【正文】 計的特點， EDA 在功能擴(kuò)展上比較受局限，而且 EDA 占用的資源也相對多一些。 方案二： 用 8 位單片機(jī)設(shè)計。它的準(zhǔn)確度相當(dāng) 高，并且 C 語言和匯編兼容的編程環(huán)境也很方便來實現(xiàn)一些遞歸調(diào)用。用 8 位單片機(jī)做控制器最有特色的就是它的可編程音頻處理，可完成語音的錄制播放和識別。成本也相對低一些。 顯示部分的方案選擇 方案一： LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描。 方案二： 點陣式數(shù)碼管顯示。 方案三： 液晶顯示方式。 所以本次設(shè)計選擇液晶顯示。 方案二 ： 采用 AT89S52，片內(nèi) ROM 全都采用 Flash ROM；同時也與 MCS52 系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲器為 8KB ROM 存儲空間，同樣具有 89S51 的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獙懭氤绦驎r，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。 時鐘芯片的選擇方案和論證 方案一： 直接采用單片機(jī)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。 所以本次設(shè)計采用 DS1302 時鐘芯片實現(xiàn)時鐘。 本電路是由 AT89S52 單片機(jī)為控制核心，具有操作簡單的優(yōu)點；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(jìn)行計時，具有閏年補(bǔ)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。 A T 8 9 S 5 2 主控 制 模 塊蜂 鳴 器 報 警模 塊2 4 C 0 2 C存 儲 模 塊1 2 8 6 4 液 晶 顯示 模 塊D S 1 3 0 2時 鐘 模 塊鍵 盤 模 塊D S 1 8 B 2 0 模塊 圖 電路的設(shè)計框圖 主要單元電路的設(shè)計 本次電路設(shè)計主要包括以下幾個模塊：單片機(jī)主控電路設(shè)計；時鐘電路設(shè)計；溫度傳感器電路設(shè)計；實時時鐘電路設(shè)計；顯示電路設(shè)計以及按鍵系統(tǒng)設(shè)計。相對于 MCS51系列芯片而言，其特點如下： 可擦寫 1000 次 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33MHz 32 根可編程 I/O 口線 內(nèi)部 RAM 為 256 字節(jié) 三個 16 位的定時 /計數(shù)器 8 個中斷源 AT89S52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口線， AT89S52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 （ 2） AT89S52 芯片的管腳、引線與功能 引腳信號介紹： ～ ： P0 口 8 位雙向口線 ～ ： P1 口 8 位雙向口線 ～ ： P2 口 8 位雙向口線 ～ ： P3 口 8 位雙向口線 P1 口的第二功能如表 31： 表 P1 口第二功能表 引腳號 第二功能 T2（定時器∕計數(shù)器 T2 的外部記數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX(定時器∕計數(shù)器 T2 的 捕 捉∕重載觸發(fā)信號和方向控制 ) MOSI(在系統(tǒng)編程用 ) MISO(在系統(tǒng)編程用 ) MCK(在系統(tǒng)編程用 ) EA 訪問程序存儲器控制信號：當(dāng) EA 信號為低電平時，對 ROM 的讀操作限定在外部程序存 儲器；而當(dāng) EA 信號為高電平時，則對 ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。此外由于 ALE 是以晶振六分之一的固定頻率輸出的正脈沖，因此可作為外部時鐘或外部定時脈沖作用。 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體引線端：當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于拉外部的時鐘脈沖信號。 VSS：地線 VCC： +5V 電源 P3 口的第二功能如表 32: 表 P3 口第二功能表 引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INT0（外部中 斷 0） INT0 外部中斷 0） T0（定時器 0 外部輸入） T1（定時器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） AT89S52 的總線結(jié)構(gòu)： AT89S52 的管腳除了電源、復(fù)位、時鐘接入、用戶 I/O 口部分 P3 外，其余管腳都是為實現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。 16 位地址總線由 P0 經(jīng)地址鎖存器提供低 8 位地址（ A0～ A7）； P2 口直接提供高8 位地址（ A8～ A15）。 