【正文】 示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘，還可以利用對(duì)單片機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)電子鐘。由單片機(jī)作為數(shù)字鐘的核心控制器，可以通過(guò)它的時(shí)鐘信號(hào)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，將其時(shí) 間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)輸出，利用顯示器顯示出來(lái)。輸出設(shè)備顯示器可以用液晶顯示技術(shù)或者數(shù)碼管顯示技術(shù)。在各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)及日常生活中，對(duì)時(shí)間同步這一功能始終占據(jù)著非常重要的地位。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 1 章 設(shè)計(jì)要求與方案選擇 167。 167。 各模塊方案選擇與論證 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)可分為 單片機(jī)模塊， 液晶顯示模塊，按鍵模塊 ，晶振模塊，外部時(shí)鐘控制模塊，復(fù)位模塊，鬧鈴模塊。因?yàn)椋?AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52 單片機(jī)可 提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 方案 二 ： LCD1602,價(jià)格適中，可以顯示復(fù)雜的英文，功耗不大，外觀較小，計(jì)較符合 。 時(shí)鐘模塊： 方案一 :可以利用單片機(jī)自己自帶的定時(shí)器精確定時(shí) ,在通過(guò)軟件控制 ,這樣就減少了硬件的成本 ,但是這樣需要晶振絕對(duì)的穩(wěn)定 ,而且掉電數(shù)據(jù)不保存 ,還沒(méi)有年月星期的自動(dòng)調(diào)整功能 ,對(duì)程序的要求很高 ,不易控制 . 方案二 :DS1302 它可以對(duì)年、月、日、周 、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 總體方案 167。 文中設(shè)計(jì)了一個(gè)顯時(shí)、調(diào)時(shí)、定時(shí)鬧鐘 以及時(shí)間同步功能的電子鐘。 設(shè)計(jì)通過(guò)主機(jī)和從機(jī)的 配合作用，采用在主機(jī)和從機(jī)之間用有線連接 ，簽訂串行口協(xié)議，而實(shí)現(xiàn)主機(jī)和從機(jī)的時(shí)間同步功能。每按一下同步按鍵可以使主機(jī)與從機(jī)時(shí)間達(dá)到同步，按下鬧鈴鍵，在達(dá)到定時(shí)時(shí)間時(shí)有蜂鳴 器 報(bào)警，按下選定鍵可以選定年月日時(shí)分秒的每一位，再按加、減鍵，而達(dá)到調(diào)時(shí)效果 。 系統(tǒng)硬件描述 基于單片機(jī)系統(tǒng)的同步電子時(shí)鐘基本結(jié)構(gòu)框架如圖 21所示： 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 21 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖 該系統(tǒng)所需要的器件包括單片機(jī) AT89C52芯片兩塊，時(shí)鐘芯片 DS1302兩塊，液晶顯示屏 LCD1602一塊 ，蜂鳴器一個(gè)， 12MHz的晶振兩個(gè)，排針排線若干組，電容電阻若干導(dǎo)線若干，按鈕七個(gè)。 系統(tǒng)軟件描述 系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)三部分功能：一、實(shí)現(xiàn)年、月、日、時(shí)、分、秒的顯示和設(shè)置；二、實(shí)現(xiàn)鬧鐘部分的顯示和設(shè)置；三、實(shí)現(xiàn)主機(jī)和從機(jī)之間的時(shí)間同步。 設(shè)計(jì)流程和預(yù)期結(jié)果 該設(shè)計(jì)的主要流程如下：首先閱讀大量參考文獻(xiàn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的確定，然后在 Protues 上進(jìn)行原理圖的繪制和修改，在電器 檢查無(wú)誤的情況 下，購(gòu)買所需要的元器件（元器件應(yīng)該考慮裕量）。最后將各個(gè)功能的電路程序組合起來(lái)，然后再 進(jìn)行總體調(diào)試直到成功。 （ 2） 可以定時(shí)鬧鐘，定時(shí)時(shí)間達(dá)到時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 167。 單片機(jī) AT89C52 AT89C52 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口 ，同時(shí)內(nèi)含2 個(gè)外中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 2 個(gè)讀寫(xiě)口線， AT89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程 ,但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 )。 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 32 個(gè)雙向 I/O 口 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 2 個(gè)串行中斷 2 個(gè)外部中斷源 2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線 低功耗空閑和掉電模式 功能包括對(duì)會(huì)聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào) IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在 本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì) 端口 P0 寫(xiě) “1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。對(duì)端口寫(xiě) “1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。 與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ），參見(jiàn)表 1。 引腳號(hào) 功能特性 T2，時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí) /計(jì)數(shù)器2） 表 1 P2 口 P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收 或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。 PSEN 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。 EA/VPP 外部訪問(wèn)允許。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL2 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 振蕩器反相放大器的輸出端。 定時(shí)器 2 定時(shí)器 2 是一個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。定時(shí)器 2 有三種 工作方式：捕獲方式，自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由 T2CON 的控制位來(lái)選擇。 