【正文】 SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位到高位 7。 數(shù)據(jù)讀 /寫時(shí)序 如圖 所示 。 15 圖 DS1302讀 /寫時(shí)序圖 ⒌ DS1302 的寄存器 DS1302 有 12個(gè)寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式， 其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見(jiàn)表 。 表 DS1302的日歷、時(shí)間寄存器 此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè) RAM 單元，共 31 個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè) 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM的 31 個(gè)字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫 )、 FFH(讀 )。 DS1302 與單片機(jī)的接口電路 DS1302 與單片機(jī)的接口電路如圖 所示。 VCC1 為后備電源， VCC2 為主電源， 16 在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 DS1302 由 VCC1 或 VCC2 兩者中的較大者供電。當(dāng) VCC2 大于 VCC1+ 時(shí)， VCC2 給 DS1302 供電。當(dāng) VCC2 小于VCC1 時(shí)， DS1302 由 VCC1 供電。 X X2 為振蕩源，外接 32768Hz 晶振及兩值均為22pF 電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。 RST、 I/O、 SCLK 三根端線與單片機(jī)的 、 、 口相連， 單片機(jī)從中讀取數(shù)據(jù)送到 LCD 顯示器上顯示，從而實(shí)現(xiàn) 時(shí) 鐘的功能 。 圖 DS1302與單片機(jī)接口電路 校時(shí)定時(shí)電路的設(shè)計(jì) 校時(shí)定時(shí)電路主要靠鍵盤來(lái)控制。鍵盤是一組按鍵的集合 ， 它是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的外圍電路 ， 是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的紐帶 。 借助鍵盤可以向計(jì)算機(jī)輸入程序、置數(shù)、邏輯操作以及寫入程序和程序檢測(cè)等。 本設(shè)計(jì)中設(shè)置了 4 個(gè)基本控制按鍵來(lái)對(duì)時(shí)間和鬧鈴的設(shè)置。 基本控制 按鍵實(shí)現(xiàn)的功能與控制說(shuō)明 ⒈ 基本控制按鍵第一功能描述： 按鍵 K1：設(shè)置現(xiàn)在的時(shí)間； 按鍵 K2：顯示鬧鈴功能； 按鍵 K3：設(shè)置鬧鈴時(shí)間； 按鍵 K4：鬧鈴 ON/OFF 狀態(tài)設(shè)置。設(shè)為 ON 時(shí)連續(xù)三次發(fā)出嗶的一聲作為提示，設(shè)為 OFF 時(shí)發(fā)出嗶的一聲提示。 ⒉ 基本控制按鍵第二功能描述：當(dāng)通過(guò)按下 K1 鍵或 K3 鍵進(jìn)入現(xiàn)在時(shí)間或是 17 鬧鈴時(shí)間設(shè)置時(shí)， K K K3 鍵具有以下所示第二功能。當(dāng)所設(shè)鬧鐘時(shí)間到，蜂鳴器發(fā)出 警報(bào)聲 ，這時(shí)按下 K4鍵可以停止聲響。 按鍵 K1：調(diào)整時(shí)； 按鍵 K2：調(diào)整分； 按鍵 K3：設(shè)置完成。 按鍵與單片機(jī)的接口電路 按鍵與單片機(jī)的接口電路如圖 所示。一共有四個(gè)鍵，都為接 觸式按鍵。K K K K4 鍵一端與單片機(jī)的 、 、 、 口相連，另一端接地。通過(guò) 對(duì)時(shí)間和鬧鈴的設(shè)置達(dá)到校時(shí)定時(shí)的目的。 圖 按鍵與單片機(jī)接口電路 顯示電路的設(shè)計(jì) 液晶顯示器因其功耗低、 體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、操作方便等優(yōu)點(diǎn) 而成為便攜式應(yīng)用中的主流顯示技術(shù) 。 字符型液晶模塊是一種用 5 7點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為 1行 16 個(gè)字、 2 行 16 個(gè)字、 18 2 行 20 個(gè)字等。 本設(shè)計(jì) 采用 帶有 HD44780 控制芯片的 字符 型 LCD1602 來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示電路的 功能。 該液晶顯示器的顯示容量為 16 2 個(gè)字符（即兩行，每行十六個(gè)字符），字符尺寸為 ，其芯片工作電壓在 ～ 之間。 LCD1602 的特性及使用說(shuō)明 ⒈ LCD1602 主要特性： ＋ 5V供電，亮度可調(diào)整 內(nèi)藏振蕩電路，系統(tǒng)內(nèi)含重置電路 提供各種控制命令，如清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能。 顯示用數(shù)據(jù) RAM共 80 個(gè)字節(jié) 字符產(chǎn)生器 ROM有 160 個(gè) 5 7 點(diǎn)陣字型 字符產(chǎn)生器 RAM可由用戶自行定義 8個(gè) 5 7 的點(diǎn)陣字型 ⒉ LCD1602 引腳功能說(shuō)明： 本設(shè)計(jì)使用的 LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口如 圖 所示 。 圖 LCD1602引腳接口 第 1 腳： GND 為電源 地 。 第 2 腳： VCC接 5V 正電源。 