智能時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)--智能電子鐘（lcd顯示）

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　課程名稱： 2011級(jí)機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　題 目： 智能電子鐘（LCD顯示） </p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 系： 機(jī)電 </p><p>　　專

2、業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： 機(jī)制xxx班 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： xxxxxxxxx </p><p>　　學(xué)生姓名： xxxxx </p><p>

3、　　起訖日期： — </p><p>　　指導(dǎo)教師： xxxxxx 職稱： </p><p>　　系分管主任： </p><p>　　審核日期： </p>

4、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電子時(shí)鐘主要是利用電子技術(shù)將時(shí)鐘電子化、數(shù)字化，擁有時(shí)鐘精確、體積小、界面友好、可擴(kuò)展性能強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生活和工作當(dāng)中。另外，在生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，也常常需要溫度，這就需要電子時(shí)鐘具有多功能性。本設(shè)計(jì)主要為實(shí)現(xiàn)一款可正常顯示時(shí)鐘/日歷、帶有定時(shí)鬧鈴的多功能電子時(shí)鐘。</p><p>　　

5、本文對(duì)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(shí)現(xiàn)多功能電子時(shí)鐘。本設(shè)計(jì)應(yīng)用AT89C51芯片作為核心，使用DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片完成時(shí)鐘/日歷的基本功能。這種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，性能可靠，實(shí)時(shí)性好，時(shí)間精確，操作簡單，編程容易。</p><p>　　該電子時(shí)鐘可以應(yīng)用于一般的生活和工作中，也可通過改裝，提高性能，增加新功能，從而給人們的生活和工作帶來更多的方便。</p>

6、;<p>　　關(guān)鍵詞：電子時(shí)鐘；多功能；AT89C51；DS1302</p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　1.1 方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片具備年、月、日、時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能和多點(diǎn)計(jì)時(shí)功能，計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)的更新每秒自動(dòng)進(jìn)行一次，不需程序干預(yù)。計(jì)算機(jī)

7、可通過中斷或查詢方式讀取計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，因此計(jì)時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)無需占用CPU的時(shí)間，程序簡單。此外，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片多數(shù)帶有鋰電池做后備電源，具備永不停止的計(jì)時(shí)功能；具有可編程方波輸出功能，可用做實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)的采樣信號(hào)等；有的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片內(nèi)部還帶有非易失性RAM，可用來存放需長期保存但有時(shí)也需變更的數(shù)據(jù)，由于功能完善，精度高，軟件程序設(shè)計(jì)相對(duì)簡單，且計(jì)時(shí)不占用CPU時(shí)間，因此，在工業(yè)實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)中多采用這一類專用芯片來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。<

8、;/p><p>　　利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行中斷定時(shí)，配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)及秒表計(jì)時(shí)。該方案節(jié)省硬件成本，且能使設(shè)計(jì)者對(duì)單片機(jī)的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，從而掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)MCS-51匯編語言程序設(shè)計(jì)方法，因此，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用此種軟件控制方法來實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)。而由于Atmel公司的AT89C51是一種自帶4KB Flash存儲(chǔ)器的低電壓、高性能的CMOS 8位微處理器。該器件采用Atmel高密度非易

9、失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出引腳相兼容。它的功能強(qiáng)大，而且也比較容易購買，故本設(shè)計(jì)中所選的單片機(jī)為AT89C51單片機(jī)。</p><p><b>　　系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，初步確定系統(tǒng)由主控模塊、時(shí)控模塊、及顯示模塊和鍵盤接口模塊共4個(gè)模塊組成。主控芯片使用51系列AT89C51單片機(jī)，時(shí)鐘芯片使用

10、美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302。采用DS1302作為計(jì)時(shí)芯片，可以做到計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。更重要的是，DS1302可以在很小電流的后備電源（2.5～5.5V電源，再2.5V時(shí)耗電小于300nA），而且DS1302可以編程選擇多種充電電流來為后備電源進(jìn)行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。顯示模塊采用普通的液晶顯示屏（LCD），設(shè)計(jì)框圖如圖1所示</p><p>　　圖1 設(shè)

