電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與制作設(shè)計(jì)

1、 天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院課課 程程 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)課題名稱課題名稱 電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與制作電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與制作 班班 級(jí)級(jí) 通信通信 s11-1 班班 專專 業(yè)業(yè) 通信技術(shù)通信技術(shù) 所所 在在 系系 電子技術(shù)系電子技術(shù)系 2電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與制作電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與制作摘要摘要 單片機(jī)就是微控制器，是面向應(yīng)用對(duì)象設(shè)計(jì)、突出控制功能的芯片。單片機(jī)接上晶振、復(fù)位電路和相應(yīng)的接口電路，裝載軟件后就可以構(gòu)成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。將它嵌入到形形色色的應(yīng)用系統(tǒng)中，就構(gòu)成了眾多產(chǎn)品、設(shè)備的智能化核心。本設(shè)計(jì)就是應(yīng)用單片機(jī)強(qiáng)大的控制功能制作而成的電子萬(wàn)年歷關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；時(shí)鐘電路；動(dòng)態(tài)掃描；關(guān)

2、鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；時(shí)鐘電路；動(dòng)態(tài)掃描；目錄目錄3一、設(shè)計(jì)要求與方案論證一、設(shè)計(jì)要求與方案論證 .6 61.設(shè)計(jì)要求：.62.系統(tǒng)基本方案選擇:.7（1）單片機(jī)芯片的選擇方案和論證：.7（2） 顯示模塊選擇方案和論證：.7(3) 顯示器的結(jié)構(gòu).83.鍵盤模塊的選擇:.84.方案論證:.9（1）技術(shù)可行性:.9二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .9 91. 電路設(shè)計(jì)框圖：.92.系統(tǒng)硬件概述：.10(1)控制模塊.10(2)結(jié)構(gòu).103.腳定義及功能.10(1)源及時(shí)鐘引腳.10(2）控制引腳.10(3）i/o 口引腳 .113片外總線結(jié)構(gòu).114.要單元電路的設(shè)計(jì):.11（1）控制模

3、塊的設(shè)計(jì)：.114（2）模塊器件.12（3）電路模塊的設(shè)計(jì).14（4）電路原理及說(shuō)明.15(5)數(shù)據(jù)的輸出與輸入（i/o）.16(6) ds1302 的寄存器 .165. 顯示模塊的設(shè)計(jì).17三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .18181. 程序流程框圖:.182. 子程序的設(shè)計(jì)：.21(1) 鍵盤子程序的實(shí)現(xiàn):.21(2).讀寫 ds1302 子程序.213.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)：.234系統(tǒng)硬件 proteus 仿真原理圖:.245主要單元電路的設(shè)計(jì)：.24（1）顯示 4.1 顯示部分設(shè)計(jì) .24（2）鍵盤接口：.25（3）按鍵開關(guān)去抖動(dòng)問(wèn)題：.25（4）查詢式按鍵及其接口：.26（5）矩

4、陣式鍵盤及其接口.26（6）鍵盤掃描控制方式：.26四、測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)果四、測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)果 .272751. 測(cè)試結(jié)果分析.27（1）在測(cè)試中遇到 ledlcd16824 不顯示.27（2）按鍵調(diào)整時(shí),不是按單位遞增和遞減.28五、系統(tǒng)評(píng)價(jià)五、系統(tǒng)評(píng)價(jià) .2828六、系統(tǒng)程序清單六、系統(tǒng)程序清單 .2828七、謝辭七、謝辭 .3131八、參考文獻(xiàn)八、參考文獻(xiàn) .3131緒論緒論隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，對(duì)時(shí)間的要求越來(lái)越高，精準(zhǔn)數(shù)字計(jì)時(shí)的消費(fèi)需求也是越來(lái)越多。二十一世紀(jì)的今天，最具代表性的計(jì)時(shí)產(chǎn)品就是電子時(shí)鐘，它是近代世界鐘表業(yè)界6的第三次革命。第一次是擺和擺輪游絲的發(fā)明，

