基于at89s52數(shù)字鬧鐘設(shè)計(jì)研究畢業(yè)論文

1、<p><b>　　引 言</b></p><p>　　現(xiàn)在是一個(gè)知識(shí)爆炸的新時(shí)代。新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮，電子技術(shù)的發(fā)展更是日新月異。可以毫不夸張的說(shuō)，電子技術(shù)的應(yīng)用無(wú)處不在，電子技術(shù)正在不斷地改變我們的生活，改變著我們的世界。在這快速發(fā)展的年代，時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)是越來(lái)越寶貴，在快節(jié)奏的生活時(shí)，人們往往忘記了時(shí)間，一旦遇到重要的事情而忘記了時(shí)間，這將會(huì)帶來(lái)很大的損失。因此我們

2、需要一個(gè)定時(shí)系統(tǒng)來(lái)提醒這些忙碌的人。數(shù)字化的鐘表給人們帶來(lái)了極大的方便。</p><p>　　近些年，隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)數(shù)字鐘的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的時(shí)鐘已不能滿足人們的需求。多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化，有電子鬧鐘、數(shù)字鬧鐘等等。單片機(jī)在多功能數(shù)字鐘中的應(yīng)用已是非常普遍的，人們對(duì)數(shù)字鐘的功能及工作順序都非常熟悉。但是卻很少知道它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理。由單片機(jī)作為數(shù)字鐘的核

3、心控制器，可以通過(guò)它的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí)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)。通過(guò)鍵盤可以進(jìn)行定時(shí)、校時(shí)功能。輸出設(shè)備顯示器可以用液晶顯示技術(shù)和數(shù)碼管顯示技術(shù)。</p><p>　　在當(dāng)今社會(huì)中，數(shù)字鐘已發(fā)展到具有環(huán)境檢測(cè)等多功能時(shí)鐘。它為人們?cè)谏a(chǎn)、生活中提供了很大的幫助。因此我們要好好利用單片機(jī)來(lái)研究設(shè)計(jì)功能更強(qiáng)的數(shù)字鬧鐘。</p><p><b>　　第

4、1章 概 述</b></p><p>　　時(shí)鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時(shí)間的推移，人們對(duì)它的功能又提出了新的要求，怎樣讓時(shí)鐘更好的為人民服務(wù)，怎樣讓它煥發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設(shè)計(jì)出新型時(shí)鐘。</p><p>　　數(shù)字鐘的發(fā)展背景及實(shí)現(xiàn)形式</p><p>　　隨著人們生活節(jié)奏的加快，數(shù)字鐘已成為人們生活中不可缺少的物品?，F(xiàn)代的數(shù)

5、字鐘不僅需要數(shù)字電路技術(shù)而且需要模擬電路技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)，增加了數(shù)字鐘的功能。其電路可以由實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、環(huán)境溫度檢測(cè)模塊、人機(jī)接口模塊、報(bào)警模塊等部分組成。利用軟件編程盡量做到硬件電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定，減小電磁干擾和其他環(huán)境干擾，充分發(fā)揮軟件編程的優(yōu)點(diǎn)，減小因元器件精度不夠引起的誤差，但是數(shù)字鐘還是可以改進(jìn)和提高如選用更精密的元器件。但與機(jī)械式時(shí)鐘相比已經(jīng)具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命。</p><

6、;p>　　目前市場(chǎng)銷售的數(shù)字鐘品種較多，如用數(shù)字電路、單片機(jī)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。但是在單片機(jī)技術(shù)日趨成熟的今天，其靈活的硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)，讓單片機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，幾乎是從小的電子產(chǎn)品，到大的工業(yè)控制，單片機(jī)都起到了舉足輕重的作用。單片機(jī)小的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)幾乎是所有具有可編程硬件的一個(gè)縮影，單片

7、機(jī)的學(xué)習(xí)和研究是對(duì)微機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)和研究的簡(jiǎn)捷途徑。用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)具有基本數(shù)字鐘功能，還能在各種惡劣環(huán)境下工作?？沙浞滞诰蛄藛纹瑱C(jī)的資源和運(yùn)算控制能力，具有功能多、顯示全、成本低的特點(diǎn)。</p><p>　　數(shù)字鬧鐘既可以通過(guò)純硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)，根據(jù)數(shù)字鬧鐘的核心部件——秒信號(hào)的產(chǎn)生原理，通常采用NE555時(shí)基電路、石英鐘專用芯片、基于微處理器的三種實(shí)現(xiàn)形式。</p><p&g

8、t;　　采用NE555時(shí)基電路的實(shí)現(xiàn)形式</p><p>　　圖1-1 基于555的秒脈沖發(fā)生器</p><p>　　采用NE555時(shí)基電路或其他振蕩電路產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)，作為秒加法電路的時(shí)鐘信號(hào)</p><p>　　或微處理器的外部中斷輸入信號(hào)，可構(gòu)成數(shù)字鐘。由555構(gòu)成的秒脈沖發(fā)生器電路見(jiàn)圖1-1所示。輸出的脈沖信號(hào)VＯ的頻率F＝1.443／（RA＋2RB）

9、15;C，可通過(guò)調(diào)節(jié)這3個(gè)參數(shù)，使輸出VＯ的頻率為精確的1Hz。</p><p>　　采用石英鐘專用芯片的實(shí)現(xiàn)形式</p><p>　　采用石英鐘專用計(jì)時(shí)芯片實(shí)現(xiàn)的數(shù)字鐘，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、計(jì)時(shí)精度高的特點(diǎn)。石英計(jì)時(shí)芯片（簡(jiǎn)稱“機(jī)芯”）比較多，常見(jiàn)型號(hào)的有STP5512F、SM5546A和D60400等?，F(xiàn)結(jié)合康巴絲石英鐘常用的5512F型為例作簡(jiǎn)單介紹。利用5512F的秒輸出信號(hào)作為秒加法電