11、計(jì)方案框圖</p><p>　　第2章 核心芯片簡介</p><p>　　2.1 DS1302簡介</p><p>　　DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓寬達(dá)2.5～5.5V。時(shí)鐘可工作在24小時(shí)格式或12小時(shí)（AM/PM）格式。 DS13

12、02與單片機(jī)的接口使用同步串行通信，僅用3條線與之相連接?？刹捎靡淮蝹魉鸵粋€(gè)字節(jié)或突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。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。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源／后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。</p><p>　　2.1.1 DS1302引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)<

13、;/p><p>　　DS1302的引腳功能如表1所示，外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示：</p><p>　　表1 DS1302引腳功能表</p><p><b>　　X1 X2</b></p><p>　　圖2 DS1302管腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.1.2 DS1302控制

14、字</p><p>　　DS1302的控制字節(jié)如表2所示：</p><p>　　表2 DS1302控制字節(jié)的含義</p><p>　　控制字節(jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位（位0）如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)

15、行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。</p><p>　　2.1.3 DS1302復(fù)位引腳</p><p>　　通過把輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 輸入有兩種功能：首先，接通控制邏輯，允許地址／命令序列送入移位寄存器；其次，提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。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。如果在傳送過程中置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳

16、送，并且I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥2.5V之前，必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。</p><p>　　2.1.4 DS1302數(shù)據(jù)的輸入與輸出</p><p>　　在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的

17、數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位至高位7，數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序如圖3所示：</p><p>　　圖3 數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序</p><p>　　2.1.5 DS1302寄存器</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碼形式。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表3。</p><p>　　此外，DS130

18、2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的內(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；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）。&l

19、t;/p><p>　　表3 DS1302的日歷、時(shí)鐘寄存器及其控制字</p><p>　　2.2 AT89C51簡介</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051

20、是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。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MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><

21、p>　　2.2.1 AT89C51芯片引腳及特點(diǎn)</p><p>　　AT89S51芯片的引腳結(jié)構(gòu)如圖4所示：</p><p>　　圖4 AT89C51芯片的引腳結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　（1）功能特性概括:</p><p>　　AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：40個(gè)引腳、4K Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、128 Byte

22、s的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口、5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷、2個(gè)數(shù)據(jù)指針、2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、看門狗（WDT）電路、片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。此外，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作。掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至

23、外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。</p><p><b>　　（2）管腳說明：</b></p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p&

24、gt;　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”時(shí)，被定義為高阻輸入。</p><p>　　在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)

25、，要求外接上拉電阻。</p><p>　　P1口:P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(I)。</p><p>　　在Flash編程和程序校驗(yàn)期間,P1接收低8位地址。部分端

26、口還有第二功能,如表4所示</p><p>　　表4 P1口部分引腳第二功能</p><p>　　P2口:P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口, P2口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(I)。</p&g

27、t;<p>　　在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令)時(shí),P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)寄存器(例如執(zhí)行MOVX@Ri指令)時(shí),P2口線上的內(nèi)容(也即特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容),在整個(gè)訪問期間不改變。</p><p>　　在Flash編程或校驗(yàn)時(shí),P2亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。</p><p&

28、gt;　　P3口: P3口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向8位I/O口, P3口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫“1”時(shí),它們被內(nèi)部的上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入口使用時(shí),被外部信號(hào)拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流(I)。</p><p>　　P3口除了作為一般的I/O口線外,更重要的用途是它的第二功能,如表5所示:</p><p>　　P3口還接收

29、一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。</p><p>　　表5 P3口引腳第二功能</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)間將使單片機(jī)復(fù)位。WDT溢出將使該引腳輸出高電平,設(shè)置SFR AUXR的DISRTO位(地址8EH)可打開或關(guān)閉該功能。 DISRTO位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。 </p>

30、;<p>　　ALE/:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部寄存器,ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào),因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。值得注意的是:每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。</p><p>　　對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖()。</p><p>

31、;　　如有必要,可通過對(duì)特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中的8EH單元的D0位置位,可禁止ALE操作。該位置位后,只要一條MOVX和MOVC指令才會(huì)激活A(yù)LE。此外,該引腳會(huì)被微弱拉高,單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí),應(yīng)設(shè)置ALE無效。</p><p>　　：程序存儲(chǔ)允許()輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào),當(dāng)AT89S51由外部程序存儲(chǔ)器取指令(或數(shù)據(jù))時(shí),每個(gè)機(jī)器周期兩次有效,即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),沒有兩次

