 數(shù)碼管作為顯示。 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)。所以不采用此方案。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 是 DS1202 的升級產(chǎn)品，與DS1202 兼容，但增加了主電源 /后背電 源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。采用普通 晶振。 電路設(shè)計最終方案決定 綜上各模塊的選擇方案與論證，確定最后的主要硬件資源如下：采用STC89C52 作為主控制系統(tǒng)； DS1302 提供時鐘； LCD1602 液晶屏作為顯示。 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 ,圖形寄存器選擇控制表如表 所示： 表 LCD1602 寄存器選擇控制表 RS R/W 操作說明 0 0 寫入指令寄存器（清屏指令等） 0 1 讀 busy flag,以及讀取位址計數(shù)器（ DB0~DB6）的值 1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等） 1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) (2)指令集 1602 通過 D0～ D7 的 8 位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。 000001NS N=1(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加 1并且光標(biāo)加 1)， N=0(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減 1 并且光標(biāo)減 1)， S=1 且 N=1(當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示左移 )， S=0 當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示不移動。其他設(shè)置： 01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針 =0，所有顯示 =0)； 02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針 =0)。圖 為 DS1302 的控制字，此控制字的位 7 必須置 1，若為 0 則不能把對 DS1302進行讀寫數(shù)據(jù)。位 1至位 5指操作單元的地址?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入 /輸出的。 “WP” 是寫保護位，在任何的對時鐘和 RAM 的寫操作之前， WP 必須為 0。 (2) DS1302 的控制字 DS1302 的控制字如圖 所 示。 圖 DS1302的控制字 (3) 數(shù)據(jù)輸入輸出 在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。如下圖 所示： 圖 DS1302 讀與寫的時序圖 1. DS1302 的寄存器 DS1302 有 12個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式 ,其 日歷、時間寄存器及其控制字見表 。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn) 本系統(tǒng)的電路系統(tǒng)框圖如圖 所示。 LCD1602 液晶顯示模塊 STC89C52 主控模塊 按鍵控制模塊 DS1302 時鐘模塊 圖 系統(tǒng)硬件框圖 本電路是由 STC89C52 單片機作為控制核心，能在 5V 電壓工作， STC89C52是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8kBytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C52 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的 STC89C52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案；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、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～ 。 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。 主要模塊電路的設(shè)計 STC89C52 單片機主控制模塊的設(shè)計 STC系列單片機是由 STMicroelectronics 公司 生產(chǎn)，并有宏晶 公司 做大陸代理的。 STC89C52 單片機包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時 /計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線?，F(xiàn)在對各引腳功能說明如下（圖 ）： 圖 STC89C52 單片機管腳圖 （ 1）主電源引腳 Vcc ：接＋ 5V 電源正端。 （ 2）輸入／輸出引腳 ～ ： P0口的 8 個引腳。在接有片外存儲器或擴展 I／ O 接口時， P0口分時復(fù)用為低 8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線?？勺鳛闇?zhǔn)雙向 I／ O接口使用。 可用作定時器／計數(shù)器 2的外部控制端 T2EX?？勺鳛闇?zhǔn)雙向 I／ O 接口；有接有片外存儲器或擴展 I／ O接口且尋址范圍超過 256個字節(jié)時， P2口用作高 8 位地址總線。除作為準(zhǔn)雙向 I／ O 接口使用外，還具有第二種功能 ，詳見表 。N175。0175。N175。1175。R175。D175。在訪問片外程序存儲器期間，每機器周期該信號出現(xiàn)兩次，其下降沿用于控制鎖存 P0 口輸出的低 8 位地址。 PSEN：片外程序存儲器讀選通信號輸出端，或稱片外取指信號輸出端。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間， PSEN 信號將不出現(xiàn)。）是復(fù)位端。上電時，考慮到振蕩器有一定的起振時間，該引腳上高電平必須持續(xù)10ms 以上才能保證有效復(fù)位。當(dāng) Vcc下降到某規(guī)定值以下 VPD，便向片內(nèi) RAM 供電。該引腳有效（低電平）時只選用片外程序存儲器，否則計算機上電或 6復(fù)位后先選用片內(nèi)程序存儲器。 XTAL2：片內(nèi)反相放大器輸出端。 圖 單片機最小系統(tǒng) 時鐘電路模塊的設(shè)計 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘芯片，它可以對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，工作電壓為 ～。 DS1302 內(nèi)部有一個 318 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。 DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1 為后備電源， Vcc2 為主電源 。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1時， DS1302 由 Vcc1 供電。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng) RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化 ，允許對 DS1302 進行操作。上電運行時，在 Vcc之前， RST 必須保持低電平。I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )， SCLK 為時鐘輸入端。位 5 至位 1指示操作單元的地址 。 在控制指令字輸入后的下一個 SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。 DS1302 有 12個寄存器，其中有 7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與 CPU的連接需要三條線，即 SCLK(7)、I/O(6)、 RST(5)。只是選擇晶振時，不同的晶振，誤差也較大。只要占用 CPU 一個口線即可。 GND 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，可以通過滑動變阻器 RH1 調(diào)顯示器的對比度（對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K的電位器調(diào)整對比度）。 R/W 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 DB0DB7 為雙向數(shù)據(jù)總線，同時最高位 DB7 也是忙信號檢測位。 電源電路 由 USB接口供 5V電壓，此電源電路能夠給單片機提供穩(wěn)定的電壓，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作如圖 所示 圖 電源電路 復(fù)位電路 無論用戶使用哪種類型的 單片機 ,總要涉及到單片機復(fù)位 電路 的設(shè)計。許多用戶在設(shè)計完單片機系統(tǒng) ,并在實驗室調(diào)試成功后 ,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了 “ 死機 ” 、 “ 程序走飛 ” 等現(xiàn)象 ,這主要是單片機的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的，本電路設(shè)計采用可靠的手動復(fù)位方式，單片機復(fù)位電路如圖 所示 圖 復(fù)位電路 振蕩電路 對于一個高可靠性的系統(tǒng)設(shè)計，晶體的選擇非常重要。晶體的選擇至少必須考慮：諧振頻點，負載電容，激勵功率，溫度特性，長期穩(wěn)定性。這樣有利于得到?jīng)]有誤差的波特率。單片機振蕩電路如圖圖 所示。液晶顯示器R/W端直接接地，表示只允許寫入，而不可以從中讀取。偏壓信號 VL 端與滑動變阻器 RH1 相連，通過 RH1 可以調(diào)節(jié)顯示器的顯示對比度。顯示器數(shù)據(jù)端口與單片機的 P0 對應(yīng)相連，單片機通過 P0 口可以向顯示器中輸入控制命令或要顯示的字符。 圖 按鍵電路 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 程序流程框圖： 初始化 DS1302， LCD1602 鍵盤掃描 是否有按鍵按下 時鐘停止 Y 時間調(diào)節(jié) N Y Y N 圖 主程序流程圖 主程序流程圖如上圖 所示。 由于在硬件電路方面上設(shè)計了時間調(diào)整按鍵和開關(guān)，因此應(yīng)有對應(yīng)的時間調(diào)整程序。 圖 時間調(diào)整程序流程圖 第 5 章 系統(tǒng)測試 硬件測試 在調(diào)試硬件時遇到過很多問題，但只要細心、認真檢查這些問題都是可以避免的，主要問題及解決辦法現(xiàn)列如下： 1