控制總線 （ CB）：由部分 P3 口的第二功能狀態(tài)和 4 根獨立控制線 RST、 EA 、 ALE、PSEN 組成。 8 圖 AT89S52 芯片圖 時 鐘 電 路R O MR A M定 時 ／ 計 數(shù) 器C P U復(fù) 位 電 路 并 行 接 口 串 行 接 口 中 斷 系 統(tǒng)T 1T 2T 0P 3T x D R x D／ I N T ／ I N TP 2P 1P 0 圖 AT89S52 結(jié)構(gòu)圖 時鐘電路設(shè)計 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時鐘信號，而時序所研究的是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關(guān)系。 （ 1）時鐘信號的產(chǎn)生 單片機(jī)內(nèi)部有 一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。 電容器 C1 和 C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容 9 值的范圍在 5pF30pF,典型值為 30pF。只要在單片機(jī)的 XTAL1和 XTAL2引腳外接晶體振蕩器就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。 單片機(jī)常見的復(fù)位電路通常單片機(jī)復(fù)位電路有兩種：上電復(fù)位電路，按鍵復(fù)位電路。它利用的是電容充電的原理來實現(xiàn)的。如果要實現(xiàn)復(fù)位的話，只要按下 RST 鍵即可。電路圖如圖 所示。上電瞬間 RST 引腳的高電平將逐漸下降。上電與按鍵均有效的復(fù)位電路不僅在上電時可以自動復(fù)位，而且在單片機(jī)運行期間，利用按鍵也可以完成復(fù)位操作。 10 溫度傳感器電路設(shè)計 溫度傳感器的種類眾多， DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器適合在應(yīng) 用與高精度、高可靠性的場合。 DS18B20 的主要特征 ： 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信 最高 12 位分辨率，精度可達(dá)土 攝氏度 12 位分辨率時的最大工作周期為 750 毫秒 可選擇寄生工作方式 檢測溫度范圍為 – 55176。 C (– 67176。 F) 內(nèi)置 EEPROM，限溫報警功能 64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機(jī)掛接 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng) DS18B20 工作原理及應(yīng)用： DS18B20 的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。DS18B20 共有三種形態(tài)的存儲器資源，分別是： ROM 只讀存儲器：用于存放 DS18B20 的 ID 編碼，其前 8 位是單線系列編碼（ DS18B20 的編碼是 19H），后面 48 位是芯片唯一的序列號，最后 8 位是以上 56 位的CRC 碼（冗余校驗）。 DS18B20 共 64 位 ROM。第 2 個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第 4個字節(jié)是用戶 EEPROM（常用于溫度報警值儲存）的鏡像。第 5 個字節(jié)則是用戶第 3 個 EEPROM 的鏡像。第 9 個字節(jié)為前 8 個字節(jié)的 CRC 碼。 DS18B20 芯片與單片機(jī)的接口： DS18B20 只需要接到控制器（單片機(jī)）的一個 I/O口上，由于單總線為開漏，所以需要外接一個 的上拉電阻。但在程序設(shè)計中，寄生工作方式將會對總線的狀態(tài)有一些特殊的要求。復(fù)位要求微控制器將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，DS18B20 收到信號后等待 16～ 60 微秒左右，然后發(fā)出 60～ 240 微秒的存在低脈沖，微控制器收到此信號表示復(fù)位成功，如果沒有收到復(fù)位成功信號，則表示 DS18B20 出現(xiàn)問題，可以用來作為系統(tǒng)設(shè)計時的故障提示、判斷信號。微控制器寫 1 時，數(shù)據(jù)線必須先被拉至低電平，然后就被釋放，使數(shù)據(jù)線在寫時間片開始之后的 15 微秒之內(nèi)拉至高電平。微控制器把數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平時，產(chǎn)生讀時間片，數(shù)據(jù)線必須保 持在邏輯低電平至少 1 微秒；來自 DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)在讀時間片下降沿之后 15 微秒有效。在讀時間片結(jié)束時，數(shù)據(jù)線經(jīng)過外部的上拉電阻拉回至高電平。其讀寫時序如圖 所示。