32、有效的信號(hào)。</p><p>　　EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平(接地)。需要注意的是:如果加密位LB1被編程,復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。</p><p>　　如EA端保持高電平(接VCC端)，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。</p><p>　　Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳

33、用于施加+12V編程電壓（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2：反向振蕩放大器器的輸出端。</p><p>　?。?）晶體振蕩器特性：</p><p>　　AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別為該反向放

34、大器的輸入端和輸出端。這個(gè)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。</p><p>　　外接石英晶體(或陶瓷諧振器)及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求,但電容容量的大小會(huì)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。如果使用石英晶體,電容應(yīng)該使用30pF10pF。</p><

35、p>　　還可以使用外部時(shí)鐘。這種情況下,外部時(shí)鐘脈沖接XTAL1端,即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端, XTAL2應(yīng)懸空。</p><p>　　由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的,所以外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求,但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。</p><p>　　2.2.2 AT89C51的主要性能參數(shù)：</p>

36、<p>　?。?）與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容。</p><p>　?。?）4K字節(jié)在系統(tǒng)可編程（ISP）Flash閃速存儲(chǔ)器。</p><p>　?。?）1000次擦寫周期。</p><p>　?。?）4.0—5.5V的工作電壓范圍。</p><p>　?。?）全靜態(tài)工作模式：0Hz--33Hz。</p>

37、<p>　?。?）三級(jí)程序加密。</p><p>　?。?）128x8字節(jié)的內(nèi)部RAM。</p><p>　?。?）32個(gè)雙向可編程I/O口線。</p><p>　?。?）2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器。</p><p>　?。?0）6個(gè)中斷源。</p><p>　?。?1）全雙工UART串行通道。</p

38、><p>　?。?2）低功耗空閑和掉電模式。</p><p>　　（13）中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)。</p><p>　?。?4）看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針。</p><p>　?。?5）掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性。</p><p>　?。?6）靈活的在系統(tǒng)編程（ISP-字節(jié)或頁寫模式）。</p><p&

39、gt;　　第3章 智能電子鐘軟硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 時(shí)鐘電路</b></p><p>　　使用串行接口時(shí)鐘芯片DS1302設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路。該設(shè)計(jì)方案以單片機(jī)AT89S51為主控芯片，以串行時(shí)鐘芯片DS1302為核心計(jì)時(shí)芯片，組成數(shù)字時(shí)鐘電路。該電路不但能準(zhǔn)確地計(jì)時(shí)、附加其它功能，而且，其三線接口可以節(jié)省接口資源，在斷電后不丟失時(shí)間和數(shù)

40、據(jù)信息。該設(shè)計(jì)方案的接口電路如圖5所示:</p><p>　　圖5 DS1302接口電路</p><p><b>　　3.2 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　該設(shè)計(jì)的硬件電路由主控部分(單片機(jī)AT89C51)、計(jì)時(shí)部分（實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302）、D1602LCD、電源部分（三端穩(wěn)壓器7805）4個(gè)部分組成。各部分之間相互協(xié)作，構(gòu)成

41、一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘的功能。各部分的硬件電路設(shè)計(jì)如下。設(shè)計(jì)總電路圖見附錄一。</p><p>　　3.2.1 單片機(jī)AT89C51外圍電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)AT89S51作為主控芯片，控制整個(gè)電路的運(yùn)行。單片機(jī)外圍需要一個(gè)復(fù)位電路，復(fù)位電路的功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤消復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以

42、防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。該設(shè)計(jì)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(shí)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。復(fù)位電路的設(shè)計(jì)圖如圖6所示：</p><p>　　圖6 單片機(jī)復(fù)位電路圖</p><p>　　AT89S51具有在系統(tǒng)可編程功能，可以很方便的改寫單片機(jī)

