基于DS1302的數(shù)字鐘方案設(shè)計(jì)書

1、 的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)DS1302基于 Design of digital clock based on DS1302 10530221 學(xué)生學(xué)號(hào)： 郭芬芬學(xué)生姓名： 1002 電信專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師：程立敏 2013.4.19 起止日期： 2013.4.1 吉林化工學(xué)院 Jilin Institute of Chemical Technology 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：基于DS1302的數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)目的 1、掌握DS1302時(shí)鐘芯片的硬件電路原理及軟件編程方法，熟悉DS1302時(shí)鐘芯片的性能指標(biāo)和特點(diǎn)； 2、熟悉STC12C5A60S2單片機(jī)的性能特點(diǎn)，并掌握STC12C5A60S2

2、單片機(jī)控制DS1302讀寫時(shí)間、日期的硬件電路組成及軟件編程方法； 3、了解LED顯示及按鍵電路的組成原理，熟悉LED動(dòng)態(tài)顯示原理及實(shí)現(xiàn)方法； 4、了解7805構(gòu)成直流穩(wěn)壓電源的電路組成及工作原理。 三、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（宋體，小四號(hào)字，加黑） 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有顯示日期和時(shí)間的電子數(shù)字鐘，數(shù)字鐘具有以下基本功能： 1、使用6位LED顯示時(shí)間、日期和星期，正常顯示時(shí)、分、秒、星期，使用按鍵可切換顯示年、月、日； 2、具有時(shí)間、日期調(diào)整功能，通過鍵盤可進(jìn)行時(shí)間、日期的調(diào)整； 3、具有鬧鐘功能，使用鍵盤設(shè)定鬧鈴時(shí)間，由蜂鳴器產(chǎn)生鬧鈴； 4、定時(shí)控制功能，使用小型繼電器完成定時(shí)控制功能（發(fā)揮部分）。 四、

3、設(shè)計(jì)時(shí)間及進(jìn)度安排（宋體，小四號(hào)字，加黑） 設(shè)計(jì)時(shí)間共三周（2013.4.1 2013.4.19）,具體安排如下表： 周安排 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 設(shè)計(jì)時(shí)間 13.4.01 第一周 硬件電路設(shè)計(jì)13.4.05 13.4.08 第二周 硬件電路焊接與調(diào)試13.4.12 13.4.15 第三周 編寫課程設(shè)計(jì)說明書，課程設(shè)計(jì)答辯。13.4.19 五、指導(dǎo)教師評(píng)語及學(xué)生成績(jī) 指導(dǎo)教師評(píng)語: 成績(jī) ):簽字(指導(dǎo)教師 摘要本系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)和DS1302配合，實(shí)現(xiàn)LED數(shù)碼管顯示時(shí)間、日期和星期，正常顯示時(shí)、分、秒、星期，使用按鍵可切換顯示年、月、日。系統(tǒng)中還有四個(gè)獨(dú)立式按鍵，用于系統(tǒng)操作與控制

4、，并有一個(gè)直流蜂鳴器，用以產(chǎn)生鬧鈴。DS1302可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的時(shí)、分、秒、星期、日期等信息的保存，使系統(tǒng)在掉電情況下仍然能夠準(zhǔn)確的保存并運(yùn)行時(shí)間信息。利用單片機(jī)的定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間、日期和鬧鐘功能的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞: 單片機(jī)；DS1302；LED數(shù)碼管；蜂鳴器 Abstract The system uses STC89C52 MCU and DS1302 to achieve LED digital tube display time, date and day.LED digital tube displays hours, minutes, seconds, day of the wee

5、k.It will displays day, month,and year while the button is pushed . There are four separate buttons in the system for system operation and control, and a DC buzzer to generate alarms. DS1302 can be used to save much information such as hours,minutes, seconds, day, date, and so on.So that the system