第 3 腳： VO 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器 ， 低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng) 19 RS和 R/W 共同為 低電平時(shí)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(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14腳： D0～ D7 為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 ⒊ LCD1602 基本操作時(shí)序： （ 1）讀狀態(tài)：輸入： RS=L， RW=H， E=H。 輸出： D0～ D7=狀態(tài)字 （ 2）寫指令：輸入： RS=L， RW=L， D0～ D7=指令碼， E=高脈沖。 輸出：無(wú) （ 3）讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=H， E=H。 輸出： D0～ D7=數(shù)據(jù) （ 4）寫數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=L， D0～ D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖。 輸出：無(wú) ⒋ LCD1602 狀態(tài)字說(shuō)明： 如表 ，其中 STA0～ STA6 為當(dāng)前數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值。 STA7 為讀寫使能操作狀態(tài)字： 1為禁止； 0 為允許。在進(jìn)行讀寫操作之前，必須對(duì)其進(jìn)行 忙狀態(tài)檢測(cè)，確保 STA7 為 0。 表 LCD1602狀態(tài)字說(shuō)明 STA7 STA6 STA5 STA4 STA3 STA2 STA1 STA0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ⒌ LCD1602 指令說(shuō)明： LCD1602 內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 所示。 表 LCD1602控制指令 序號(hào) 指令 名稱 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 1 清 屏 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 輸入模式 設(shè)置 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開(kāi)關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 功能 設(shè)置 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 CGRAM地址設(shè)置 0 0 0 1 字符發(fā)生存 儲(chǔ) 器地址 8 DDRAM地址設(shè)置 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存 儲(chǔ) 器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫 數(shù)據(jù) 到 CGRAM或 DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM或 DDRAM讀 數(shù)據(jù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 20 LCD1602 與單片機(jī)的接口電路 LCD1602與單片機(jī)的接口電路如圖 所示。 LCD 接口設(shè)計(jì)為 8位控制方式，即用 D0～ D7分別接單片機(jī)的 P0口 來(lái)傳送控制命令及數(shù)據(jù) ，因?yàn)?P0 口內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，所以外部另外加上 10K 的上拉電阻。 LCD 的 VO 口 通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度 ，單片機(jī)的 ～ 分別接 LCD 的 RS、 R/W、 E三個(gè)控制端口。 LCD第十五腳通過(guò)限流電阻和接觸式開(kāi)關(guān)后接電源正極，第十六腳接地以實(shí)現(xiàn)按鍵啟動(dòng) LCD 背光顯示模式。 圖 LCD1602與單片機(jī)接口電路 報(bào)時(shí)電路的設(shè)計(jì) 報(bào)時(shí)是 電子時(shí) 鐘的一個(gè)重要功能， 本設(shè)計(jì) 的報(bào)時(shí)電路包括聲音信號(hào)提示部分和光信號(hào)提示部分。聲音信號(hào)提示包括定時(shí)時(shí)間到時(shí)的鬧鈴提示以及在開(kāi)關(guān)鬧鈴功能后進(jìn)行有效的聲音提示（在按壓 K4 鍵開(kāi)啟鬧鐘功能后，設(shè)為 ON 時(shí)蜂鳴器會(huì)發(fā)出 “ 嗶嗶嗶 ” 的提示聲音；在按壓 K4鍵關(guān)閉鬧鐘功能后，設(shè)為 OFF 時(shí)蜂鳴器發(fā)出 “ 嗶 ” 的提示信號(hào)），控制信號(hào)由單片機(jī)輸出，經(jīng)過(guò)三極管放大后再 驅(qū)動(dòng)蜂鳴器 21 實(shí)現(xiàn)聲提示。光信號(hào)提示實(shí)現(xiàn)的是工作狀態(tài)的提示（發(fā)光二極管閃動(dòng)，表示程序開(kāi)始執(zhí)行）。這部分的電路如圖 所示，此電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，關(guān)鍵元件是 蜂鳴器和發(fā)光二極管，功能的實(shí)現(xiàn)主要在于單片機(jī)程序的編制。 圖 報(bào)時(shí)電路 電源的設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓電源是單片機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，它不僅為系統(tǒng)提供多路電壓源，還直接影響到系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和抗干擾性能。本設(shè)計(jì)的電源電路主要由以下器件組成： 220V 轉(zhuǎn) 9V 的變壓器、整流橋、三端穩(wěn)壓器 LM7805。