【正文】 2 應(yīng)用設(shè)計 [摘要 ] 本設(shè)計主要為實現(xiàn)一款可正常顯示時鐘 /日歷、帶有定時鬧鈴的多功能電子時鐘。本文對當(dāng)前電子鐘開發(fā)手段進(jìn)行了比較和分析，最終確定了采用單片機(jī)技術(shù)實現(xiàn)多功能電子時鐘。這種實現(xiàn)方法的優(yōu)點是電路簡單，性能可靠，實時性好，時間精確，操作簡單，編程容易。 IC芯片選擇 目前在單片機(jī)系統(tǒng)中，應(yīng)用比較廣泛的微處理器芯片主要為 8XC5X 系列單片機(jī)。 例如比較常用 的 AT89C2052 單片機(jī)，帶有 2KB Flash 可編程、可擦除只讀存儲器（ E2PROM）的低壓、高性能 8位 CMOS微型計算機(jī)。 僅僅是為了完成時鐘設(shè)計或者是環(huán)境溫度采集設(shè)計，應(yīng)用 AT89C2052 單片機(jī)完全可以實現(xiàn)。 AT89C52單片機(jī)是一款低功耗，低電壓，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 4KB（可經(jīng)受 1000次擦寫周期）的 FLASH 可編程可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ EPROM），器件采用 CMOS 工藝和 ATMEI公司的高密度、非易失性存儲器（ NURAM）技術(shù)制造，其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS52 兼容。因此，AT89C52是一種功能強(qiáng)，靈活性高且價格合理的單片機(jī)，可方便的應(yīng)用在各個控制領(lǐng)域。 此外， AT89C52是用靜態(tài)邏輯來設(shè)計的，其工作頻率可下降到 0Hz，并提供兩種可用軟件來選擇的省電方式 —— 空閑方式（ Idle Mode）和掉電方式（ Power Down Mode）。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保存片內(nèi) RAM 中的內(nèi) 容，直到下一次硬件復(fù)位為止。 DS1302簡介 陜西理工學(xué)院課設(shè)報告 4 DS1302是美國 DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘日歷芯片，附加 31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用 SPI 三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM 數(shù)據(jù)。工作電壓寬達(dá) ～ 。有主電源和備份電源雙引腳，而且備份電源可由大容量電容（＞ 1F）來替代。 電子時鐘硬件電路設(shè)計 電子鬧鐘至少要包括秒信號發(fā)生器、時間顯示電路、按鍵電路、供電電源、鬧鈴指示電路等幾陜西理工學(xué)院課設(shè)報告 5 部分。 該系統(tǒng)使用 AT89C52單片機(jī)作為核心，通過讀取時鐘日歷芯片 DS1302數(shù)據(jù)，完成此電子時 鐘的主要功能 —— 時鐘。 圖 鍵盤是為了完成時鐘 /日歷的校對和日歷 /溫度的顯示功能。 整個電路使用了兩種電源， +5V 電源將為整個電路供電。當(dāng) +5V電源被切斷后， DS1302啟用 +3V電源，可以保持 DS1302繼續(xù)工作。 (單片機(jī) MCS52) MCS52單片機(jī)作為主控芯片，控制整個電路的運(yùn)行。 復(fù)位電路的功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤消復(fù)位信號。該設(shè)計采用含有二極管的復(fù)位電路，復(fù)位電路可以有效的解決電源毛刺和電源緩慢下降（電池電壓不足）等引起的問題，在電源電壓瞬間下降時可以使電容迅速放 電，一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復(fù)位。這個反向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。對外接電容 C C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求 ,但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性。該硬件電路設(shè)計簡單，抗干擾能力強(qiáng)。 作為串行時鐘接口， 作為時鐘數(shù)據(jù)的 I/O。 特別需要注意 X1和 X2兩端連接的晶振 Y1，該晶振頻率為 。也可以在編程的時候編寫一段音樂程序，待鬧鈴時間到時，調(diào)用該音樂程序給揚(yáng)聲器，便響起音樂。 