5、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。第二次革命是石英晶體振蕩器的應(yīng)用，發(fā)明了走時(shí)精度更高的石英電子鐘表，使鐘表的走時(shí)月差從分級(jí)縮小到秒級(jí)。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，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，直觀明了，并增加了全自動(dòng)日期、星期的顯示功能，它更符合消費(fèi)者的生活需求！因此，電子時(shí)鐘的出現(xiàn)帶來(lái)了鐘表計(jì)時(shí)業(yè)界跨躍性的進(jìn)步本設(shè)計(jì)采用的是 at89s52 單片機(jī)，該單片機(jī)采用的 mcu51 內(nèi)核，因此具有很好的兼容性，內(nèi)部帶有 8kb 的

6、 rom，能夠存儲(chǔ)大量的程序，最突出特點(diǎn)是具有 isp 在系統(tǒng)燒寫功能，使得燒寫程序更加方便。計(jì)時(shí)芯片采用 dallas 公司的涓細(xì)充電時(shí)鐘芯片 ds1302，該芯片通過(guò)簡(jiǎn)單的串行通信與單片機(jī)進(jìn)行通信，時(shí)鐘/日歷電路能夠?qū)崟r(shí)提供年、月、日、時(shí)分、秒信息，采用雙電源供電，當(dāng)外部電源掉電時(shí)能夠利用后備電池準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)能夠更加牢固的掌握單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)，增強(qiáng)動(dòng)手能力、硬件設(shè)計(jì)能力以及軟件設(shè)計(jì)能力。一、設(shè)計(jì)要求與方案論證一、設(shè)計(jì)要求與方案論證1.設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：本電子時(shí)鐘能動(dòng)態(tài)顯示分鐘、秒。2.系統(tǒng)基本方案選擇系統(tǒng)基本方案選擇:（1）單片機(jī)芯片的選擇方案和論證）單片機(jī)芯片的選擇方案和論證

7、：方案一: 采用 89c51 芯片作為硬件核心，采用 flash rom，內(nèi)部具有 4kb rom 存儲(chǔ)空間,能于3v 的超低壓工作,而且與 mcs-51 系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備 isp 在線編程技術(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苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。方案二: 采用 at89s52,片內(nèi) rom 全都采用 flash rom；能以 3v 的超底壓工作；同時(shí)也與 mcs-51 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 89c51 的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路

8、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苄枰獰氤绦驎r(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。所以選擇采用 at89s52 作為主控制系統(tǒng).方案三：7ds1302 是美國(guó) dallas 公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加 31 字節(jié)靜態(tài) ram，采用 spi 三線接口與 cpu 進(jìn)行通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和 ram 數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小與 31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá) 2.55.5v。采用雙電源供電（主電源和備用電源） ，可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充

9、電的能力。利用單片機(jī)強(qiáng)大的控制功能就可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)的功能，而且消耗的系統(tǒng)資源少，程序簡(jiǎn)單。（2） 顯示模塊選擇方案和論證：顯示模塊選擇方案和論證：方案一： 采用 led 液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣,清晰可見,但是價(jià)格昂貴,需要的接口線多,所以在此設(shè)計(jì)中不采用 led 液晶顯示屏.方案二： 采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi),且價(jià)格也相對(duì)較高,所以也不用此種作為顯示.方案三：采用 led 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描,led 數(shù)碼管價(jià)格適中,對(duì)于顯示數(shù)字最合適,而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接