10、路的計(jì)數(shù)脈沖，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘。STP5512F的引腳圖如圖1-２所示.</p><p>　　圖1-2 5512F的引腳圖</p><p>　　其中，引腳7、8為外接晶振及振蕩電路，引腳1接電源正極，電源為1.5V，引腳3、4原為指針用步進(jìn)電機(jī)線圈的輸出驅(qū)動(dòng)，這里可用3腳作為脈沖輸出，頻率決定于外接晶振的頻率。其連接圖如圖1-3所示.</p><p>　　圖1-3 基于

11、5512F的秒脈沖發(fā)生電路</p><p>　　采用基于微處理器的實(shí)現(xiàn)形式</p><p>　　利用微處理器的智能性，可方便實(shí)現(xiàn)具有智能的數(shù)字鬧鐘。由于微處理器均具有時(shí)鐘振蕩系統(tǒng)，利用系統(tǒng)時(shí)鐘借助微處理器的定時(shí)／計(jì)數(shù)器可實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘功能。也可以使用外部時(shí)鐘芯片進(jìn)行計(jì)時(shí)，再通過(guò)微處理器傳送到顯示器顯示。在本次設(shè)計(jì)中采用的就是這種實(shí)現(xiàn)形式。</p><p><b&g

12、t;　　系統(tǒng)方案的確定</b></p><p>　　單片機(jī)芯片作為控制系統(tǒng)的核心部件，它除了具備微機(jī)CPU的數(shù)值計(jì)算功能外，還具有靈活強(qiáng)大的控制功能，以便實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的輸入量、控制系統(tǒng)的輸出量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。由于單片機(jī)主要面向工業(yè)控制，工作環(huán)境比較惡劣，如高溫、強(qiáng)電磁干擾，甚至腐蝕性氣體，在太空中工作的單片機(jī)控制系統(tǒng)，還必須具有抗輻射能力，因而決定了單片機(jī)CPU與通用微機(jī)CPU具有不同的技術(shù)特征和發(fā)展

13、方向：</p><p>　　(1)抗干擾性強(qiáng)，工作溫度范圍寬。</p><p><b>　　(2)可靠性高。</b></p><p>　　(3)控制功能往往很強(qiáng)，數(shù)值計(jì)算能力較差。</p><p>　　(4)指令系統(tǒng)比通用微機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。</p><p>　　(5)更新?lián)Q代速度比通用微處理器慢得多。

14、</p><p>　　因此在本次設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。方案的設(shè)計(jì)可以從以下幾個(gè)方面來(lái)確定：</p><p><b>　　1.微處理器</b></p><p>　　AT89S51、52是2003年ATMEL推出的新型品種，除了完全兼容8051外，還多了ISP編程和看門狗功能。但是AT89S52的存儲(chǔ)器容量比AT89S51的大。在

15、本次設(shè)計(jì)中采用AT89S52單片機(jī)。</p><p><b>　　2.顯示電路</b></p><p>　　就時(shí)鐘而言，通?？刹捎靡壕э@示或數(shù)碼管顯示。隨著科技的發(fā)展，液晶顯示的使用越來(lái)越方便，已被普遍的使用。由于液晶顯示與驅(qū)動(dòng)都集成在一個(gè)芯片上，因此使用起來(lái)很方便。在這里采用液晶顯示。</p><p><b>　　3.校時(shí)和定時(shí)電路

16、</b></p><p>　　考慮到校時(shí)和設(shè)定鬧鈴時(shí)間這兩種操作的使用頻率不是很高，為了精簡(jiǎn)系統(tǒng)和節(jié)省成本，本時(shí)鐘系統(tǒng)只設(shè)五個(gè)按鍵，用它們來(lái)校時(shí)和定時(shí)?？梢詫?shí)現(xiàn)以下具體功能：</p><p>　　（1）K1：校準(zhǔn)時(shí)間鍵，校準(zhǔn)后的確認(rèn)鍵，在復(fù)位后的待機(jī)狀態(tài)下，用于啟動(dòng)設(shè)定時(shí)間參數(shù)。</p><p>　?。?）K2：校時(shí)鍵，用于對(duì)時(shí)位進(jìn)行加1操作。</

17、p><p>　?。?）K3：校分鍵，用于對(duì)分位進(jìn)行加1操作。</p><p>　?。?）K4：校秒鍵，用于對(duì)秒位進(jìn)行加1操作。</p><p>　?。?）K5：定時(shí)確認(rèn)鍵，用來(lái)確定鬧鐘設(shè)定的時(shí)間。</p><p>　　4.實(shí)時(shí)控制電路 </p><p>　　實(shí)時(shí)控制電路是時(shí)鐘電路的一個(gè)重要組成部分，在本次設(shè)計(jì)中采用的是一

18、個(gè)時(shí)鐘芯片，通過(guò)它進(jìn)行計(jì)時(shí)，然后單片機(jī)從中讀取數(shù)據(jù)送到顯示器上顯示。從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。</p><p>　　還有一些其他控制電路如復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等。通過(guò)這些控制電路的連接構(gòu)成了完整的電路，系統(tǒng)的方框圖如圖1-4所示。</p><p>　　圖1-4 系統(tǒng)的方框圖</p><p>　　由于在本次設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)為核心控制器，下面對(duì)單片機(jī)的概況進(jìn)行介紹以便使人們能

19、更多的了解單片機(jī)的功能以及使用單片機(jī)做核心控制器的好處。</p><p><b>　　單片機(jī)的介紹</b></p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并口I/O、定時(shí)/計(jì)算機(jī)、A/D、D/A、中斷控制、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。它的體