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與 31 天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進(jìn)行小電流充電的能力。 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，因此廣泛應(yīng)用于測量系 統(tǒng)中。當(dāng) Vcc2Vcc1+ 時，由 Vcc2 向 DS1302 供電，當(dāng) Vcc2 Vcc1 時，由 Vcc1 向 DS1302 供電。該引腳有兩個功能：一、 RST 開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；二、 RST 提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。?shù)據(jù)在時鐘（ SCLK）的上升沿串行輸入，前 8 位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作時輸出數(shù)據(jù)。 （ 2） DS1302 的寄存器和控制命令 DS1302 有關(guān)日歷、時間的寄存器共有 12 個，其中有 7 個寄存器（讀時 81h～ 8Dh，寫時 80h～ 8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為 BCD 碼形式，如表 所示。 （ 3）與單片機(jī)接口電路原理圖 電路原理圖如圖 所示， DS1302 與單片機(jī)的連接也僅需要 3 條線： CE 引腳、 SCLK串行時鐘引腳、 I/O 串行數(shù)據(jù)引腳， Vcc2 為備用電源，外接 晶振 ，為芯片提供計時脈沖。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電 路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。 12864 液晶顯示具有如下的特性： 提供 8 位， 4 位并行接口及串行接口可選 14 并行接口適配 M6800 時序 自動電源啟動復(fù)位功能 內(nèi)部自建振蕩源 64 16 位字符顯示 RAM（ DDRAM 最多 16 字符 4 行， LCD 顯示范圍 16 2 行）(改為半角輸入 ) 2M 位中文字型 ROM（ CGROM），總共提供 8192 個中文字型（ 16 16 點陣） 16K 位半寬字型 ROM(HCGROM)，總共提供 126 個西文字型（ 16 8 點陣） 64 16 位字符產(chǎn)生 RAM（ CGRAM） 15 16 位總共 240 點的 ICON RAM（ ICONRAM） 其與單片機(jī)的連接電路如圖 所示： 圖 12864 與單片機(jī)的 接線圖 液晶顯示 12864 的引腳功能如表 所示。在使能信號 E 下降沿后，為了保證數(shù)據(jù)或指令可靠寫入，需要在使能信號 E 下降沿后有一段延時，使 12864 完成內(nèi)部動作。清除顯示指令將 DDRAM 填滿“ 20H”，并且設(shè)定 DDRAM 的地址計數(shù)器（ AC）為“ 00H”。在顯示狀態(tài)開 /關(guān)指令中， D=1，整體顯示 ON， C=1，游標(biāo) ON， B=1，游標(biāo)位置 ON。 表 12864 的基本指令 指令 指令碼 RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 設(shè)定 DDRAM 地址 0 0 1 AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 些資料到 RAM 1 0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 16 清楚顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 地址歸位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X 顯示狀態(tài)開 \關(guān) 0 0 0 0 0 0 1 D C B 游標(biāo)或顯示移位控制 0 0 0 0 0 1 S/C R/L X X 功能設(shè)定 0 0 0 0 1 DL X RE X X 按鍵調(diào)整系統(tǒng)電路設(shè)計 按鍵采用 4個獨立的按鍵，一個功能鍵、一個確認(rèn)鍵、一個加按鍵、一個減按鍵通過這四個按鍵可以來合理的設(shè)置時鐘的調(diào)整和鬧 鈴的設(shè)定溫度報警的上下限數(shù)值。系統(tǒng)軟件流程為：上電顯示制作者開機(jī)界面、讀寫時間日期和溫度、分離時間日期溫度顯示值、顯示子程序、定時鬧鈴子程序、日期時間修改子程序、農(nóng)歷自動更新子程序、閏月子程序、返回。微處理器采用查詢方式掃描按鍵狀態(tài)。 初 始 化讀 寫 時 間 、 日 期 和 溫 度分 離 時 間 、 日 期 和 溫 度 顯 示 值顯 示 子 程 序定 時 鬧 鈴 子 程 序日 期 、 時 間 修 改 子 程 序農(nóng) 歷 自 動 更 新 子 程 序閏 月 子 程 序開 始返 回 圖 主程序執(zhí)行流程圖 計算陽歷流程 計算陽歷流程為：所先置陽歷天數(shù)為 30 天，再判定是否 月大，若為真則天數(shù)加一， 18 若為否則此天數(shù)就是該月天數(shù)，月大加月加一，在判定是否月大，若是則