10、時(shí),占用的單片機(jī)口線少。 led 顯示數(shù)碼管常見的 led 顯示具有清晰明亮的特點(diǎn)。是顯示接口也是絕大多數(shù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)必備的部件之一。發(fā)光二極管組成的顯示器是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中最常用的廉價(jià)輸出設(shè)備。它由若干個(gè)發(fā)光二極管按一定的規(guī)律排列而成。當(dāng)某一個(gè)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一筆畫被點(diǎn)亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯出各種字符。所以采用了 led 數(shù)碼管作為顯示。(3) 顯示器的結(jié)構(gòu)顯示器的結(jié)構(gòu)常用的 7 段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖所示，發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極顯示器，陰極連在一起的成為共陰顯示器。1 位顯示器由 8 個(gè)發(fā)光二極管組成，其中 7 個(gè)發(fā)光二極管 ag 控制 7 個(gè)筆畫

11、的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，這種筆畫的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的形狀有些失真，但失控簡(jiǎn)單，使用方便。83.鍵盤模塊的選擇鍵盤模塊的選擇: :在對(duì)日期和時(shí)間進(jìn)行切換，對(duì)日期和時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)校準(zhǔn)過(guò)程 中，系統(tǒng)需要產(chǎn)生激勵(lì)電流，因此需要用按鍵。 方案一：使用獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤是指直接用 i/o 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 方案二：使用矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤是由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上，行線、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單且不增加成本，這種鍵盤適合按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合。 根據(jù)以上的論述，因本系統(tǒng)需要的按鍵不多，日期加

12、1 鍵，月數(shù)加 1 鍵，年數(shù)加 1鍵，分?jǐn)?shù)加 1 鍵，時(shí)數(shù)加 1 鍵，時(shí)間/日期切換鍵，要求簡(jiǎn)單。所以采用方案一獨(dú)立式鍵盤。4.方案論證方案論證: （1）技術(shù)可行性）技術(shù)可行性:隨著國(guó)內(nèi)超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微處理器及其外圍芯片有了迅速的發(fā)展。集成技術(shù)的最新發(fā)展之一是將 cpu 和外圍芯片，如程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、并行 i/o 口、串行 i/o 口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制器及其他控制部件集成在一個(gè)芯片之中，制成單片計(jì)算機(jī)（single-chip microcomputer） 。而近年來(lái)推出的一些高檔單片機(jī)還包括有許多特殊功能單元，如 a/d、d/a 轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器、通信控制器、鎖相環(huán)、

13、dma、浮點(diǎn)運(yùn)算單元、pwm 控制輸出單元、pwm 輸出時(shí)的死區(qū)可編程控制功能等。因此，只要外加一些擴(kuò)展電路及必要的通道接口就可以構(gòu)成各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)流水線控制系統(tǒng)、作為家用電器的主控制器、分布式控制系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)或作為其主控制節(jié)點(diǎn)起中繼的作9用、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等。單片機(jī)的出現(xiàn)，并在各技術(shù)領(lǐng)域中得到如此迅猛的發(fā)展，與單片機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)所形成的下述特點(diǎn)有關(guān)：?jiǎn)纹瑱C(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。這些可靠性的獲得除了依靠單片機(jī)芯片本身的高可靠性以及應(yīng)用有最少的聯(lián)接外，還可以方便地采用軟、硬件技術(shù)。系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)有較高的

14、軟、硬件利用系數(shù)。由于構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，相當(dāng)多的測(cè)、控功能由軟件實(shí)現(xiàn)，故具有柔性特征，不須改變硬件系統(tǒng)就能適當(dāng)?shù)馗淖兿到y(tǒng)功能。有優(yōu)異的性能、價(jià)格比。綜上各方案所述,對(duì)此次作品的方案選定: 采用 c52 作為主控制系統(tǒng); led 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描作為顯示。二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1. 電路設(shè)計(jì)框圖：電路設(shè)計(jì)框圖： 2.系統(tǒng)硬件概述：系統(tǒng)硬件概述：(1)控制模塊控制模塊at89s52 單片機(jī)為 40 引腳雙列直插芯片,有四個(gè) i/o 口 p0,p1,p2,p3, mcs-51 單片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 i/o 口（p0、p1、p2、p3），每一條 i/o 線