20、積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。單片機(jī)主要是作為控制部分的核心部件。它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的主要區(qū)別。 單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。為了適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一般一個(gè)系列的單片機(jī)有多種衍生

21、產(chǎn)品，每種產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的，知識(shí)存儲(chǔ)器和接口的配置及封裝不同。這樣可以使單片機(jī)最大限度地和應(yīng)用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功耗和成本。</p><p>　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： 1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用；</p>

22、<p>　　2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用；</p><p>　　3.在家用電器中的應(yīng)用；</p><p>　　4.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；</p><p>　　5.單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用。 </p><p>　　第2章 硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　硬件電路是一個(gè)系統(tǒng)的重要部分，在本次設(shè)計(jì)中主

23、要是以AT89S52為核心控制器，外加一些控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的基本功能。下面分別介紹各個(gè)控制電路的功能及其工作原理。</p><p>　　2.1 AT89S52的介紹</p><p>　　2.1.1 AT89S52的性能特點(diǎn)</p><p>　　單片機(jī)是微機(jī)的一個(gè)分支，在原理和結(jié)構(gòu)上，單片機(jī)與微型機(jī)之間不但沒(méi)有根本性的差別，而且微型機(jī)的許多技術(shù)與特點(diǎn)都被單片機(jī)繼承

24、下來(lái)了。所以可以用微型機(jī)的眼光來(lái)看待單片機(jī)，用微型機(jī)的思路學(xué)習(xí)單片機(jī)。在本次的設(shè)計(jì)中所用的AT89S52單片機(jī)其主要性能如下：</p><p>　　?(1)與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容；</p><p>　　?(2) 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器；</p><p>　　?(3)1000次擦寫周期；</p><p>　　(4)全靜態(tài)操作

25、：0Hz～33Hz；</p><p>　　(5)三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器；</p><p>　　?(6)32個(gè)可編程I/O口線；</p><p>　　(7)三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；</p><p>　　?(8)八個(gè)中斷源；</p><p>　　(9)全雙工UART串行通道；</p><p>　　(1

26、0)低功耗空閑和掉電模式；</p><p>　　?(11)掉電后中斷可喚醒；</p><p>　　(12)看門狗定時(shí)器；</p><p>　　?(13)雙數(shù)據(jù)指針；</p><p>　　(14)掉電標(biāo)識(shí)符；</p><p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。使用Atmel公司高密度非易失性存

27、儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。它具有串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方

28、式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。</p><p>　　2.1.2 AT89S52的外部引腳及功能</p><p>　　單片機(jī)的引腳有多種，如40腳封裝的雙列直插式DIP結(jié)構(gòu)、44腳封裝的PLCC結(jié)構(gòu)、44腳封裝的TQFP結(jié)構(gòu)，在這里使用的是40腳封裝的雙列直插式DIP結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，40個(gè)引腳中，正電源和地線2個(gè)引腳，外置石英震蕩器的時(shí)

29、鐘線2個(gè)引腳，4組8位共32個(gè)I/O接口，中斷口線與P3口線復(fù)用，控制引腳4個(gè)，其引腳圖如2-1所示。下面對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明。</p><p>　　圖2-1 AT89S52的引腳圖</p><p><b>　　VCC：電源</b></p><p><b>　　GND：地</b></p><p>

30、;　　P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/

31、O口。P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如表2-1所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p>　　表

32、2-1 P1口引腳的第二功能</p><p>　　P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P

33、2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻

34、的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表2-2所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　表2-2 P3口引腳的第二功能</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期，高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上

35、的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。</p><p>　　ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將

36、地址為8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作將無(wú)效。這一位置 “1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時(shí)有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。</p><p>　　PSEN：是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN

37、將不被激活。</p><p>　　EA/VPP：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。</p><p>　　XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2：振蕩器反相放大

38、器的輸出端。</p><p>　　2.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　AT89S52單片機(jī)有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來(lái)一起構(gòu)成自激振蕩器。從外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2可以不接，而從XTAL1接入，由于外部時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)二分頻觸發(fā)后作為外部時(shí)鐘電路輸入的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有其它要求

39、，最長(zhǎng)低電平持續(xù)時(shí)間和最少高電平持續(xù)時(shí)間等還是要符合要求的。反相放大器的輸入端為XTALl，輸出端為XTAL2，兩端連接石英晶體及兩個(gè)電容形成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容通常取30PF左右。振蕩頻率范圍是1.2~12MHz。如圖2-2(a)所示。</p><p>　　（a）振蕩電路 (b)AT89S52的時(shí)鐘芯片</p><p><b>　　圖2-2

40、 時(shí)鐘電路</b></p><p>　　晶體振蕩器的振蕩信號(hào)從XTAL2端輸出到片內(nèi)的時(shí)鐘發(fā)生器上。時(shí)鐘發(fā)生器為二分頻器。向CPU提供兩相時(shí)鐘信號(hào)P1和P2。每個(gè)時(shí)鐘周期有兩個(gè)節(jié)拍(相)P1和P2，CPU就以兩相時(shí)鐘P1和P2為基本節(jié)拍指揮AT89S52單片機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作。圖2-2(b)給出片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器原理。在本次設(shè)計(jì)中取石英晶體的振蕩頻率為12MHz。</p><p>　

41、　2.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC＝0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。無(wú)論是在單片機(jī)剛接通電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位，所以我們必須弄清楚MGS-51型單片機(jī)復(fù)位的條件、復(fù)體電路和復(fù)位后狀態(tài)。</p><p>　　單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST引腳(9)加

