【正文】 了需要哪幾部分硬件電路和硬件系統(tǒng)的概敘。 介紹了 DS1302 芯片。 節(jié)介紹了我們做這 個(gè)設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)思路； 節(jié)介紹了主程序模塊及其框圖； 節(jié)介紹了顯示程序模塊及其框圖。第五章就是我對(duì)此設(shè)計(jì)的總體概括，體會(huì)和心得。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體框圖設(shè)計(jì) 我所設(shè)計(jì)的是一個(gè)自動(dòng)報(bào)時(shí)系統(tǒng)，自動(dòng)報(bào)時(shí)系統(tǒng) 用到的單片機(jī)芯片是 AT89C51芯片，除此之外還包括：晶振電路和復(fù)位電路構(gòu)成單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)；還有獨(dú)立式按鍵電路；動(dòng)態(tài)顯示電路等等 ； 總體設(shè)計(jì)框圖 如圖 所示。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C51 LED 動(dòng) 態(tài) 顯 示 蜂鳴器 按鍵電路89路 晶振電路 DS130 芯片電路 復(fù)位電路 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 AT89C51 管腳圖 主要特性 ： 與 MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8位內(nèi)部 RAM 32可編程 I/O 線 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 1 可編程串行通道 1 低功耗的閑置和掉電模式 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 1 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 單片機(jī)附屬電路 單片機(jī)附屬電路主要有晶體振蕩電路和復(fù)位電路。 2．本設(shè)計(jì)所用的晶體振蕩電路如圖 ： C133PC233PY11 2 M H zX1X2 圖 晶體振蕩電路 此晶振電路所選用的石英晶振頻率為 12MHZ。 在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)， CPU僅完成一個(gè)最基本的動(dòng)作。由于時(shí)鐘脈沖是 單片 機(jī)的基本工作脈沖，它控制著 單片 機(jī)的工作節(jié)奏（使 單片 機(jī)的每一步都統(tǒng)一到它的步調(diào)上來(lái)）。但是，由于不同的 單片 機(jī) 的 硬件電路和器件不完全相同，所以其需要的時(shí)鐘頻率范圍也不相同。 二、復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位是使 CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，例如復(fù)位后 PC＝ 0000H，使單片機(jī)從第 — 個(gè)單元取指令 。 單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使 RST/Vpd或 RST引腳加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期 (即 24個(gè)振蕩周期 )的高電平。單片機(jī)常 用的濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 復(fù)位電 路如圖 (a)和圖 (b)所示： C31 0 u FS1S W P BR 1 11KR 1 01 0 0V C C+ 5 VR E S E T( a) R12 00R21KC12 2u sV C CR E S E TV C CV S SR E S E TM C S 5 1( b ) 圖 (a) 復(fù)位電路 圖 (b) 與單片機(jī)相連的復(fù)位電路 圖 (a) 復(fù)位電路，其電阻阻值的選擇和電容容量的選擇都是經(jīng)過(guò)計(jì)算的，而最后計(jì)算的結(jié)果時(shí)間常數(shù)可以滿足我們的需求。 圖 (b)是我設(shè)計(jì)中用到的復(fù)位單路， 為按鍵復(fù)位電路。 獨(dú)立式按鍵控制電路 獨(dú)立式鍵盤(pán)的接口電路：在單片機(jī) 應(yīng)用系統(tǒng)中，有時(shí)只需要幾個(gè)簡(jiǎn)單的按鍵向系統(tǒng)輸入信息。如圖 ，每個(gè)獨(dú)立按鍵單獨(dú)占有一根 I/O接口線，每根 I/O接口線的工作狀態(tài)不會(huì)影響到其他 I/O接口線。故只在按鍵數(shù)量不多時(shí)采用這種按鍵電路。上拉電阻保證了按鍵斷開(kāi)時(shí)， I/O接口線有確定的高電平。獨(dú)立式按鍵具體在自動(dòng)報(bào)時(shí)系統(tǒng)中的應(yīng)用，在 。按鍵的接口由 、 、 、 、 。此時(shí)按動(dòng)數(shù)字調(diào)整鍵 后小時(shí)將會(huì)加 1，按動(dòng)取消鍵后又重新回到原來(lái)的時(shí)間顯示狀態(tài)；若再按動(dòng)功能鍵則用來(lái)調(diào)整分鐘，此時(shí)小時(shí)和秒的 4 位 LED 指示全暗，按數(shù)字調(diào)整鍵后可以對(duì)分鐘增 1調(diào)整，按動(dòng)取消鍵后又重新回到原來(lái)的時(shí)間顯示狀態(tài)；再按動(dòng)功能鍵則用來(lái)調(diào)整秒，此時(shí)小時(shí)和分鐘的 4 位 LED指示全暗，秒顯示當(dāng)前的秒數(shù)，暗數(shù)字調(diào)整鍵可以對(duì)秒進(jìn)行增 1調(diào)整，按動(dòng)取消鍵后又重新回到原來(lái)的時(shí)間顯示狀態(tài)，按動(dòng)功能鍵后系統(tǒng)將自動(dòng)由設(shè)定后的時(shí)間開(kāi)始計(jì)時(shí)顯示。