15、都能獨(dú)立地作輸出或輸入。如圖所示。(2)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)按功能分為 8 部分：cup，程序存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，時(shí)鐘電路，串行口，并行 i/oat89c52主控制模 塊時(shí)鐘模塊led 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示模塊鍵盤模塊10口，中斷系統(tǒng)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器。3.腳定義及功能腳定義及功能(1)源及時(shí)鐘引腳源及時(shí)鐘引腳vcc：接+5v 電源vss：接地xtal1 和 xtal2：時(shí)鐘引腳，外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此兩引腳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)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。(2）控制引腳）控制引腳rst/vpq：rst 是復(fù)位信號(hào)輸入端，vpd 是備用電源輸入端。當(dāng) rst 輸入端保持

16、2 個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)，單片機(jī)完成復(fù)位初始化操作。當(dāng)主電源 vcc 發(fā)生故障而突然下降到一定低電壓或斷電時(shí)，第 2 功能 vpd 將為片內(nèi)ram 提供電源以保護(hù)片內(nèi) ram 中的信息不丟失。ale/prog：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。在存取外存儲(chǔ)器時(shí)，用于鎖存低 8 位地址信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)正常工作后，ale 端就周期性地以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 固定頻率向外輸出正脈沖信號(hào)。此引腳的第 2 功能 prog 是對(duì)片內(nèi)帶有 4k 字節(jié) eprom 的 8751 固外程序時(shí)，作為編程脈沖輸入端。psen：程序存儲(chǔ)器允許輸出端。當(dāng)片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平有效。cpu從外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，p

17、sen 信號(hào)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生負(fù)脈沖，作為外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。ea/vpp：程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端。當(dāng) ea 為高電平時(shí)，cpu 執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，但當(dāng) pc 中的值超過(guò) 0fffh 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令；當(dāng) ea 為低電平時(shí)，cpu 只執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。(3）i/o 口引腳口引腳p0.0p0.7:p0 口 8 位雙向 i/o 口；p1.0p1.7:p1 口 8 位準(zhǔn)雙向 i/o 口；p2.0p2.7:p2 口 8 位準(zhǔn)雙向 i/o 口；p3.0p3.7:p3 口 8 位準(zhǔn)雙向 i/o 口。3片外總線結(jié)構(gòu)片外總線結(jié)構(gòu)分為三部分：數(shù)據(jù)總線 data bus(db）,地

18、址總線 address bus (ab）,控制總線 control bus(cb).本電路是由 at89c52 單片機(jī)為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在 3v 超低壓工作；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11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2.5v5.5v。采用三線接口與 cpu 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(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?？僧a(chǎn)生年、月、日、周日、時(shí)、分、秒，具有使用壽命長(zhǎng)，精度高和低功耗

19、等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能；溫度的采集由 ds18b20 構(gòu)成；顯示部份由 4 個(gè)數(shù)碼管，74ls138、74ls47 譯碼器構(gòu)成。使用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式對(duì)數(shù)字的顯示。4. 單元電路的設(shè)計(jì)單元電路的設(shè)計(jì):（1）控制模塊的設(shè)計(jì)：）控制模塊的設(shè)計(jì)： 單片機(jī)原理單片機(jī)原理單片機(jī)就是簡(jiǎn)化的微型計(jì)算機(jī)。cpu 中本身自帶存儲(chǔ)器 rom 和 ram。cpu 片內(nèi)也有總線。ic（集成電路）技術(shù)是將電路通過(guò)特殊工藝做在一塊硅基片上封裝成芯片，比如cpu，片外存儲(chǔ)器等等。 將單片機(jī) cpu（比如 51 系列），晶振，存儲(chǔ)器，地址鎖存器，邏輯門，七段譯碼器（顯示器），按鈕（類似鍵盤），擴(kuò)展芯片，接口等通過(guò) p