42、上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)振蕩周期)的高電平。例如，若時(shí)鐘頻率為12MHz，每個(gè)機(jī)器周期為1μs，則只需2μs以上時(shí)間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。單片機(jī)常見(jiàn)的復(fù)位電路如圖2.3所示。</p><p>　　圖2-3(a)圖為上電復(fù)位電路，它是利用電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在接電瞬間，RST端的電位與VCC相同，隨著充電電流的減少，RST的電位逐漸下降。只要保證RST為高電平的時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)

43、器周期，便能正常復(fù)位。上電復(fù)位電路的特點(diǎn)是很方便，當(dāng)有電源接通給單片機(jī)時(shí)，此電路就可以自動(dòng)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。</p><p>　　圖2-3(b)圖為按鍵復(fù)位電路。該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按圖 (b)中的RST鍵，此時(shí)電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RST端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。按鍵復(fù)位電路的特點(diǎn)就是上電以后，可以隨時(shí)通過(guò)按鍵來(lái)發(fā)出復(fù)位信號(hào)。該電路除具有上電復(fù)位功能外。這對(duì)系統(tǒng)的可控性是很有幫助的。&

44、lt;/p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中采用上電復(fù)位。</p><p>　　（a）上電復(fù)位電路 （b）按鍵復(fù)位電路</p><p><b>　　圖2-3 復(fù)位電路</b></p><p>　　2.4 實(shí)時(shí)控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中采用DS1302為實(shí)時(shí)控制

45、芯片，并接備用電源以使在外接電源斷電時(shí)其控制電路仍在計(jì)時(shí)。</p><p>　　2.4.1 DS1302的介紹 </p><p>　　DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/P

46、M 指示決定采用24或12小時(shí)格式。DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線(復(fù)位)、I/O (數(shù)據(jù)線)、SCLK(串行時(shí)鐘)。時(shí)鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。</p><p>　　DS1302 是由DS1202改進(jìn)而來(lái)增加了以下的特性：雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)，VCC

47、1為可編程涓流充電電源，附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器。它廣泛應(yīng)用于電話、傳真、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。下面將主要的性能指標(biāo)作綜合介紹：</p><p>　　1.實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100年之前的秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的能力還有閏年調(diào)整的能力；</p><p>　　2. 31×8位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM；</p><p>　　3.串行I/O口方式

48、使得管腳數(shù)量最少；</p><p>　　4.寬范圍工作電壓：2.0~5.5V；</p><p>　　5.工作電流：2.0V時(shí)，小于300nA；</p><p>　　6.讀/寫時(shí)鐘或RAM 數(shù)據(jù)時(shí)有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式；</p><p>　　7.8腳DIP封裝或可選的8腳SOIC封裝根據(jù)表面裝配；</p>

49、<p><b>　　8.簡(jiǎn)單3線接口；</b></p><p>　　9.與TTL兼容Vcc=5V；</p><p>　　10.可選工業(yè)級(jí)溫度范圍：-40V~+85V；</p><p>　　11.與DS1202兼容；</p><p>　　12.在DS1202基礎(chǔ)上增加的特性；</p><p&

50、gt;　?。?）對(duì)VCC1有可選的涓流充電能力；</p><p>　?。?）雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)；</p><p>　?。?）備份電源管腳可由電池或大容量電容輸入；</p><p>　?。?）附加的7字節(jié)暫存存儲(chǔ)器。</p><p>　　2.4.2 DS1302的結(jié)構(gòu)</p><p>　　DS1302是8

51、引腳的DIP封裝，它的管腳排列和引腳描述如圖2-4和表2-3所示 。</p><p>　　表2-3 DS1302引腳功能</p><p>　　（a）DS1302 8-PIN DIP（300MIL）</p><p>　　(b) DS1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2-4 DS1302的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><

52、p>　　2.4.3 DS1302的工作原理</p><p>　　1. DS1302的控制字節(jié)</p><p>　　DS1302的控制字節(jié)如圖2-5所示。DS1302的一次數(shù)據(jù)傳送是從發(fā)送控制字節(jié)開始的?？刂谱止?jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果該位為0，則無(wú)法把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中；位6表示要讀寫的數(shù)據(jù)類型，為0表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1指示要操

53、作單元的地址；最低有效位(位0)表示命令類型，為0表示要進(jìn)行寫操作；為1表示要進(jìn)行讀操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸出。</p><p>　　圖2-5 DS1302的控制字節(jié)</p><p>　　2. DS1302 的復(fù)位特征和時(shí)鐘控制要求</p><p>　　復(fù)位() 輸入有兩種功能：首先，用于接通控制邏輯，允許地址/ 命令序列送入移位寄存器；其次，用于終止單字節(jié)

54、或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送。當(dāng)為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中置為低電平,則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且I/ O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在VCC ≥2.0之前，必須保持低電平。另外，當(dāng)為高電平時(shí)，SCLK必須為低電平。</p><p>　　向DS1302 寫入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)在控制字節(jié)輸入后的下一個(gè)SCLK周期的上升沿被寫入，多余的SCLK將被忽略。數(shù)據(jù)寫入時(shí)從低位(位0)開

55、始；同樣，從DS1302讀取數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)在緊跟控制字節(jié)后的下一個(gè)SCLK的下降沿讀出，讀出數(shù)據(jù)時(shí)也是從低位(0位)到高</p><p>　　位(7位)，只要保持高電平，額外的SCLK將導(dǎo)致數(shù)據(jù)字節(jié)的持續(xù)讀出，這個(gè)特性用于實(shí)現(xiàn)該芯片的突發(fā)讀模式。數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序如圖2-6所示。突發(fā)模式下，可以一次性讀出所有日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)或RAM數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖2-6 DS1302 的讀寫時(shí)序<

