【正文】 ....................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。為了觀測(cè)時(shí)間的同時(shí)，能夠了接其他與人類密切相關(guān)的信息，比如星期、日期等，電子萬(wàn)年歷誕生了，它集時(shí)間、日期、星期等功能于一身，具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨 勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。第一次是擺和擺輪游絲的發(fā)明，相對(duì)穩(wěn)定的機(jī)械振蕩頻率源使鐘表的走時(shí)差從分級(jí)縮小到秒級(jí)，代表性的產(chǎn)品就是帶有擺或擺輪游絲的機(jī)械鐘或表。第 三次革命就是單片機(jī)數(shù)碼計(jì)時(shí)技術(shù)的應(yīng)用（電子萬(wàn)年歷），使計(jì)時(shí)產(chǎn)品的走時(shí)日差從分級(jí)縮小到 1/600 萬(wàn)秒，從原有傳統(tǒng)指針計(jì)時(shí)的方式發(fā)展為人們?nèi)粘８鼮槭煜さ囊构鈹?shù)字顯示方式， 更加直觀明了，并增加了全自動(dòng)日期、星期、溫度以及其他日常附屬信息的顯示功能，電子萬(wàn)年歷的出現(xiàn)帶來(lái)了鐘表計(jì)時(shí)業(yè)界跨躍性的進(jìn)步。單片機(jī)技術(shù)所應(yīng)用的功能控制芯片可進(jìn)行多種功能的設(shè)置，如鬧鐘、報(bào)時(shí)、日歷查詢、語(yǔ)音 等；并改善了很多原有石英鐘不能解決的問(wèn)題，例如：數(shù)字夜光顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及全自動(dòng)溫度檢測(cè)等功能；這給傳統(tǒng)計(jì)時(shí)消費(fèi)帶來(lái)了新的動(dòng)力，越來(lái)越多的消費(fèi)者選擇了電子萬(wàn)年歷。 其次，要對(duì)選用的芯片進(jìn)行學(xué)習(xí)，尤其是其工作時(shí)序，這是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵。通過(guò)查閱資料和仿真掌握單總線數(shù)字溫度傳感器的時(shí)序要求和工作流程，該系統(tǒng)主要應(yīng)用了 DS18B20的跳過(guò) ROM匹配、溫度轉(zhuǎn)換、讀取溫度指令等。 DS1302時(shí)鐘芯片內(nèi)部沒(méi)有集成備用電源，所以，要對(duì)其掉電保護(hù)環(huán)節(jié)進(jìn)行考慮和設(shè)計(jì)。帶字庫(kù)型液晶模塊有基本指令集和擴(kuò)充指令集，本設(shè)計(jì)不需要顯示圖片，所以，采用基本指令集。 3 第 2 章 設(shè)計(jì)要求與方案論證 設(shè)計(jì)要求 基本要求： （ 1）具有 顯示 年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等功能； （ 2）萬(wàn)年歷具有閏月識(shí)別顯示功能； （ 3）具備年、月、日、星期、時(shí)、分、秒 校準(zhǔn)功能； （ 4）具備溫度報(bào)警、節(jié)日提醒、鬧鐘功能 ?？刹捎?ALTERA 公司的 FLEX10K 系列 PLD 器件。但是考慮到本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)， EDA在功能擴(kuò)展上比較受局限，而且 EDA占用的資源也相對(duì)多一些。 方案二： 用 8位單片機(jī)設(shè)計(jì)。它的準(zhǔn)確度相當(dāng) 高，并且 C語(yǔ)言和匯編兼容的編程環(huán)境也很方便來(lái)實(shí)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(yǔ)音的錄制播放和識(shí)別。成本也相對(duì)低一些。 顯示部分的方案選擇 方案一： LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描。 方案二： 點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示。 方案三： 液晶顯示方式。 所以本次設(shè)計(jì)選擇液晶顯示。 方案二 ： 采用 AT89S52，片內(nèi) ROM全都采用 Flash ROM；同時(shí)也與 MCS52系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為 8KB ROM 存儲(chǔ)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(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獙?xiě)入程序時(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 方案一： 直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。所以不采用此方案。 所以本次設(shè)計(jì)采用 DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘。 本電路是由 AT89S52 單片機(jī)為控制核心，具有操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；時(shí)鐘電路由 DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 31*8 的用于臨時(shí)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(bào) 警模 塊2 4 C 0 2 C存 儲(chǔ) 模 塊1 2 8 6 4 液 晶 顯示 模 塊D S 1 3 0 2時(shí) 鐘 模 塊鍵 盤(pán) 模 塊D S 1 8 B 2 0 模塊 圖 主要單元電路的設(shè)計(jì) 本次電路設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)主控電路設(shè)計(jì)；時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)；溫度傳感器電路設(shè)計(jì)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)；顯示電路設(shè)計(jì)以及按鍵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。