20、cb 工藝（比如 smt 貼片，或者插裝）做在環(huán)氧樹脂板上。這樣才是一個(gè)完整的單片（做在一塊 pcb 板上）的微型計(jì)算機(jī)。 at89s52 單片機(jī)為 40 引腳雙列直插芯片,有四個(gè) i/o 口 p0,p1,p2,p3, mcs-51 單片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 i/o 口（p0、p1、p2、p3） ，每一條 i/o 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如下圖所示,18 引腳和 19 引腳接時(shí)鐘電路,xtal1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,xtal2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出.第 9 引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻

21、及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路,20 引腳為接地端,40 引腳為電源端. 如圖-1 所示12圖-1 主控制系統(tǒng)（1）一個(gè) 8 位的微處理器(cpu)（2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ram(128b/256b)（3）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 rom/eprom(4kb/8kb)（4）4 個(gè) 8 位并行 i/o 拉口 p0-p3,每個(gè)口既可以作輸入也可以作輸出（5）2 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（6）5 個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)（7）1 個(gè)全雙工的串行 i/o 接口（8）片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器（2）模塊器件）模塊器件 74ls16474ls164它是個(gè)串入并出的 8 位移位寄存器，它常用于單片機(jī)系統(tǒng)中，下面結(jié)束一下這個(gè)元件的基本知識(shí)：

22、74ls164 引腳圖1374ls164_內(nèi)部功能圖74ls164_邏輯符合表串行輸入帶鎖存 時(shí)鐘輸入,串行輸入帶緩沖 異步清除 最高時(shí)鐘頻率可高達(dá) 36mhz 功耗：10mw/bit 74 系列工作溫度： 0c to 70c vcc 最高電壓：7v 輸入最高電壓：7v 高電平：0.4ma 低電平：8ma（3）電路模塊的設(shè)計(jì)）電路模塊的設(shè)計(jì)圖-2 示出 ds1302 的引腳排列，其中 vcc1 為后備電源，vcc2 為主電源。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+0.2v 時(shí)，vcc2 給 ds

23、1302 供電。當(dāng) vcc2 小于 vcc1 時(shí)，ds1302由 vcc1 供電。x1 和 x2 是振蕩源，外接 32.khz 晶振。rst 是復(fù)位/片選線，通過(guò)把 rst 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。rst 輸入有兩種功能：首先，rst 接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，rst 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) rst 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 rsts 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，i/o 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電動(dòng)行時(shí)，在 vcc 大于等于 2.5v 之前，rst 必須保持低電平。中有在 s

24、clk 為低電平時(shí)，才能將 rst置為高電平，i/o 為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向） 。sclk 始終是輸入端。14 圖-2 ds1302 的引腳圖（4）電路原理及說(shuō)明）電路原理及說(shuō)明時(shí)鐘芯片時(shí)鐘芯片 ds1302ds1302 的工作原理：的工作原理：ds1302 在每次進(jìn)行讀、寫程序前都必須初始化，先把 sclk 端置 “0” ，接著把 rst端置“1” ，最后才給予 sclk 脈沖；讀/寫時(shí)序如下圖 4 所示。圖 5 為 ds1302 的控制字，此控制字的位 7 必須置 1，若為 0 則不能把對(duì) ds1302 進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。對(duì)于位 6，若對(duì)程序進(jìn)行讀/寫時(shí) ram=1，對(duì)時(shí)間進(jìn)行讀/寫時(shí)，ck=

25、0。位 1 至位 5 指操作單元的地址。位 0是讀/寫操作位，進(jìn)行讀操作時(shí)，該位為 1；該位為 0 則表示進(jìn)行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。表 6 為 ds1302 的日歷、時(shí)間寄存器內(nèi)容：“ch”是時(shí)鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為 1 時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，ds1302 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為 0時(shí)，時(shí)鐘開始運(yùn)行。 “wp”是寫保護(hù)位，在任何的對(duì)時(shí)鐘和 ram 的寫操作之前，wp 必須為 0。當(dāng)“wp”為 1 時(shí)，寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作。 ds1302ds1302 的控制字節(jié)：的控制字節(jié)：15ds1302 的控制字如表-1 所示。控制字節(jié)的高有效位（位 7）必須是邏輯