56、/p><p>　　2.4.4 實(shí)時(shí)控制電路圖 </p><p>　　DS1302共有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碼格式。還有控制寄存器、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)，

57、其命令控制字為COH~FDH，其中奇數(shù)為讀操作,偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(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)。如圖2-7所示，只需要3根線就可以實(shí)現(xiàn)和微控制器的接口，控制相對(duì)比較容易。為了使時(shí)鐘在掉電狀態(tài)下繼續(xù)工作，則要在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中加備用電源。其備用電源為3.6V。</p><p>　　圖2-7 實(shí)時(shí)控制電路</p><

58、;p>　　2.5 顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示電路是整個(gè)電路的輸出部分，顯示電路有數(shù)碼管顯示和液晶顯示，數(shù)碼管顯示需要專門的驅(qū)動(dòng)，增大了硬件電路，調(diào)試不易。而且用數(shù)碼管表示不夠直觀。而單片機(jī)控制液晶顯示，控制部分集成在單片機(jī)內(nèi)，使用軟件調(diào)試，硬件集成度大。因此在本次設(shè)計(jì)中采用液晶顯示。</p><p>　　LCD是液晶顯示器（Liquid Crystal Display）的

59、縮寫，液晶顯示器是一種被動(dòng)式的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過(guò)處理后能改變光線通過(guò)方向的特性，而達(dá)到白底黑字或黑底白字顯示目的。液晶顯示器具有功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　2.5.1 LCD顯示模塊</p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，用戶很少直接設(shè)計(jì)LCD顯示器驅(qū)動(dòng)接口，一般是直接使用專用的LCD顯示驅(qū)動(dòng)器和LCD顯示模塊。其中，LCD顯示模

60、塊LCM（Liquid Crystal Display Module）是把LCD顯示器、背景光源、線路板和驅(qū)動(dòng)集成電路等部件構(gòu)成一個(gè)整體，作</p><p>　　為一個(gè)獨(dú)立的部件使用，具有功能較強(qiáng)、易于控制、接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用較多。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-8所示。LCD顯示模塊只留一個(gè)接口與外部通信。顯示模塊通過(guò)這個(gè)接口接收顯示命令和數(shù)據(jù)，并按指令和數(shù)據(jù)的要求進(jìn)行顯示。外部電路通過(guò)這個(gè)接口讀出顯示模塊的

61、工作狀態(tài)和顯示數(shù)據(jù)。LCD顯示模塊一般帶有內(nèi)部顯示RAM和字符發(fā)生器，只要輸入ASCII碼就可以進(jìn)行顯示。LCD顯示模塊按功能顯示可分為：LCD段式顯示模塊、LCD字符型顯示模塊、LCD圖形顯示塊三類。</p><p>　　液晶顯示器因其功耗低、重量輕而成為便攜式應(yīng)用中的主流顯示技術(shù)。這里所用的字符型液晶模塊是一種用5x7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、2行20個(gè)

62、字等等。液晶顯示有點(diǎn)振式和字符式兩種，在這里采用字符式液晶顯示器1602來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示電路的功能。</p><p>　　圖2-8 LCD顯示模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.5.2 1602的引腳功能</p><p>　　1602是一個(gè)集成芯片，它內(nèi)部集成了液晶顯示的驅(qū)動(dòng)電路，因此在使用該芯片時(shí)不要再用外部驅(qū)動(dòng)電路。它是一個(gè)有16個(gè)引腳的芯片，其引腳圖如圖2-9所

63、示。引腳功能如表2-4所示。</p><p>　　圖2-9 1602的引腳圖</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形。它的內(nèi)部控制器有十一條指令，它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　表2-4 1602顯示器引腳說(shuō)明</p><p>　

64、　指令1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。I/D：表示光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移；S：表示屏幕上所有文字是否左移或者右移；高電平表示有效，低電平則無(wú)效。</p><p>　　指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表

65、示開顯示，低電平表示關(guān)顯示；C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo)；B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標(biāo)或顯示移位。S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 </p><p>　　指令6：功能設(shè)置命令。DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線；N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示；F：低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣

66、字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。 </p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址。BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 </p><p><b>　　指令10：寫數(shù)據(jù)。&l

67、t;/b></p><p><b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。</p><p>　　2.5.3 顯示電路的原理圖</p>&l

68、t;p>　　由于1602液晶顯示器是本身帶有驅(qū)動(dòng)模塊的液晶屏，它只有并口線和一些控制線，與單片機(jī)的連接有兩種不同的方法，直接訪問(wèn)方式和間接訪問(wèn)方式。</p><p>　　1.直接訪問(wèn)方式就是微處理器把液晶顯示模塊當(dāng)作存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備直接掛在總線上，模塊8位數(shù)據(jù)總線與微處理器的數(shù)據(jù)總線相連，用讀操作或?qū)懖僮餍盘?hào)與地址信號(hào)共同產(chǎn)生控制信號(hào)。</p><p>　　2.間接控制方式是指把液

69、晶顯示模塊作為外接設(shè)備接在并行接口上，通過(guò)對(duì)并行接口的操作間接控制液晶顯示模塊，適用于片內(nèi)含存儲(chǔ)器而又不需要擴(kuò)展的單片機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中采用間接控制方式，模塊數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)的P0口相連，用P2口作其控制線，則顯示電路如圖2-10所示。</p><p>　　圖2-10 顯示電路</p><p>　　2.6 校時(shí)、定時(shí)電路的設(shè)計(jì)</p&g

70、t;<p>　　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。</p><p>　　2.6.1 鍵盤的工作原理</p><p>　　常用的鍵盤有譯碼方法，分為編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩種。按連接方式，可分為獨(dú)立式和矩陣式兩種。編碼式鍵盤