還有一種方法是采用錄音放音芯片 1420 做鬧鈴，先對錄放音設(shè)備錄入一段音樂，當(dāng)?shù)皆O(shè)定時間時，單片機(jī)控制錄放音設(shè)備放音。且 1420芯片可以分段錄音，還具有語音報時功能。此類集成電路體積較小，使用方便，不足的是音樂簡單、單一 [4]。如圖 陜西理工學(xué)院課設(shè)報告 8 圖 鬧鈴電路 LCD LM016L液晶屏 顯示電路 LM016L 液晶模塊采用 HD44780控制器， hd44780 具有簡單而功 能較強(qiáng)的指令集，可以實現(xiàn)字符移動，閃爍等功能， LM016L 與單片機(jī) MCU 通訊可采用 8 位或 4 位并行傳輸兩種方式， hd44780 控制器由兩個 8位寄存器，指令寄存器（ IR）和數(shù)據(jù)寄存器（ DR）忙標(biāo)志（ BF），顯示數(shù) RAM（ DDRAM），字符發(fā)生器 ROMA（ CGOROM）字符發(fā)生器 RAM（ CGRAM），地址計數(shù)器 RAM(AC)[3]。 第 2腳： VDD接 5V正電源。 第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 16腳：背光源負(fù)極。在 protues中畫好其電路圖如下圖 。軟件調(diào)試可以采取離線調(diào)試和在線調(diào)試兩種方式。本次課題， Keil軟件來調(diào)試程序，通過各個模 塊程序的單步或跟蹤調(diào)試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調(diào)程序。 陜西理工學(xué)院課設(shè)報告 11 首先打開 protus 6 professional軟件，在元件庫中找到要選用的所有元件，然后進(jìn)行原理圖的繪制；繪制好后再選擇 wave6000已經(jīng)編譯好的 *.hex文件，選擇運(yùn)行，觀察顯示結(jié)果，根據(jù)顯示的結(jié)果和課題的要求再修改程序，再運(yùn)行查，直到滿足要求。在本設(shè)計中，軟件調(diào)試主要分兩大部分：實時時鐘日歷子程序調(diào)試、按鍵子程序調(diào)試。 陜西理工學(xué)院課設(shè)報告 12 硬件調(diào)試與功能說明 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件和軟件兩部分，但是他們并不能完全分開。 硬盤調(diào)試 拿到電路板后，首先要檢查加工質(zhì)量，并確保沒有任何方面的錯誤，如短路和斷路，尤其要避免電源短路；元器件在安裝前要逐一檢 查，用萬用表測其數(shù)值，看是否與所用相同；完成焊接后，應(yīng)先空載上電（芯片座上不插芯片），并檢查各引腳的電位是否正確。將萬用表的探針放到單片機(jī)接電源的引腳上檢測一下，看是否符合要求。 走時調(diào)整：按 ksec對秒進(jìn)行調(diào)整，按一下加一秒；按 kmin對分進(jìn)行調(diào)整，按一下加一分；按khour對 時進(jìn)行調(diào)整，按一下加一小時，從而達(dá)到快速設(shè)定時間的目的。我國時間基準(zhǔn)來自國家授時中心，人們?nèi)粘Ｊ褂玫臅r鐘就是以一定的精度與該基準(zhǔn)保持同步的。 S0時表示電子鐘秒單元數(shù)值刷新滯后，即走時誤差為“慢”；反之， S0表示秒單元數(shù)值的刷新超前，即走時誤差為“快”。晶體頻率產(chǎn)生震蕩，容易產(chǎn)生走時誤差；定時器溢出的時間誤差，本應(yīng)這一秒溢出，但卻在下一秒溢出，造成走時誤差；延遲時間過長或過短，都會造成與基準(zhǔn)時間產(chǎn)生偏差，造成走時誤差。該電路使用簡單的三線接口，為單片機(jī)節(jié)省大量的接口資源，時鐘芯片帶有后備電池。 軟件完成后，把 偉福編譯后的文件通過燒錄器下載到 AT89S52芯片，加上電源就可以進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試結(jié)果及解決辦法如下： 測試顯示模塊時，液晶屏顯示亂碼。按原理圖重新焊接后，能正常顯示。 DS1302 時鐘的產(chǎn)生基于外接的晶體振蕩器，振蕩器的頻率為 ，該晶振通過引腳 XX2 直接連接至 DS1302，即 DS1302 是依靠外部晶振與其內(nèi)部的電容配合來產(chǎn)生時鐘脈沖，由于 DS1302 在芯片本身已經(jīng)集成了 6pF的電容。然而，許多人在選用晶振時僅僅注意了晶振的額定頻率值，而忽視了晶振的負(fù)載電容大小，甚至連許多經(jīng)銷商也不能提供所售晶振的負(fù)載電容，所以即使在使用中選用了符合 32768Hz 的晶振，但如果該晶振的負(fù)載電容與 DS1302 提供的 6pF不一致時，就會影響晶振的起振或?qū)е抡袷庮l率的偏移。單片機(jī)的外圍設(shè)備就是 通過這一周的學(xué)習(xí)，我