26、1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 ds1302 中，位 6 如果 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)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。( (5)數(shù)據(jù)的輸出與輸入（數(shù)據(jù)的輸出與輸入（i/o）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 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位到高位 7。如下圖-4 所示圖-4 ds1302 讀

27、/寫時(shí)序圖(6) ds1302 的寄存器的寄存器：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表-1。16表-1 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 c0hfdh，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

28、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)。 5. 顯示模塊的設(shè)計(jì)顯示模塊的設(shè)計(jì)如圖5 所示，采用動(dòng)態(tài)掃描顯示，由個(gè)數(shù)碼管，3-8 譯碼器 74ls138 接 1k 限流電阻,再接 8550 三極管接到共陽(yáng)數(shù)碼管的 com 端作為選通位碼,每位選擇相應(yīng)的列。74ls47 接 240 限流電阻,再接共行的 led 數(shù)碼管的斷碼。圖-5 led 動(dòng)態(tài)掃描顯示17三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)1. 程序流程框圖程序流程框圖:圖-a 主程序流程圖開始初始化讀、寫時(shí)間分離時(shí)間顯示值顯示子程序農(nóng)歷自動(dòng)更新子程序日期、時(shí)間修改子

29、程序閏月子程返回定時(shí)鬧鈴子程序18圖-b 計(jì)算陽(yáng)歷程序流程圖19圖-c 時(shí)間調(diào)整程序流程圖202. 子程序的設(shè)計(jì)：子程序的設(shè)計(jì)：(1)(1) 鍵盤子程序的實(shí)現(xiàn)鍵盤子程序的實(shí)現(xiàn):鍵盤示意圖如圖所示 圖21 按鍵示意圖主要函數(shù)模塊(c語(yǔ)言):函 數(shù) 名: void key_count()功能描述:設(shè)置狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù),根據(jù)變量count的不同值,對(duì)應(yīng)不同的設(shè)置狀態(tài)按下設(shè)置鍵，自動(dòng)切換設(shè)置位函 數(shù) 名: void key_out()功能描述:跳出設(shè)置模式函 數(shù) 名: uchar key_up(int temp,int max,int min)功能描述: 按鍵加函數(shù)，在最大值與最小值之間變化函 數(shù) 名:

30、uchar key_down(int temp,int max,int min)功能描述: 按鍵減函數(shù)，在最大值與最小值之間變化函 數(shù) 名:void set_year(); void set_month(); void set_day(); void set_hour();void set_minute(); (2).讀寫讀寫 ds1302 子程序子程序 clr sclk nop setb rst nop mov a,32h mov r4,#8write1: rrc a ;送地址給1302 nop nop clr sclk nop nop nop mov io,c nop nop nop se

31、tb sclk nop nop djnz r4,write1 clr sclk nop mov a,31h21 mov r4,#8write2: rrc a nop ;送數(shù)據(jù)給1302 clr sclk nop nop mov io,c nop nop nop setb sclk nop nop djnz r4,write2 clr rst ret;讀 1302 程序read: clr sclk nop nop setb rst nop mov a,32h mov r4,#8read1: rrc a ;送地址給1302 nop mov io,c nop nop nop setb sclk no

32、p nop nop clr sclk nop nop djnz r4,read1 mov r4,#8read2: clr sclk nop ;從 1302 中讀出數(shù)據(jù) nop nop mov c,io nop nop nop nop nop rrc a nop nop nop nop setb sclk nop djnz r4,read2 mov 31h,a clr rst ret3.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)：系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)硬件電路圖如下本設(shè)計(jì)硬件電路圖如下234系統(tǒng)硬件系統(tǒng)硬件 proteus 仿真原理圖仿真原理圖:5主要單元電路的設(shè)計(jì)：主要單元電路的設(shè)計(jì)：（1）顯示）顯示 4.1 顯示部