43、存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片中從工作環(huán)境中剝離，把AT89S ISP下載口接入電路，可使電路實(shí)現(xiàn)該功能。AT89S51需要接入一個(gè)普通12MHz晶振，為其提供穩(wěn)定的時(shí)鐘脈沖。該設(shè)計(jì)中有6個(gè)八段數(shù)碼顯示管LED，所以，在單片機(jī)AT89S51外圍需要接入6個(gè)三極管來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示管。此外，單片機(jī)外圍需要接入3個(gè)開關(guān)，用來調(diào)整時(shí)鐘。單片機(jī)外圍電路的設(shè)計(jì)圖如圖7示：</p><p>　　3.2.2 DS1302與單片機(jī)的接

44、口設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)鐘芯片DS1302與單片機(jī)AT89S51的接口是由3條線來完成的，單片機(jī)AT89S51的P1.0與時(shí)鐘芯片的數(shù)據(jù)傳輸端相連，P1.1用來作為DS1302輸入時(shí)鐘SCLK控制端,P1.2控制DS1302的復(fù)位輸入端。DS1302接標(biāo)準(zhǔn)32.768KHz石英晶振。DS1302與單片機(jī)的接口電路如圖8所示：</p><p>　　圖8 DS1302與AT89C51

45、連接圖</p><p>　　3.2.4 電源設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)鐘芯片DS1302有很寬的工作電壓范圍，其工作電壓為2.5～5.5V。單片機(jī)AT89S51的工作電壓范圍相對(duì)較窄，為4.0～5.5V，所以本設(shè)計(jì)中，給電路接入三端穩(wěn)壓器7805，利用它的穩(wěn)壓功能給電路提供穩(wěn)定的+5V電壓，使電路的工作保持很高的可靠性。在電路中接入一個(gè)發(fā)光二極管作為指示燈，可以很方便地指示電源與電路是

46、否接通。該設(shè)計(jì)的電源部分如圖10所示：</p><p>　　圖10 電源電路圖</p><p>　　3.2.5 按鍵開關(guān)去抖設(shè)計(jì)</p><p>　　按鍵開關(guān)在電路中的連接如圖所示。按鍵未按下時(shí)，A點(diǎn)電位為高電平5V；按鍵按下時(shí)，A點(diǎn)電位為低電平。A點(diǎn)電位就用于向CPU傳遞按鍵的開關(guān)狀態(tài)。但是由于按鍵的結(jié)構(gòu)為機(jī)械彈性開關(guān)，在按鍵按下和斷開時(shí)，觸點(diǎn)在閉合和斷開瞬

47、間還會(huì)接觸不穩(wěn)定，引起A點(diǎn)電平不穩(wěn)定，如圖11所示，鍵盤的抖動(dòng)時(shí)間一般為5～10ms，抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)引起CPU對(duì)一次鍵操作進(jìn)行多次處理，從而可能產(chǎn)生錯(cuò)誤。因此必須設(shè)法消除抖動(dòng)的不良后果。</p><p>　　圖11 鍵操作和鍵抖動(dòng)</p><p>　　消除抖動(dòng)的不良后果的方法有硬、軟件兩種。</p><p>　　為了節(jié)省硬件，通常在單片機(jī)系統(tǒng)中，一般不采用硬件方法消除鍵

48、的抖動(dòng)，而是用軟件消除抖動(dòng)的方法。根據(jù)抖動(dòng)特性，在第一次檢測到按鍵按下后，執(zhí)行一段延時(shí)5~10ms讓前延抖動(dòng)消失后再一次檢測鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)真正有鍵按下。當(dāng)檢測到按鍵釋放后，也要給5~10ms的延時(shí)，待后延抖動(dòng)消失后才轉(zhuǎn)入該鍵處理程序。</p><p><b>　　3.3 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電子時(shí)鐘的程序主要包括3個(gè)方面的

49、內(nèi)容：一是DS1302從單片機(jī)中讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，二是利用按鍵進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整，三是單片機(jī)中讀取DS1302中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示時(shí)間。STC89C52RC單片機(jī)主要I/O口的分配:P10、P11、P12分別接時(shí)鐘芯片的SCLK、I/O、RST引腳,P13、P14接兩個(gè)獨(dú)立按鍵。</p><p>　　圖12 時(shí)間調(diào)整程序流程圖</p><p>　　第4章 protues仿真與調(diào)試