在計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，當(dāng) T2 引腳上外部輸入信號(hào)產(chǎn)生由 1 至 0 的下降沿時(shí)，寄存器的值加 1，在這種工作方式下，每個(gè)機(jī)器周期的 5SP2 期間，對(duì)外部輸入進(jìn)行采樣。由于識(shí)別 1 至 0 的跳變需要 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期），因此，最高計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的 1/24。 自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)器）方式 當(dāng)定時(shí)器 2 工作于 16 位自動(dòng)重裝載方式時(shí)，能對(duì)其編程為向上或向下計(jì)數(shù)方式，這個(gè)功能可通過(guò)特殊功能寄存器 T2CON（見(jiàn)表 5）的 DCEN 位（允許向下計(jì)數(shù)）來(lái)選擇的。當(dāng) DCEN 置位時(shí)，定時(shí)器 2 既可向上計(jì)數(shù)也可向下計(jì)數(shù)，這取決于 T2EX 引腳的值，參見(jiàn)圖 5，當(dāng) DCEN=0 時(shí)，定時(shí)器2 自動(dòng)設(shè)置為向上計(jì)數(shù)，在這種方式下， T2CON 中的 EXEN2 控制位有兩種選擇，若 EXEN2=0，定時(shí)器 2 為向上計(jì)數(shù)至 0FFFFH 溢出，置位TF2 激活中斷，同時(shí)把 16 位計(jì)數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重裝載，RCAP2H 和 RCAP2L 的值可由軟件預(yù)置。這個(gè)脈沖使 EXF2 置位，如果中斷允許，同樣產(chǎn)生中斷。 當(dāng) DCEN=1 時(shí)，允許定時(shí)器 2 向上或向下計(jì)數(shù)，如圖 6 所示。 T2EX 引腳為邏輯 “1”時(shí)，定時(shí)器向上計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù) 0FFFFH 向上溢出時(shí)，置位 TF2，同時(shí)把 16 位計(jì)數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重裝載到 TH2 和 TL2 中。當(dāng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 向上溢出或向下溢出時(shí)，置位 EXF2 位。如果定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 作為發(fā)送器或接收器，其發(fā)送和接收的波特率可以是不同的，定時(shí)器 1 用于其它功能，如圖 7 所示。波特率發(fā)生器的方式與自動(dòng)重裝載方式相仿，在此方式下， TH2 翻轉(zhuǎn)使定時(shí)器 2 的 寄存器用 RCAP2H 和 RCAP2L 中的 16 位數(shù)值重新裝載，該數(shù)值由軟件設(shè)置。定時(shí)器 2 作為波特率發(fā)生器時(shí)，與作為定時(shí)器的操作是不同的，通常作為定時(shí)器時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期（ 1/12 振蕩頻率）寄存器的值加 1，而作為波特率發(fā)生器使用時(shí)，在每個(gè)狀態(tài)時(shí)間（ 1/2 振蕩頻率）寄存器的值加 1。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 定時(shí)器 2 作為波特率發(fā)生器使用的電路如圖 7 所示。在 波特率發(fā)生器工作方式中， TH2 翻轉(zhuǎn)不能使 TF2 置位，故而不產(chǎn)生中斷。所以，當(dāng)定時(shí)器 2 作為波特率發(fā)生器使用時(shí)， T2EX 可作為附加的外部中斷源來(lái)使用。因?yàn)榇藭r(shí)每個(gè)狀態(tài)時(shí)間定時(shí)器都會(huì)加 1，對(duì)其讀寫(xiě)將得到一個(gè)不確定的數(shù)值。在訪問(wèn)定時(shí)器 2 或 RCAP2 寄存器之前，應(yīng)將定時(shí)器關(guān)閉（清除 TR2）。 引腳除了是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 口外，還可以通過(guò)編程使其作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部時(shí)鐘輸入和輸出占空比 50%的時(shí)鐘脈沖。當(dāng)設(shè)置定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 為時(shí)鐘發(fā)生器時(shí)， C/T2（ T2CON .1） =0， T2OE （ T） =1，必須由 TR2（ ）啟動(dòng)或停止定時(shí)器。定時(shí)器 2 作為波特率發(fā)生器使用時(shí)，還可作為時(shí)鐘發(fā)生器使用，但需要注意的是波特率和時(shí)鐘輸出頻率不能分開(kāi)確定，這是因?yàn)樗鼈兺褂?RCAP2L 和 RCAP2L。 中斷 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 AT89C52 共有 6 個(gè)中斷向量：兩個(gè)外中斷（ INT0 和 INT1）， 3 個(gè)定時(shí)器中斷（定時(shí)器 0、 2）和串行口中斷。 這些中斷源可通過(guò)分別設(shè)置專用寄存器 IE 的置位或清 0 來(lái)控制每一個(gè)中斷的允許或禁止。 注意表 5 中的 為保留位，在 AT89C51 中 也是保留位。 定時(shí)器 2 的中斷是由 T2CON 中的 TF2 和 EXF2 邏輯或產(chǎn)生的，當(dāng)轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，這些標(biāo)志位不能被硬件清除，事實(shí)上，服務(wù)程序需確定是 TF2 或 EXF2 產(chǎn)生中斷，而由軟件清除中斷標(biāo)志位。然而，定時(shí)器 2 的標(biāo)志位 TF2 在定時(shí)器溢出的那個(gè)機(jī)器周期的 S2P2 狀態(tài)置位，并在同一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)查詢到該標(biāo)志。 這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激 振蕩器，振蕩電路參見(jiàn)圖 10。對(duì)外接電容 C C2 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。10F。采用外部時(shí)鐘的電路如圖10 右圖所示。由于外部時(shí)鐘 信號(hào)是通過(guò)一個(gè) 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。編程接口可接收高電壓（ +12V）或低電壓（ Vcc）的允許編程信號(hào)。 AT89C52 單片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式，用戶可從芯片上的型號(hào)和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息。 編程方法 編程前，須按表 9 和圖 11 所示設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào)， AT89C52 編程方法如下： 1． 在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)。 3． 激活相應(yīng)的控制信號(hào)。 5． 每對(duì) Flash 存儲(chǔ)陣列寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)或每寫(xiě)入一個(gè)程序加密位，加上一個(gè) ALE/PROG 編程脈沖。重復(fù) 1—5 步驟，改變編程單元的地址和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。 DS1302 簡(jiǎn)介 DS1302 的結(jié)構(gòu)及工作原理 DS1302 是美國(guó) DALLAS