33、分設(shè)計(jì)顯示部分設(shè)計(jì)基本顯示原理：時(shí)鐘開始顯示為 0 時(shí) 0 分 0 秒，也就是數(shù)碼管顯示 000000，然后每秒秒位加 1 ，到 9 后，10 秒位加 1，秒位回 0。10 秒位到 5 后，即 59 秒 ，分鐘加1，10 秒位回 0。依次類推，時(shí)鐘最大的顯示值為 23 小時(shí) 59 分 59 秒。這里只要確定了1 秒的定時(shí)時(shí)間， 其他位均以此為基準(zhǔn)往上累加。 同時(shí)時(shí)鐘達(dá)到最大值的時(shí)候天數(shù)也增加一位，知道顯示了 7 后再變?yōu)?1，同時(shí)陰歷和陽(yáng)歷的天數(shù)也加 1，根據(jù)不同的月份顯示24的天數(shù)陽(yáng)歷有 28，29，30，31 天，陰歷就要經(jīng)過(guò)計(jì)算得到，到了 12 個(gè)月后，年數(shù)自動(dòng)增加 1，以此類推，顯示萬(wàn)

34、年歷的現(xiàn)實(shí)。另外，連接方式總電路圖上可以看到，這里就不做說(shuō)明了，下圖為顯示部分的電路圖。顯示部分電路圖電路：顯示部分采用普通的共陽(yáng)數(shù)碼管顯示，采用動(dòng)態(tài)掃描，以減少硬件電路。采用動(dòng)態(tài)掃描，顯示時(shí)采用串行口輸出段碼。（2）鍵盤接口：）鍵盤接口：鍵盤在單片機(jī)系統(tǒng)中是一個(gè)很重要的部件。為了輸入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都要用到鍵盤，鍵盤是人工干預(yù)計(jì)算機(jī)的主要手段（3）按鍵開關(guān)去抖動(dòng)問(wèn)題：）按鍵開關(guān)去抖動(dòng)問(wèn)題：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

35、鍵按下和斷開時(shí)，觸點(diǎn)在閉合和斷開瞬間還會(huì)接觸不穩(wěn)定，引起 a 點(diǎn)電平不穩(wěn)定，如圖 2-11b 所示，鍵盤的抖動(dòng)時(shí)間一般為 510ms，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。圖 2.3 鍵操作和鍵抖動(dòng)25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(cè)到按鍵按下后，執(zhí)行一段延時(shí) 510ms 讓前延抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)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(cè)到按鍵釋放后，也要給510ms 的延時(shí)，待后延抖動(dòng)消失后才轉(zhuǎn)入該鍵處理程序。（4）查詢式按鍵

36、及其接口：）查詢式按鍵及其接口：盤與 cpu 的連接方式可以分為查詢按鍵和矩陣式鍵盤。查詢式按鍵是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵占用一根 i/o 口線，每根 i/o 口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他 i/o 口線上按鍵的工作狀態(tài)。查詢式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 i/o 口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，i/o 口線浪費(fèi)較大，且電路結(jié)構(gòu)顯得繁雜。故這種形式適用于按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合。（5）矩陣式鍵盤及其接口）矩陣式鍵盤及其接口矩陣式鍵盤又稱行列式鍵盤，有 n 個(gè)行線和 m 個(gè)列線，經(jīng)限流電阻接+5v 電源上，按鍵跨接在行線和列線上，nm 行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 mn 個(gè)按鍵，組成一個(gè)鍵盤。與