50、</p><p><b>　　4.1總原理圖</b></p><p>　　利用keil軟件編寫源程序。在protues中畫好其電路圖如下圖14所示：</p><p>　　圖13 電路板的原理圖</p><p><b>　　4.2電路板的仿真</b></p><p><

51、b>　　源 程 序</b></p><p>　　#include <REG51.H></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#include "lcd.h"</p><p>　　#include "1302.h"<

52、;/p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　sbit Set = P3^0; //模式切換鍵</p><p>　　sbit Up = P3^3; //加法按鈕</p><p>

53、　　sbit Down = P3^6; //減法按鈕</p><p>　　sbit out = P3^1; //立刻跳出調(diào)整模式按鈕</p><p>　　char done,count,temp,flag,up_flag,down_flag;</p><p>　　void show_time(); //液晶顯示程序</p>&l

54、t;p>　　void Delay1ms(unsigned int count)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int i,j;</p><p>　　for(i=0;i<count;i++)</p><p>　　for(j=0;j<120;j++);<

55、/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　/*延時(shí)子程序*/</b></p><p>　　void mdelay(uint delay)</p><p><b>　　{ uint i;</b></p><p>　　for(;delay

56、>0;delay--)</p><p>　　{for(i=0;i<62;i++) //1ms延時(shí).</p><p><b>　　{;}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　

57、　void outkey() //跳出調(diào)整模式,返回默認(rèn)顯示</p><p>　　{ uchar Second;</p><p>　　if(out==0) </p><p>　　{ mdelay(8); </p><p><b>　　count=0;</b></p><p&

58、gt;　　hide_sec=0,hide_min=0,hide_hour=0,hide_day=0,hide_week=0,hide_month=0,hide_year=0;</p><p>　　Second=Read1302(DS1302_SECOND);</p><p>　　Write1302(0x8e,0x00); //寫入允許</p><p>　　Write

59、1302(0x80,Second&0x7f);</p><p>　　Write1302(0x8E,0x80); //禁止寫入</p><p>　　done=0; </p><p>　　while(out==0);</p><p><b>　　}</b></p>

60、<p><b>　　}</b></p><p>　　////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////</p><p>　　void Upkey()//升序按鍵</p><p

61、><b>　　{ </b></p><p><b>　　Up=1;</b></p><p><b>　　if(Up==0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　mdelay(8);</p><

62、p>　　switch(count)</p><p><b>　　{case 1:</b></p><p>　　temp=Read1302(DS1302_SECOND); //讀取秒數(shù)</p><p>　　temp=temp+1; //秒數(shù)加1</p><p>　　up_flag=1; //數(shù)據(jù)調(diào)整后更新標(biāo)

63、志</p><p>　　if((temp&0x7f)>0x59) //超過59秒,清零</p><p>　　temp=0; </p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　case 2:</b></p><p&g

64、t;　　temp=Read1302(DS1302_MINUTE); //讀取分?jǐn)?shù)</p><p>　　temp=temp+1; //分?jǐn)?shù)加1</p><p>　　up_flag=1;</p><p>　　if(temp>0x59) //超過59分,清零</p><p><b>　　temp=0;</

65、b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　case 3:</b></p><p>　　temp=Read1302(DS1302_HOUR); //讀取小時(shí)數(shù)</p><p>　　temp=temp+1; //小時(shí)數(shù)加1</p><

66、;p>　　up_flag=1;</p><p>　　if(temp>0x23) //超過23小時(shí),清零</p><p><b>　　temp=0;</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　case 4:</b><

67、;/p><p>　　temp=Read1302(DS1302_WEEK); //讀取星期數(shù)</p><p>　　temp=temp+1; //星期數(shù)加1</p><p>　　up_flag=1;</p><p>　　if(temp>0x7) </p><p><b>　　temp=1;</b&g

68、t;</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　case 5:</b></p><p>　　temp=Read1302(DS1302_DAY); //讀取日數(shù)</p><p>　　temp=temp+1; //日數(shù)加1</p><p>

69、　　up_flag=1;</p><p>　　if(temp>0x31)</p><p><b>　　temp=1;</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　case 6:</b></p><p>　　