定時(shí)時(shí)間到，蜂鳴器鳴叫 1min后自動(dòng)停鬧，每次設(shè)置時(shí)只能定一次，下次需重新設(shè) 置。由于抖動(dòng)，會(huì)造成被查詢的開(kāi)關(guān)狀態(tài)無(wú)法準(zhǔn)確讀出。為了保證 CPU 對(duì)鍵的一次閉合僅在按鍵穩(wěn)定時(shí)作一次鍵輸入處理，必須消除產(chǎn)生的前沿（后沿）抖動(dòng)影響。 后沿前沿 識(shí)別區(qū)按鍵過(guò)程 圖 按鍵過(guò)程 LED動(dòng)態(tài)顯示電路 數(shù)碼管簡(jiǎn)介 1． 數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 數(shù)碼管由 8個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)字段）構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示數(shù)字0 ~字符 A ~ F 及小數(shù)點(diǎn) “ 數(shù)碼管的外 形結(jié)構(gòu)如圖 （ a）所示。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 R 8 R 8+ 5 Vabcdefgdpabcdefgdpe1d2GND3c4dp5b6a7GND8f9g10dpabcdefg( a ) ( b ) ( c ) （ a） 外型結(jié)構(gòu)；（ b） 共陰極；（ c）共陽(yáng)極 圖 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 2． 數(shù)碼管工作原理 由于我們采用的是共陰極數(shù)碼管，所以介紹共陰極數(shù)碼管的工作原理如下 : 共陰極數(shù)碼管的 8個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。 3． 數(shù)碼管字形編碼 要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符，必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨(dú)立，公共端恒定接地（共陰極）或接正電源（共陽(yáng)極）。采用靜態(tài)顯示方式的優(yōu)點(diǎn)：較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用 CPU時(shí)間少，編程簡(jiǎn)單，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制，但其占用的接口線多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8位的 I/O 口控制；各位的位選線（公共陰極或陽(yáng)極）由另外的 I/O口線控制。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。 采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省 I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡(jiǎn)單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時(shí)， CPU要依次掃描，占用 CPU較多的時(shí)間。同時(shí)采用動(dòng)態(tài)掃描方式依次循環(huán)點(diǎn)亮數(shù)碼管，即構(gòu)成多位動(dòng)態(tài)顯示電路。 74LS240的功能 74LS240 是原碼三態(tài)輸出的 8 緩沖數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器，其管腳分布圖如圖 所示， G為控制端，又稱(chēng)為使能端其工作原理如下： 當(dāng) G=0時(shí) ， A輸入為低電平時(shí)， Y輸出也為低電平。 當(dāng) G=1時(shí)， A不論輸入高電平還是低電平 Y為高阻狀態(tài)。 時(shí)鐘芯片 DS1302 DS1302 芯片具有以下特點(diǎn) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷：實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷提供秒、分、時(shí)日星期月和 年等信息，每月天數(shù)以及閏年能自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘可以才用 24h 或 AM/PM的 12h格式。 帶慢速充電控制備份電源的充電特性。與時(shí)鐘 /RAM 通信供需 3 根線：復(fù)位、數(shù)據(jù)線、串行時(shí)鐘。 它的引腳圖和引腳功能 DS1302的引腳結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 ，引腳功見(jiàn)表 。 電源控制輸入寄存器實(shí)時(shí)時(shí)鐘 命令控制邏輯地址總線數(shù)據(jù)總線振蕩及分頻器 圖 DS1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成 入移位寄存器；其 復(fù)位時(shí)鐘：為了初始化任何的數(shù)據(jù)傳送，通過(guò)把 RST輸入驅(qū)至高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。