相對(duì)于 MCS51系列芯片而言，其特點(diǎn)如下： 可擦寫(xiě) 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(gè) 16位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 8個(gè)中斷源 AT89S52 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， 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(hào)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(hào) 第二功能 T2（定時(shí)器∕計(jì)數(shù)器 T2的外部記數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX(定時(shí)器∕計(jì)數(shù)器 T2的 捕 捉∕重載觸發(fā)信號(hào)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(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)：當(dāng) EA 信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì) ROM的讀操作限定在外部程序存 儲(chǔ)器；而當(dāng) EA 信號(hào)為高電平時(shí)，則對(duì) ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延至外部程序存儲(chǔ)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(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖作用。 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體引線端：當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，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(shí)鐘時(shí)，用于拉外部的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 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(hào) 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(shí)器 0外部輸入） T1（定時(shí)器 1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） AT89S52的總線結(jié)構(gòu)： AT89S52的管腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入、用戶 I/O口部分 P3外，其余管腳都是為實(shí)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(dú)立控制線 RST、 EA 、 ALE、PSEN 組成。 8 圖 AT89S52芯片圖 時(shí) 鐘 電 路R O MR A M定 時(shí) ／ 計(jì) 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(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互關(guān)系。 （ 1）時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生 單片機(jī)內(nèi)部有 一個(gè)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(shí)鐘脈沖信號(hào)。 單片機(jī)常見(jiàn)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果要實(shí)現(xiàn)復(fù)位的話，只要按下 RST 鍵即可。電路圖如圖 。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(shí)可以自動(dòng)復(fù)位，而且在單片機(jī)運(yùn)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(jì) 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(chǎng)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 12位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750毫秒 可選擇寄生工作方式 檢測(cè)溫度范圍為 – 55176。 C (– 67176。 F) 內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能 64位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，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(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。DS18B20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，分別是： ROM 只讀存儲(chǔ)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(hào)，最后 8位是以上 56位的CRC碼（冗余校驗(yàn)）。 DS18B20共 64位 ROM。第 2 個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第 4個(gè)字節(jié)是用戶 EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。第 5 個(gè)字節(jié)則是用戶第 3 個(gè) EEPROM 的鏡像。第 9個(gè)字節(jié)為前 8個(gè)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(gè) I/O口上，由于單總線為開(kāi)漏，所以需要外接一個(gè) 的上拉電阻。但在程序設(shè)計(jì)中，寄生工作方式將會(huì)對(duì)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(hào)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(hào)表示復(fù)位成功，如果沒(méi)有收到復(fù)位成功信號(hào)，則表示 DS18B20 出現(xiàn)問(wèn)題，可以用來(lái)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的故障提示、判斷信號(hào)。微控制器寫(xiě) 1時(shí)，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(xiě)時(shí)間片開(kāi)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(shí)，產(chǎn)生讀時(shí)間片，數(shù)據(jù)線必須保 持在邏輯低電平至少 1微秒；來(lái)自 DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在讀時(shí)間片下降沿之后 15微秒有效。