71、其鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件編碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生相應(yīng)的編號(hào)或鍵值。常見(jiàn)的有ASCII碼鍵盤、BCD碼鍵盤等。而非編碼式鍵盤閉合鍵的識(shí)別是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，主處理器由軟件控制周期性地對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，查詢是否有鍵閉合，有閉合則跳至相應(yīng)的軟件處去執(zhí)行，無(wú)閉合則繼續(xù)執(zhí)行。這樣一來(lái)，難免處理器在此浪費(fèi)時(shí)間而降低了工作效率。由于編碼式鍵盤的價(jià)格低，所以目前小型的嵌入式系統(tǒng)常常使用非編碼式鍵盤。</p><p>　　目前無(wú)論是按

72、鍵還是鍵盤，絕大部分是利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用。機(jī)械觸點(diǎn)由于彈性作用的影響在閉合和斷開瞬間均有抖動(dòng)過(guò)程，而使電壓信號(hào)出現(xiàn)抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5~10ms。因此，按鍵與按鈕電路設(shè)計(jì)中關(guān)鍵要考慮的就是按鍵去抖動(dòng)問(wèn)題（簡(jiǎn)稱“去抖”），一般有硬件去抖和軟件去抖兩種方式。過(guò)去硬件去抖電路通常采用分立元件或觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，目前市場(chǎng)上已有硬件去抖專用接口芯片，例如：MAXIM公司MAX6816~6818，均為單電源供電，電壓

73、為＋2.7~5.5Ｖ，分別為單輸入、雙輸入和八輸入，輸出端具有欠壓鎖定功能。這里考慮到系統(tǒng)的硬件簡(jiǎn)化和成本沒(méi)有采用硬件去抖，而采用軟件去抖。</p><p>　　2.6.2 校時(shí)、定時(shí)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)運(yùn)用場(chǎng)合不同，按鍵的多少不定，一般情況下當(dāng)按鍵不大于5個(gè)時(shí)，采用獨(dú)立</p><p>　　連接方式，所謂獨(dú)立就是每一個(gè)按鍵都有一根獨(dú)立的數(shù)據(jù)線連接至單

74、片機(jī)的一個(gè)I/O口。</p><p>　　在按鍵較多的情況下為了節(jié)省單片機(jī)I/O口的使用，通常采用矩陣式鍵盤。由于在本次設(shè)計(jì)中只用了5個(gè)按鍵，則采用獨(dú)立連接方式，連接圖如圖2-11所示。</p><p>　　圖2-11 校時(shí)和定時(shí)電路</p><p>　　2.7 報(bào)時(shí)器的設(shè)計(jì)</p><p>　　報(bào)時(shí)是數(shù)字鐘的一個(gè)重要功能，報(bào)時(shí)器可用蜂鳴器和

75、揚(yáng)聲器來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了使其報(bào)時(shí)效果更好這里采用揚(yáng)聲器播放音樂(lè)來(lái)實(shí)現(xiàn)其報(bào)時(shí)功能。要使揚(yáng)聲器能在整點(diǎn)報(bào)時(shí)必須要有音頻放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器才能工作。在這里采用LM386音頻放大器。</p><p>　　LM386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。輸入端以地為參考，同時(shí)輸出端電壓為電源電壓的一半，在5V

76、電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場(chǎng)合。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。引腳圖如圖2-12所示。</p><p>　　引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設(shè)定端；對(duì)增益要求不高時(shí)可以去掉不接，此時(shí)的增益內(nèi)置為20。使用時(shí)在引腳7和地之間接旁路電容，通常取5~47μF。工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等

77、于電源電壓的一半，在器件上電、掉電時(shí)的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致，工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個(gè)電容的容量，能減緩直流基</p><p>　　圖2-12 LM386的引腳圖</p><p>　　準(zhǔn)電壓的上升、下降速度，可有效抑制噪聲。它的電子特性如下： 1.靜態(tài)功耗低，約為4mA，可用于電池供電；  2.工作電壓范圍寬：4~12V

78、或5~18V。LM386-1和LM386-3的電源電壓為4~12V，LM386-4的電源電壓為5~18V； 3.外圍元件少；  4.電壓增益可調(diào)范圍為：20~200；  </p><p><b>　　5.低失真度； </b></p><p>　　在這里的采用增益為20的電路，其輸入端與單片機(jī)的P3.7口相連，輸出端接內(nèi)

79、阻為8歐姆的揚(yáng)聲器，則報(bào)時(shí)器的連接圖如圖2-13所示。</p><p>　　圖2-13 報(bào)時(shí)器電路圖</p><p><b>　　2.8 電源的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　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。一個(gè)穩(wěn)壓電源輸出電壓和最大輸出電流決定于所選三端穩(wěn)壓器。在本次設(shè)

80、計(jì)中采用+5V電壓所以選用H7805穩(wěn)壓器。它的主要特點(diǎn)如下：</p><p>　　1.輸出電流可達(dá)1A </p><p>　　2.輸出電壓有：5V </p><p><b>　　3.過(guò)熱保護(hù) </b></p><p><b>　　4.短路保護(hù) </b></p><p>　　

81、5.輸出晶體管SOA保護(hù)</p><p>　　光靠一個(gè)穩(wěn)壓器還不行，還需要有電融或電阻與其連接才能得到較穩(wěn)定的+5V電壓。220V電壓必須經(jīng)過(guò)整流才可接到穩(wěn)壓器的輸入端，則整個(gè)電源電路可分整流、濾波、穩(wěn)壓三部分。電路圖如圖2-14所示。</p><p>　　圖2-14 電源電路</p><p>　　整流部分為橋式整流電路，其橋式整流電路的工作原理如下：E 

