王仲夏+馬甲甲+馬萬(wàn)國(guó)

摘要：本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，使用專門(mén)的時(shí)鐘芯片DS1302在數(shù)碼管上顯示的數(shù)字電子鐘，并能通過(guò)獨(dú)立按鍵對(duì)其進(jìn)行調(diào)時(shí)，該電子產(chǎn)品用途廣泛，如單位會(huì)議室、門(mén)衛(wèi)等場(chǎng)所。在電子產(chǎn)品盛行的今天，特別是用單片機(jī)作為處理器的民用電器產(chǎn)品具有性能優(yōu)越、可靠性好、性價(jià)比高的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)碼管；單片機(jī)；智能；DS1302

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）34-0264-03

Abstract： STC89C52 single-chip microcomputer as the core， this system USES special clock chip DS1302 in digital tube display digital electronic clock， and can through the button to adjust their own， the electronic products are widely used， such as conference room， the guard etc. In the age of the electronic products， especially with single-chip microcomputer as the processor's civil electrical appliance products with superior performance， good reliability， high cost performance.

Key words： Digital tube； single chip microcomputer； intelligent； DS1302

電子時(shí)鐘已成為人們生活中的必需品，廣泛用于家庭、車(chē)站、會(huì)議室等場(chǎng)所，數(shù)字化的時(shí)鐘給人們的生活帶來(lái)了極大的便利，并且可以在時(shí)鐘原有的功能上進(jìn)行擴(kuò)展，如定時(shí)報(bào)警、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種電氣的定時(shí)啟動(dòng)，因此對(duì)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)是具有實(shí)際意義的。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

1.1 時(shí)鐘系統(tǒng)方框圖

根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，初步確定該系統(tǒng)由主控模塊（STC89C52單片機(jī)）、時(shí)鐘模塊（DS1302）、按鍵模塊、顯示模塊（數(shù)碼管）共4個(gè)模塊組成。系統(tǒng)方框圖如圖1所示。

1.2 時(shí)鐘系統(tǒng)工作原理

DS1302與主控模塊（STC89C52單片機(jī)）的連接簡(jiǎn)單，將引腳I/O、SCLK、RST與單片機(jī)的I/O口連接即可，將DS1302中的數(shù)據(jù)讀取到單片機(jī)中，單片機(jī)將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。通過(guò)加入的三個(gè)獨(dú)立按鍵，可進(jìn)一步對(duì)時(shí)間進(jìn)行修改，三個(gè)按鍵分別是菜單、+、-，例如第一次按下菜單鍵時(shí)選中分（此時(shí)‘分閃爍），此時(shí)可以通過(guò)按下+鍵來(lái)增加分，按下-鍵來(lái)減少分；當(dāng)?shù)诙伟聪虏藛捂I時(shí)選中時(shí)（此時(shí)‘時(shí)閃爍）此時(shí)可以通過(guò)按下+鍵或-鍵可以增加或者減少時(shí)；當(dāng)?shù)谌伟聪虏藛捂I后，修改后的時(shí)間數(shù)據(jù)寫(xiě)入DS1302時(shí)鐘芯片并通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

2 硬件電路元件

2.1 主控單元

STC89CC52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能的八位微控制器，內(nèi)部具有8K用戶應(yīng)用程序空間。STC89C52沿用了經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，并在其基礎(chǔ)上做出了改進(jìn)，使芯片具有一些傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。內(nèi)置4KB的EEPROM，復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4 路外部中斷，中斷觸發(fā)方式有下降沿觸發(fā)和低電平觸發(fā)兩種，看門(mén)狗定時(shí)器，全雙工串行口。另外STC89C52有空閑模式、掉電保護(hù)兩種可供選擇的節(jié)電模式，空閑模式下，CPU停止工作，但RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷等工作不會(huì)受到影響。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，直到下一次單片機(jī)工作時(shí)數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，但單片機(jī)會(huì)停止工作，如果讓單片機(jī)繼續(xù)工作，按下復(fù)位鍵即可，在單芯片上，由于STC89C52具有8位的CPU和可編程Flash的優(yōu)點(diǎn)，因此可以為現(xiàn)在大多數(shù)嵌入式控制系統(tǒng)提供更多可選擇的解決方案。

2.2 時(shí)鐘芯片

DS1302是一個(gè)內(nèi)部帶有RAM的時(shí)鐘芯片，并且有兩個(gè)電源引腳（主電源，后備電源），這使DS1302芯片即使在沒(méi)有主電源的情況下，仍然能夠長(zhǎng)時(shí)間的保證時(shí)間的準(zhǔn)確性，DS1302芯片通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信，其工作電壓為2.5V～5.5V。DS1302具有很全的計(jì)時(shí)功能。例如DS1302芯片具有可自動(dòng)調(diào)整每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)的功能，這使其更加智能化，該芯片還提供秒、分、時(shí)、日、月、年的信息，時(shí)鐘可通過(guò)AM/PM 指示決定采用24 或12 小時(shí)制，本次系統(tǒng)只采用了時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)功能。