70、temp=Read1302(DS1302_MONTH); //讀取月數(shù)</p><p>　　temp=temp+1; //月數(shù)加1</p><p>　　up_flag=1;</p><p>　　if(temp>0x12)</p><p><b>　　temp=1;</b></p><p>

71、;<b>　　break;</b></p><p><b>　　case 7:</b></p><p>　　temp=Read1302(DS1302_YEAR); //讀取年數(shù)</p><p>　　temp=temp+1; //年數(shù)加1</p><p>　　up_flag=1;</p>

72、;<p>　　if(temp>0x85)</p><p><b>　　temp=0;</b></p><p><b>　　break;</b></p><p>　　default:break;</p><p><b>　　}</b></p>&

73、lt;p>　　while(Up==0);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

74、////////////////////</p><p>　　void Downkey()//降序按鍵</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　Down=1;</b></p><p>　　if(Down==0)</p><p><b

75、>　　{</b></p><p>　　mdelay(8);</p><p>　　switch(count)</p><p><b>　　{case 1:</b></p><p>　　temp=Read1302(DS1302_SECOND); //讀取秒數(shù)</p><p>　　t

76、emp=temp-1; //秒數(shù)減1</p><p>　　down_flag=1; //數(shù)據(jù)調(diào)整后更新標(biāo)志</p><p>　　if(temp==0x7f) //小于0秒,返回59秒</p><p>　　temp=0x59;</p><p><b>　　break;</b></

77、p><p><b>　　case 2:</b></p><p>　　temp=Read1302(DS1302_MINUTE); //讀取分?jǐn)?shù)</p><p>　　temp=temp-1; //分?jǐn)?shù)減1</p><p>　　down_flag=1;</p><p>　　if(temp==-1)<

78、;/p><p>　　temp=0x59; //小于0秒,返回59秒</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　case 3:</b></p><p>　　temp=Read1302(DS1302_HOUR); //讀取小時(shí)數(shù)</p><

79、p>　　temp=temp-1; //小時(shí)數(shù)減1</p><p>　　down_flag=1;</p><p>　　if(temp==-1)</p><p>　　temp=0x23;</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　case 4:&l

80、t;/b></p><p>　　temp=Read1302(DS1302_WEEK); //讀取星期數(shù)</p><p>　　temp=temp-1; //星期數(shù)減1</p><p>　　down_flag=1;</p><p>　　if(temp==0)</p><p>　　temp=0x7;;</p&

81、gt;<p><b>　　break;</b></p><p><b>　　case 5:</b></p><p>　　temp=Read1302(DS1302_DAY); //讀取日數(shù)</p><p>　　temp=temp-1; //日數(shù)減1</p><p>　　down_fl

82、ag=1;</p><p>　　if(temp==0)</p><p><b>　　temp=31;</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　case 6:</b></p><p>　　temp=Read13

83、02(DS1302_MONTH); //讀取月數(shù)</p><p>　　temp=temp-1; //月數(shù)減1</p><p>　　down_flag=1;</p><p>　　if(temp==0)</p><p><b>　　temp=12;</b></p><p><b>　　b

84、reak;</b></p><p><b>　　case 7:</b></p><p>　　temp=Read1302(DS1302_YEAR); //讀取年數(shù)</p><p>　　temp=temp-1; //年數(shù)減1</p><p>　　down_flag=1;</p><p>

85、;　　if(temp==-1)</p><p>　　temp=0x85;</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　default:break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(Down==0);</p

86、><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Setkey()//模式選擇按鍵</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　Set=1;</b></

87、p><p>　　if(Set==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　mdelay(8);</p><p>　　count=count+1; //Setkey按一次,count就加1</p><p>　　done=1; //進(jìn)入調(diào)整模式</p><

88、;p>　　while(Set==0);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void keydone()//按鍵功能執(zhí)行</p><p>　　{ uchar Second;</p><p>　

89、　if(flag==0) //關(guān)閉時(shí)鐘,停止計(jì)時(shí)</p><p>　　{ Write1302(0x8e,0x00); //寫入允許</p><p>　　temp=Read1302(0x80);</p><p>　　Write1302(0x80,temp|0x80);</p><p>　　Write1302(0x8e,0x80); //禁