82、為正半周時(shí)，對(duì)D1 、</p><p>　　D3 加正向電壓，Dl，D3 導(dǎo)通；對(duì)D2 、D4 加反向電壓，D2 、D4 截止。電路中構(gòu)成E、Dl、后接負(fù)載 、D3 通電回路，在后接負(fù)載上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓，E為負(fù)半</p><p>　　周時(shí)，對(duì)D2 、D4 加正向電壓，D

83、2 、D4 導(dǎo)通；對(duì)D1 、D3 加反向電壓，D1 、D3 截止。電路中構(gòu)成E、D2 、D4 通電回路，同樣在后接負(fù)載上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。如此重復(fù)下去，結(jié)果在后接負(fù)載上便得到全波整流電壓。從圖2.14中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級(jí)電壓的最大值，比全波整流電路小一半。</p><p>　　

84、濾波部分為帶極性的電容，如圖2.14中電容E2即為濾波電容其值取2200uF。</p><p>　　穩(wěn)壓部分接三端穩(wěn)壓集成芯片H7805，能輸出5V穩(wěn)壓電源， 電容C0來(lái)抵消輸入線較長(zhǎng)時(shí)的電感效應(yīng)，以防止電路產(chǎn)生自激振蕩，其容量較小，一般小于1uF。用E3消除輸出電壓中的高頻噪聲，并有濾波的作用。另外，二極管D5起保護(hù)作用。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p>

85、<p>　　單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，硬件與軟件緊密結(jié)合，由于硬件電路的設(shè)計(jì)不具有通用性，所以必須根據(jù)具體的硬件電路來(lái)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的軟件，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。在很多時(shí)候，軟件可以替代硬件的功能，當(dāng)然，需要付出額外占用CPU時(shí)間的代價(jià)。</p><p>　　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

86、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)。而一般編寫的程序都是根據(jù)事前所用的流程圖來(lái)編寫的，而且，流程圖中也包含了對(duì)設(shè)計(jì)所得結(jié)果的要求，因此，流程圖的設(shè)計(jì)直接影響到源程序的設(shè)計(jì)。其源程序見(jiàn)附錄D。</p><p>　　3.1 主程序流程圖</p><p>　　主程序是軟件設(shè)計(jì)的總體框架，因此主程序流程圖的設(shè)計(jì)決定了程序編寫的好壞，</p&

87、gt;<p>　　圖3-1 主程序流程圖</p><p>　　主程序的功能主要是讀DS1302的時(shí)間將時(shí)間數(shù)據(jù)送到液晶顯示，并與鬧鐘的設(shè)定時(shí)間比較，再判斷是否有按鍵按下，從而進(jìn)行校時(shí)、定時(shí)功能。其流程圖如圖3-1所示。</p><p>　　3.2 設(shè)定時(shí)間子程序流程圖</p><p>　　設(shè)定時(shí)間子程序的主要功能是通過(guò)鍵盤掃描判斷是否有校時(shí)鍵、校分鍵、

88、校秒鍵按下，從而進(jìn)行校時(shí)。其流程圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 設(shè)定時(shí)間子程序流程圖</p><p>　　3.3 鬧鐘時(shí)間設(shè)定子程序流程圖</p><p>　　鬧鐘時(shí)間設(shè)定子程序主要是在將鬧鐘時(shí)間保存起來(lái)送到時(shí)間暫存器里，然后判斷時(shí)是否有校時(shí)鍵、校分鍵、校秒鍵按下，從而進(jìn)行定時(shí)功能。其流程圖如圖3-3所示。</p><p>

89、　　圖3-3 鬧鐘時(shí)間設(shè)定子程序流程圖</p><p>　　3.4 鬧鐘時(shí)間比較子程序流程圖</p><p>　　通過(guò)與鬧鐘時(shí)間的比較，判斷當(dāng)前時(shí)間是否與鬧鐘時(shí)間相等，若相等則鬧玲響，否則返回。其流程圖如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 鬧鐘時(shí)間比較子程序流程圖</p><p>　　3.5 顯示子程序流程圖</p>

90、<p>　　顯示程序主要將獲取的數(shù)據(jù)低位到高位逐位顯示直到顯示完為止。在顯示時(shí)將所要顯示數(shù)據(jù)的ASCII碼送入顯示單元顯示。其流程圖見(jiàn)圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 顯示子程序流程圖</p><p>　　3.6 讀DS1302時(shí)間子程序流程圖</p><p>　　本節(jié)的主要功能是讀取DS1302的數(shù)據(jù)，其流程圖如圖3-6所示。</p&g

91、t;<p>　　圖3-6 讀DS1302時(shí)間子程序流程圖</p><p><b>　　結(jié)論與展望</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為核心控制器，實(shí)現(xiàn)具有定時(shí)、校時(shí)功能的數(shù)字鐘。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我掌握了一些實(shí)踐性質(zhì)的設(shè)計(jì)的基本步驟：首先，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，并且要對(duì)市場(chǎng)上數(shù)字鐘要有初步了解及其發(fā)展形式。其次，結(jié)合現(xiàn)有實(shí)際條件，確立自己的設(shè)計(jì)方案

92、，進(jìn)而，就是對(duì)自己確立的方案進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)，包括所用元器件選型，以及控制部分整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的硬件選型與設(shè)計(jì)，并用Protel繪制出整個(gè)系統(tǒng)總體電路圖。接著我們就進(jìn)入到軟件編程設(shè)計(jì)了，要畫出各部分的大體流程圖，弄清楚各個(gè)部分實(shí)現(xiàn)的功能，最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程實(shí)現(xiàn)。到此為止，這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本上已經(jīng)完成了。 </p><p>　　隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)數(shù)字鐘的要求越來(lái)越高，有單一的計(jì)時(shí)功能到發(fā)展到現(xiàn)在有溫度