時(shí)鐘 SCLK是上升沿后繼以下降沿的序列。如果 RST輸入為低電平，則 I/O引腳變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，終止數(shù)據(jù)傳輸。 引腳號(hào) 引腳名稱(chēng) 功能 1 Vcc2 主電源 3 X X2 4 GND 地 5 RST 復(fù)位兼片選端 6 I/O 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出 7 SCLK 串行時(shí)鐘輸入端 8 Vcc1 后備電源 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 操作方式：芯片的操 作受地址 /命令字節(jié)控制，每一組數(shù)據(jù)的傳送由命令字節(jié)初始化。 位 7必須為邏輯 1，如果它是 0，禁止寫(xiě) DS1302；位 6邏輯 0，指定為時(shí)鐘 /日歷數(shù)據(jù)，為邏輯 1，指定為 RAM數(shù)據(jù)；位 1— 5指定輸入或輸出的寄存器單元地址；位 0指定輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)輸入：當(dāng)命令字節(jié)為寫(xiě)命令時(shí)，最低位為 0，在下 8個(gè) SCLK 周期的上升沿輸入字節(jié)，數(shù)據(jù)從最低位開(kāi)始輸入；數(shù)據(jù)輸出：當(dāng)命令字節(jié)為讀命令時(shí)，最低位為1，在下 8個(gè) SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。這樣在單字節(jié)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，每次命令為 16個(gè)脈沖即可完成，多余的脈沖將忽略不計(jì)。當(dāng)以多字節(jié)方式寫(xiě)時(shí)鐘寄存器時(shí)，必須按數(shù)據(jù)的次序?qū)懽钕鹊?8個(gè)寄存器。其時(shí)序如圖 ： .DS1302的寫(xiě)時(shí)序 圖 DS1302的時(shí)序 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 電路原理 電路的核心是 89C51單片機(jī)，其內(nèi)部帶有 4KB的 FlashROM,無(wú)須擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器；電腦沒(méi)有大量的運(yùn)算和暫存數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的 128B 片內(nèi) RAM 已能滿足要求，也不必?cái)U(kuò)展片外 RAM。 DS1302 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片接口由 、 、 P3口接鬧鐘小喇叭。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 3 軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路 因?yàn)槲易龅氖亲詣?dòng)報(bào)時(shí)系統(tǒng)，它需要具有校時(shí)，調(diào)時(shí)，定時(shí)，鬧鐘，等功能，而且用到了 DS1302芯片，此芯片具有自動(dòng)記時(shí)功能所以編寫(xiě)程序簡(jiǎn)單。對(duì)于程序我們的設(shè)計(jì)思路是： 1．在此設(shè)計(jì)中用定時(shí)器來(lái)完成動(dòng)態(tài)掃描顯示。定時(shí)器每中斷 6次后循環(huán)到第一位LED顯示。 2. 要有主程序程序。 4．系統(tǒng)資源分配： 1）定時(shí)器：定時(shí)器 T0用做顯示定時(shí)，按方式 1工作，每隔 2ms溢出中斷一次。 b)時(shí)間緩沖區(qū)：使用（ 36H— 3BH） 6個(gè) RAM來(lái)保存當(dāng)前從 DS1302中讀出來(lái)的時(shí)間，在主程序運(yùn)行時(shí)大約每一秒鐘把其中的數(shù)據(jù)更新到顯示緩沖區(qū)用以顯示。 主程序與按鍵控制，讀時(shí)間并對(duì)定時(shí)時(shí)間進(jìn)行判斷。流程圖如下： 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 開(kāi)始主程序初始化對(duì) 讀時(shí)間顯示緩沖區(qū)按鍵掃描 圖 主程序流程圖 LCALL KEYSET LCALL ALM SET LCALL ALM MOV ADDR1302， 85H LCALL READCLOCK MOV A， DATA1302 ANL A， 10H MOV 36H， A MOV A， DATA1302 ANL A， 0FH MOV 37H， A MOV ADDR1302， 83H LCALL READCLOCK MOV A， DATA1302 ANL A， 0F0H MOV 38H， A MOV A， DATA1302 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 ANL A， 0FH MOV 39H， A MOV ADDR1302， 81H LCALL READCLOCK MOV A， DATA1302 ANL A， 70H MOV 3AH， A MOV A， DATA1302 ANL A， OFH MOV 3BH， A MOV R4， 6 顯示程序采用動(dòng)態(tài)顯示，由位碼控制那一個(gè)數(shù)碼管顯示，由段碼控 制數(shù)碼管顯示什么數(shù)值，根據(jù)中斷程序顯示時(shí)間來(lái)查表顯示數(shù)值，從第一位到第六位逐個(gè)點(diǎn)亮，同時(shí)每顯示一位判斷一次 六位顯示完