90、止寫入</p><p><b>　　flag=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Setkey(); //掃描模式切換按鍵</p><p>　　switch(count)</p><p>　　{case 1:

91、do //count=1,調(diào)整秒</p><p><b>　　{</b></p><p>　　outkey(); //掃描跳出按鈕</p><p>　　Upkey(); //掃描加按鈕</p><p>　　Downkey(); //

92、掃描減按鈕</p><p>　　if(up_flag==1||down_flag==1) //數(shù)據(jù)更新，重新寫入新的數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Write1302(0x8e,0x00); //寫入允許</p><p>　　Write1302(0x80,temp|0x80); //寫

93、入新的秒數(shù)</p><p>　　Write1302(0x8e,0x80); //禁止寫入</p><p>　　up_flag=0;</p><p>　　down_flag=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　hide_sec++; //位閃計(jì)數(shù)<

94、;/p><p>　　if(hide_sec>3)</p><p>　　hide_sec=0;</p><p>　　show_time(); //液晶顯示數(shù)據(jù)</p><p>　　}while(count==2);break; </p><p>　　case 2:do //co

95、unt=2,調(diào)整分</p><p><b>　　{</b></p><p>　　hide_sec=0;</p><p><b>　　outkey();</b></p><p><b>　　Upkey();</b></p><p>　　Downkey();

96、</p><p>　　if(temp>0x60)</p><p><b>　　temp=0;</b></p><p>　　if(up_flag==1||down_flag==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Write1302(0x8e,

97、0x00); //寫入允許</p><p>　　Write1302(0x82,temp); //寫入新的分?jǐn)?shù)</p><p>　　Write1302(0x8e,0x80); //禁止寫入</p><p>　　up_flag=0;</p><p>　　down_flag=0;</p><p><b>　　}&l

98、t;/b></p><p>　　hide_min++;</p><p>　　if(hide_min>3)</p><p>　　hide_min=0;</p><p>　　show_time();</p><p>　　}while(count==3);break;</p><p>　　

99、case 3:do //count=3,調(diào)整小時(shí)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　hide_min=0; </p><p><b>　　outkey();</b></p><p><b>　　Upkey();</b></

100、p><p>　　Downkey();</p><p>　　if(up_flag==1||down_flag==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Write1302(0x8e,0x00); //寫入允許</p><p>　　Write1302(0x84,temp); //

101、寫入新的小時(shí)數(shù)</p><p>　　Write1302(0x8e,0x80); //禁止寫入</p><p>　　up_flag=0;</p><p>　　down_flag=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　hide_hour++;</p><

102、p>　　if(hide_hour>3)</p><p>　　hide_hour=0;</p><p>　　show_time();</p><p>　　}while(count==4);break;</p><p>　　case 4:do //count=4,調(diào)整星期</p><p>

103、;<b>　　{</b></p><p>　　hide_hour=0; </p><p><b>　　outkey();</b></p><p><b>　　Upkey();</b></p><p>　　Downkey();</p><p>　　if(u

104、p_flag==1||down_flag==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Write1302(0x8e,0x00); //寫入允許</p><p>　　Write1302(0x8a,temp); //寫入新的星期數(shù)</p><p>　　Write1302(0x8e,0x80); //禁

105、止寫入</p><p>　　up_flag=0;</p><p>　　down_flag=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　hide_week++;</p><p>　　if(hide_week>3)</p><p>　　hide_we

106、ek=0;</p><p>　　show_time();</p><p>　　}while(count==5);break;</p><p>　　case 5:do //count=5,調(diào)整日</p><p><b>　　{</b></p><p>　　hide_week=

107、0; </p><p><b>　　outkey();</b></p><p><b>　　Upkey();</b></p><p>　　Downkey();</p><p>　　if(up_flag==1||down_flag==1)</p><p><b>　　

108、{</b></p><p>　　Write1302(0x8e,0x00); //寫入允許</p><p>　　Write1302(0x86,temp); //寫入新的日數(shù)</p><p>　　Write1302(0x8e,0x80); //禁止寫入</p><p>　　up_flag=0;</p><p>