93、檢測(cè)、濕度檢測(cè)等多功能數(shù)字鐘。這些多功能數(shù)字鐘多用在工業(yè)里作為檢測(cè)元件，因此需要能夠在惡劣的環(huán)境下工作。利用單片機(jī)作為數(shù)字鐘的控制核心可以做到硬件電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定，減小電磁干擾和其他環(huán)境干擾，充分發(fā)揮軟件編程的優(yōu)點(diǎn)，減少因元器件精度不夠引起的誤差。 </p><p>　　在設(shè)計(jì)中使我們了解到數(shù)字鐘的迅猛發(fā)展，它已經(jīng)普遍應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活之中了。我們的生活中經(jīng)常能夠看到數(shù)字鐘。它無(wú)時(shí)無(wú)刻的在為我們服務(wù)，可以說(shuō)我們

94、的生活已經(jīng)離不開數(shù)字鐘了。數(shù)字鐘有很強(qiáng)的發(fā)展空間，因此我們有理由相信將來(lái)數(shù)字鐘會(huì)與我們的生產(chǎn)和生活更加緊密相連。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p><b>　　作者：</b></p><p>　　日期：2007年6月17日</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)

95、</b></p><p>　　[1] 付家才．單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004</p><p>　　[2] 孫育才，王榮興，孫化芳. 新型AT89S52系列單片機(jī)及其應(yīng)用. 北京：清華大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[3] 朱定華編著.單片機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)驗(yàn).北京：北方交通大學(xué)出版社，2002</p>&

96、lt;p>　　[4] 張 鑫主編，華 臻，陳書謙副編.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[5] 何立民編著.MCS—51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999</p><p>　　[6] 李維諟，郭 強(qiáng)編著.液晶顯示應(yīng)用技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社.2005</p><p>　　

97、[7] 陳小忠，黃 寧，趙小俠編著.單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)用子程序.北京：人民郵政出版社，2005</p><p>　　[8] 李華編著.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993</p><p>　　[9] 胡學(xué)海編著.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京電子工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[10] 林凌,李剛,丁茹

98、,李小霞.新型單片機(jī)接口器件與技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2005</p><p>　　[11] 胡漢才. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù)（第2版）[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[12] 蔣延彪，劉電霆，高富強(qiáng)，方華編著，黃 泳主審.單片機(jī)原理及應(yīng)用（MCS-51）.重慶：重慶大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[13]

99、 韓志軍編著.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)：入門向?qū)c設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[14] 求是科技，靳達(dá)編著.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航.北京：人民郵電出版社，2004[2]</p><p>　　[15] How To Use The Trickle Charge Timekeeping Chip DS1302.pdf</p><p>

100、;　　[16]The Setting Method of Interface for 89S52 and LCD.pdf</p><p><b>　　附錄A 總體電路圖</b></p><p>　　附錄B 外文文獻(xiàn)及譯文</p><p>　　DS1302 Timekeeping Chip</p><p>　　1.FEAT

101、URES</p><p>　　??Real time clock counts seconds, minutes, hours, day, week ,month, and year with leap year compensation valid up to 2100</p><p>　　??31 x 8 RAM for scratchpad data storage</p>

102、;<p>　　??Serial I/O for minimum pin count</p><p>　　??2.0–5.5 volt full operation</p><p>　　??Uses less than 300nA at 2.0 volts</p><p>　　??Single–byte or multiple–byte (burst m

103、ode)data transfer for read or write of clock or</p><p><b>　　RAM data</b></p><p>　　??8–pin DIP or optional 8–pin SOICs for surface mount</p><p>　　??Simple 3–wire interfac

104、e</p><p>　　??TTL–compatible (VCC = 5V)</p><p>　　??Optional industrial temperature range –40°C to +85°C</p><p>　　??DS1202 compatible</p><p>　　??Added features

105、over DS1202:</p><p>　　??Optional trickle charge capability to VCC1</p><p>　　??Dual power supply pins for primary and backup power supplies</p><p>　　? ?Backup power supply pin can b

106、e used for battery or super cap input</p><p>　　??Additional scratchpad memory (7 bytes)</p><p>　　2.PIN ASSIGNMENT</p><p>　　DS1302 DS1302S 8-Pin SOIC (200-Mil)</p>

107、<p>　　8-Pin DIP (300-Mil) DS1302Z 8-Pin SOIC (150-Mil)</p><p>　　3.PIN DESCRIPTION</p><p>　　X1, X2 – 32.768 kHz Crystal Pins</p><p>　　GND – Ground</p><p>　

108、　RST – Reset</p><p>　　I/O – Data Input/Output</p><p>　　SCLK – Serial Clock</p><p>　　VCC1, VCC2 – Power Supply Pins</p><p>　　4.ORDERING INFORMATION</p><p>　

109、　PART # DESCRIPTION</p><p>　　DS1302 Serial Timekeeping Chip;</p><p><b>　　8–pin DIP</b></p><p>　　DS1302S Serial Timekeeping Chip;</p><p>　　8–pin SOIC (2

110、00-mil)</p><p>　　DS1302Z Serial Timekeeping Chip;</p><p>　　8–pin SOIC (150-mil)</p><p>　　5.DESCRIPTION</p><p>　　The DS1302 Trickle Charge Timekeeping Chip contains a r

111、eal time clock/calendar and 31 bytes of static RAM. It communicates with a microprocessor via a simple serial interface. The real time clock/calendar provides seconds, minutes, hours, day, date, month, and year</p>

112、<p>　　information. The end of the month date is automatically adjusted for months with less than 31 days, including corrections for leap year. The clock operates in either the 24–hour or 12–hour format with an AM/