37、獨(dú)立式按鍵相比，mn 個(gè)按鍵只占用 m+n 根 i/o 口線，因此適用于按鍵較多的場(chǎng)合。當(dāng)無(wú)鍵閉合時(shí)，相應(yīng)的 i/o 之間開路。當(dāng)有鍵閉合時(shí)，與閉合鍵相連接的兩條 i/o口線之間短路。判斷有無(wú)鍵按下的方法是：第一步，置列線相關(guān) i/o 口為輸入態(tài)，從行線相對(duì)應(yīng)的 i/o 口輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。第二步，置行線相關(guān) i/o 口輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。綜合一二兩步的結(jié)果，可確定按鍵編號(hào)。但是鍵閉合一次只能進(jìn)行一次鍵功能操作，因此須等待近按鍵釋放后，再進(jìn)行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會(huì)連續(xù)多次進(jìn)行同樣的鍵操作。

38、（6）鍵盤掃描控制方式：）鍵盤掃描控制方式：在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)鍵盤的處理工作僅是 cpu 工作內(nèi)容的一部分，cpu 還要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示和其他輸入輸出操作，因此鍵盤處理工作既不能占用 cpu 太多時(shí)間，又需要 cpu 對(duì)鍵盤操作及時(shí)作出響應(yīng)。cpu 對(duì)鍵盤處理控制的工作方式有以下幾種： 程序控制掃描方式程序控制掃描方式是在 cpu 工作空余，調(diào)用鍵盤掃描子程序，響應(yīng)鍵輸入信號(hào)要求。 定時(shí)控制掃描方式26定時(shí)控制掃描方式是利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器每隔一段時(shí)間產(chǎn)生定時(shí)中斷，cpu 響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，并在有鍵閉合時(shí)轉(zhuǎn)入該鍵的功能子程序。 中斷控制掃描方式中斷控制掃描方式是利用外部中斷源，響應(yīng)輸

39、入信號(hào)。當(dāng)無(wú)按鍵按下時(shí)，cpu 執(zhí)行正常工作程序。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，cpu 立即產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)子程序中掃描鍵盤，判斷是哪一個(gè)鍵被按下，然后執(zhí)行該鍵的功能子程序。這種控制方式克服了前兩種控制方式可能產(chǎn)生的空掃描和不能及時(shí)響應(yīng)鍵輸入的缺點(diǎn)，既能及時(shí)處理鍵輸入，又能提高 cpu運(yùn)行效率，但要占用一個(gè)寶貴的中斷資源。圖即工作于中斷方式的矩陣式鍵盤接口電路。在初始化時(shí) p1.4p1.7 置輸出 0，p1.0p1.3 置為輸入態(tài)，p1.0p1.3 分別接至與門各輸入端。當(dāng)有鍵閉合時(shí)=0，cpu 中斷后，在中斷服務(wù)子程序中，再完成鍵識(shí)別和鍵功into能處理。圖 5.2.3 工作于中斷方式的矩陣式鍵盤接口

40、電路四、測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)果四、測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)果1. 測(cè)試結(jié)果分析測(cè)試結(jié)果分析（1）在測(cè)試中遇到）在測(cè)試中遇到 ledlcd16824 不顯示不顯示分析:首先使用試測(cè)儀對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試,觀察是否存在漏焊,虛焊,或者元件損壞。再接著研究程序的時(shí)序圖是否正確。最后發(fā)現(xiàn)程序時(shí)序方面出了點(diǎn)小錯(cuò)。修改后就把問(wèn)題解決了。27（2）按鍵調(diào)整時(shí)）按鍵調(diào)整時(shí),不是按單位遞增和遞減不是按單位遞增和遞減分析:在鍵盤程序中,按鍵一次,向芯片寫入一個(gè)新的數(shù)字,在寫入數(shù)字后必須有一定延時(shí)才再寫入另一個(gè)數(shù)字。五、系統(tǒng)評(píng)價(jià)五、系統(tǒng)評(píng)價(jià)該設(shè)計(jì)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)，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-52 c 語(yǔ)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(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)，而由于 atmel 公司的 at89c52 單片機(jī)是低功耗的具有 4kb 在線可編程 flash 存儲(chǔ)器的單片機(jī)。它與通用 80c52 系列單片機(jī)的指令第和引腳兼容。片內(nèi)的flash 集成在一個(gè)芯片上，形成了功