109、　　down_flag=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　hide_day++;</p><p>　　if(hide_day>3)</p><p>　　hide_day=0;</p><p>　　show_time();</p><p>

110、;　　}while(count==6);break;</p><p>　　case 6:do //count=6,調(diào)整月</p><p><b>　　{</b></p><p>　　hide_day=0; </p><p><b>　　outkey();</b></p&

111、gt;<p><b>　　Upkey();</b></p><p>　　Downkey();</p><p>　　if(up_flag==1||down_flag==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Write1302(0x8e,0x00); //寫入允

112、許</p><p>　　Write1302(0x88,temp); //寫入新的月數(shù)</p><p>　　Write1302(0x8e,0x80); //禁止寫入</p><p>　　up_flag=0;</p><p>　　down_flag=0;</p><p><b>　　}</b><

113、/p><p>　　hide_month++;</p><p>　　if(hide_month>3)</p><p>　　hide_month=0;</p><p>　　show_time();</p><p>　　}while(count==7);break;</p><p>　　case 7

114、:do //count=7,調(diào)整年</p><p><b>　　{</b></p><p>　　hide_month=0; </p><p><b>　　outkey();</b></p><p><b>　　Upkey();</b></p>

115、<p>　　Downkey();</p><p>　　if(up_flag==1||down_flag==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Write1302(0x8e,0x00); //寫入允許</p><p>　　Write1302(0x8c,temp); //寫入新的年

116、數(shù)</p><p>　　Write1302(0x8e,0x80); //禁止寫入</p><p>　　up_flag=0;</p><p>　　down_flag=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　hide_year++;</p><p>　

117、　if(hide_year>3)</p><p>　　hide_year=0;</p><p>　　show_time();</p><p>　　}while(count==8);break;</p><p>　　case 8: count=0;hide_year=0; //count8, 跳出調(diào)整模式,返回默認(rèn)顯示狀態(tài)</p&

118、gt;<p>　　Second=Read1302(DS1302_SECOND);</p><p>　　Write1302(0x8e,0x00); //寫入允許</p><p>　　Write1302(0x80,Second&0x7f);</p><p>　　Write1302(0x8E,0x80); //禁止寫入</p&

119、gt;<p><b>　　done=0;</b></p><p>　　break; //count=7,開啟中斷,標(biāo)志位置0并退出</p><p>　　default:break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b>&l

120、t;/p><p>　　void show_time() //液晶顯示程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DS1302_GetTime(&CurrentTime); //獲取時(shí)鐘芯片的時(shí)間數(shù)據(jù)</p><p>　　TimeToStr(&CurrentTime);

121、//時(shí)間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換液晶字符</p><p>　　DateToStr(&CurrentTime); //日期數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換液晶字符</p><p>　　GotoXY(0,1);</p><p>　　Print(CurrentTime.TimeString); //顯示時(shí)間</p><p>　　GotoXY(0,0);</p&g

122、t;<p>　　Print(CurrentTime.DateString); //顯示日期</p><p>　　GotoXY(15,0);</p><p>　　Print(week_value); //顯示星期</p><p>　　GotoXY(11,0);</p><p>　　Print("W

123、eek"); //在液晶上顯示 字母 week</p><p>　　Delay1ms(400); //掃描延時(shí)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b&g

124、t;</p><p>　　flag=1; //時(shí)鐘停止標(biāo)志</p><p>　　LCD_Initial(); //液晶初始化</p><p>　　Initial_DS1302(); //時(shí)鐘芯片初始化</p><p>　　up_flag=0;</p><p>　　down_flag=0;<

125、;/p><p>　　done=0; //進(jìn)入默認(rèn)液晶顯示</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　while(done==1)</p><p>　　keydone(); //

126、進(jìn)入調(diào)整模式</p><p>　　while(done==0)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　show_time(); //液晶顯示數(shù)據(jù)</p><p>　　flag=0; </p><p>　　Se

127、tkey(); //掃描各功能鍵</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　LCD頭文件：</b></p><p>　

128、　#ifndef LCD_CHAR_1602_2005_4_9</p><p>　　#define LCD_CHAR_1602_2005_4_9</p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　/***********1602液晶顯示部分子程序****************/</p><p>