電源電路如圖 所示，通過(guò)變壓器把 220V 交流電轉(zhuǎn)換為 9V 交流電，然后通過(guò)橋式整流電路和濾波電容后輸入到三端穩(wěn)壓器 LM7805，就可以從 LM7805 的輸出端得到穩(wěn)定的直流電 。 圖 電源電路 22 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)一旦確定，大的功能框架即形成 。軟件在硬件平臺(tái)上構(gòu)筑，完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實(shí)現(xiàn)的， 硬件設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到軟件設(shè)計(jì)的難易 ， 軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)劣 又 直接影響到硬件的發(fā)揮。 由于軟件的可伸縮性，最終實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強(qiáng)可弱。因此，軟件是系統(tǒng)的靈魂。 在硬件電路的基礎(chǔ)上，軟件設(shè)計(jì)按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，運(yùn)用 C 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)程序控制、時(shí)鐘顯示和鬧鈴設(shè)置等。 軟件程序的設(shè)計(jì)是根據(jù)硬件電路圖的連接和各個(gè)元器件的功能進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 在編寫軟件時(shí)，可以按各個(gè)程序的功能將軟件細(xì)分為各個(gè)功能模塊，再通過(guò)主程序的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)軟件系統(tǒng)。 軟件采用模塊化設(shè) 計(jì)方法，不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。同時(shí)，對(duì)軟件進(jìn)行 仿真測(cè)試 也是檢驗(yàn)錯(cuò)誤排除故障的重要手段。 整個(gè)軟件系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能： 1） 讀、寫 DS1302 2） LCD 顯示 3）掃描按鍵 4）時(shí)間設(shè)置 5） 鬧鈴設(shè)置 6） 定時(shí)時(shí)間到時(shí)鬧鈴提示 為了保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，必須要有良好的軟件相配合，而且要有友好的人機(jī)對(duì)話功能，鑒于以上要求，該系統(tǒng)軟件部分主要由主程序、 讀、寫 DS1302 子 程序、 LCD 顯示 子 程序 、 掃描按鍵子程序 等幾大模塊組成。 系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì) 主程序是軟件設(shè)計(jì)的總體框架 。 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)一般有“自上而下 ”和“自下而上”兩種方式，“自上而下”法的核心就是主框架的構(gòu)建， 它的合理與否關(guān)系到程序最終的功能的多少和性能的好壞。 本設(shè)計(jì) 主程序流程圖 如圖 所示， 主程序?qū)崿F(xiàn)的功能包括 對(duì)各個(gè)變量、 LCD和 DS1302 的初始化， 讀 DS1302 的時(shí)間將時(shí)間數(shù)據(jù)送到液晶顯示，并與鬧鈴的設(shè)定時(shí)間比較，再掃描是否有按鍵按下 ，從而進(jìn)行校時(shí)、定時(shí)功能。 23 圖 主程序流程圖 主要子程序的設(shè)計(jì) 讀、寫 DS1302 子程序 讀、寫 DS1302 子程序流程圖如圖 所示， 串行時(shí)鐘芯片 DS1302 的主要組成部分：移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及 RAM。為了初始化任何的數(shù)據(jù)傳送，把 RST置為高電平且把提供地址和命令信息的 8位裝入到移位寄存器。 24 數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿串行輸入。在開(kāi)始 8 個(gè)時(shí)鐘周期把命令字裝入移位寄存器之后，另外的時(shí)鐘在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時(shí)輸入數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為 8加 8，在多字節(jié)方式下為 8加最大可達(dá) 248 的數(shù)。 通過(guò) 讀 DS1302采集實(shí)時(shí)時(shí)間并將時(shí)間數(shù)據(jù)送到液晶顯示。 圖 讀、寫 DS1302子程序流程圖 LCD 顯示子程序 LCD 顯示 子 程序 流程圖如圖 所示， 包括 LCD 初始化 操作 、判斷在 LCD 第一行或第二行顯示字符、將指 令寫至 LCD、將數(shù)據(jù)寫入 LCD、在 LCD 第一行顯示字符 、在 LCD 第二行顯示字符等操作 。 25 圖 LCD顯示子程序流程圖 掃描按鍵子程序 本設(shè)計(jì)中按鍵采用查詢法識(shí)別按鍵， 程序簡(jiǎn)單，直接讀口線的電平。 本系統(tǒng)中含有四個(gè)按鍵， 掃描按鍵子程序流程圖如圖 所示 。 設(shè)計(jì)要點(diǎn)是按鍵的去抖處理與“一鍵多態(tài)”的處理。軟件法去抖動(dòng)的實(shí)質(zhì)是軟件延時(shí)，即檢測(cè)到某一鍵狀態(tài)變化后延時(shí)一段時(shí)間，再檢測(cè)該按鍵的狀態(tài)是否還保持著 ，如是則作為按鍵處理，否則，視為抖動(dòng)，不予理睬。“一鍵多態(tài)”即多功能鍵的實(shí)現(xiàn)思想是，根據(jù)按鍵時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)，決定按鍵采取何種動(dòng)作，即何種功能。 26 圖 掃描按鍵子程序流程圖 Keil uVision2 軟件的仿真調(diào)試 Keil 的介紹