2.2.1 DS1302與單片機(jī)之間的通信

DS1302 與單片機(jī)之間通過(guò)三個(gè)引腳（RST、I/O、SCLK）進(jìn)行通信，它們之間采用同步串行通信的方式通信。

2.2.2 DS1302的優(yōu)點(diǎn)

DS1302有兩個(gè)電源引腳，分別為后備電源（VCC1）、主電源（VCC2），該芯片在不同的供電系統(tǒng)中供電方式也會(huì)發(fā)生改變，在單電源與電池供電的系統(tǒng)中由VCC1提供低電源，在雙電源系統(tǒng)中由VCC2提供主電源。時(shí)鐘芯片的供電模式取決于VCC1和VCC2的大小，當(dāng)VCC2大于VCC1時(shí)，由VCC2給芯片供電；反之，由VCC1給芯片供電。因此在斷電情況下，DS1302以VCC1備用電源進(jìn)行其內(nèi)部供電以保證下次開(kāi)啟時(shí)時(shí)間不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。對(duì)于連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，采用具有良好特性的DS1302作為記錄測(cè)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄時(shí)，可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的工作效率。而且由于其軟硬件設(shè)計(jì)也非常簡(jiǎn)單，因此對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的測(cè)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

2.2.3 DS1302引腳功能

VCC1：備用電源；

VCC2：主電源；

SCLK：時(shí)鐘引腳，數(shù)據(jù)的輸入與輸出受其控制

I/O：數(shù)據(jù)傳輸接口；

X1和X2是振蕩源，外接32.768KHZ晶振。

引腳圖如圖3所示。

2.3 顯示模塊

此系統(tǒng)選用的是四位一體的共陰極數(shù)碼管，其內(nèi)部已連接好，引腳（正面向上）從左到右順序依次為1、a、f、2、3、b、dp（+）、dp（-），4、g、c、e，其中a、b、c、d、e、f、g、為段引腳，1、2、3、4分別表示4個(gè)數(shù)碼管的位，dp（+）接電源正，dp（-）接單片機(jī)I/O口。

2.4 按鍵電路

本系統(tǒng)共采用3個(gè)獨(dú)立按鍵，分別與單片機(jī)的P3.5、P3.6、P3.7口連接，分別是菜單、+、-功能。在調(diào)整時(shí)間時(shí)，可通過(guò)菜單鍵、+、-鍵對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)整的過(guò)程中，數(shù)碼管對(duì)應(yīng)顯示的調(diào)節(jié)項(xiàng)會(huì)閃爍，分別對(duì)時(shí)、分進(jìn)行設(shè)置。按鍵電路與單片機(jī)的連接可參考圖2。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)程序流程圖

系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示，程序執(zhí)行時(shí)先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，再判斷菜單鍵是否按下，當(dāng)菜單鍵按下時(shí)進(jìn)入時(shí)間修改模式，設(shè)置完成后把修改后的數(shù)據(jù)寫(xiě)入DS1302時(shí)鐘芯片并通過(guò)數(shù)碼管顯示。若無(wú)按鍵按下則讀取時(shí)間數(shù)據(jù)送入數(shù)碼管顯示。

3.2 DS1302程序流程圖

DS1302時(shí)鐘程序流程圖如圖5所示，芯片工作時(shí)，會(huì)進(jìn)入初始化程序，芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)會(huì)在出現(xiàn)中斷信號(hào)時(shí)被送入單片機(jī)中處理并通過(guò)數(shù)碼管顯示，然后判斷是否按下菜單鍵，若按下，則設(shè)置完成后將數(shù)據(jù)送入時(shí)鐘芯片并顯示，若無(wú)按鍵按下則直接送入EPROM中并顯示。

4 總結(jié)

本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘顯示及時(shí)間調(diào)整的功能，從設(shè)計(jì)前期的查找資料，到后期的動(dòng)手設(shè)計(jì)，焊接實(shí)物等都讓我收獲良多，特別是將一個(gè)系統(tǒng)分成幾部分小的模塊，然后逐步實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，最后把它們組合成一個(gè)系統(tǒng)，這種方法是值得學(xué)習(xí)的。以后，我會(huì)進(jìn)一步提高自己的動(dòng)手能力，豐富自己的知識(shí)。

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