6、can still save and run-time and accurate information in the event of a power loss. The use of single-chip timer, to achieve the design of time, date and alarm clock function. Key words:single-chip。 DS1302。LED digital tube。buzzer 錄目 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 . 第1章 基于DS1302的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)的目的 . 0 第2章 基于DS1302的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)的方案選擇 . 0 2.1

7、設(shè)計(jì)要求 . 0 2.2 各模塊方案選擇 . 0 2.2.1 主控模塊的選擇 . 0 2.2.2 時(shí)鐘芯片的選擇和說明 . 1 2.2.3顯示模塊的選擇 . 1 2.2.4 鍵盤模塊選擇 . 2 2.2.5電源模塊選擇 . 2 2.3 最終選擇方案 . 2 第3章 基于DS1302的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) . 3 3.1 STC89C52單片機(jī) . 3 3.1.1 STC89C52單片機(jī) . 3 3.1.2 STC89C52引腳介紹 . 4 3.2時(shí)鐘芯片DS1302. 5 3.2.1 DS1302簡(jiǎn)介 . 6 3.2.2 DS1302管腳說明 . 6 3.2.3 DS1302讀寫和控制說明

8、. 6 3.2.5 DS1302與STC89C52單片機(jī)接口 . 7 3.3 74HC164芯片 . 8 3.3.1 74HC164簡(jiǎn)介 . 8 3.3.2 74HS164特性 . 8 3.3.3 74HS164在本系統(tǒng)中的應(yīng)用 . 8 3.4 MCU監(jiān)控芯片X25045 . 9 3.4.1 X25045芯片簡(jiǎn)介 . 10 3.4.2 X25045芯片引腳功能 . 10 3.4.3 X25045看門狗電路設(shè)計(jì) . 10 3.5 固定三端穩(wěn)壓芯片L7805 . 11 3.5.1固定三端穩(wěn)壓器簡(jiǎn)介 . 12 3.5.2三端穩(wěn)壓器(78, 79系列)管腳序號(hào)判斷技巧 . 12 2 1. . 固定三端

9、穩(wěn)壓器的分類3.5.33.5.4固定三端穩(wěn)壓器的使用 . 12 3.5.5三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓原理 . 13 3.6 按鍵電路 . 13 3.7 LED數(shù)碼管 . 14 3.7.1 LED發(fā)光原理 . 14 3.7.2 LED顯示的設(shè)計(jì) . 14 3.8 蜂鳴器 . 14 第四章 基于DS1302數(shù)字鐘設(shè)計(jì)軟件調(diào)試 . 15 4.1 KeiuVision3軟件使用 . 15 4.2 主程序 . 15 4.3 中斷子程序 . 16 4.4 DS1302子程序 . 17 第5章 結(jié)論 . 17 附錄一 . 18 9 1. 參考文獻(xiàn) 的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)的目的基于DS13021章 第通過基于DS1302的數(shù)字鐘的

10、設(shè)計(jì)，掌握DS1302時(shí)鐘芯片的硬件電路原理及軟件編程方法，熟悉DS1302時(shí)鐘芯片的性能指標(biāo)和特點(diǎn)；熟悉STC12C5A60S2單片機(jī)的性能特點(diǎn)，并掌握STC12C5A60S2單片機(jī)控制DS1302讀寫時(shí)間、日期的硬件電路組成及軟件編程方法；了解LED顯示及按鍵電路的組成原理，熟悉LED動(dòng)態(tài)顯示原理及實(shí)現(xiàn)方法；了解7805構(gòu)成直流穩(wěn)壓電源的電路組成及工作原理。最重要的是從設(shè)計(jì)這個(gè)過程中學(xué)習(xí)怎么與隊(duì)員合作，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的基本思路與過程。 的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)的方案選擇DS1302 基于第2章 設(shè)計(jì)要求2.1 電子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)間精確、體積小、界面友好、可擴(kuò)展性能強(qiáng)等特點(diǎn)，

11、被廣泛應(yīng)用于生活和工作當(dāng)中。電子時(shí)鐘首先是數(shù)字化了的時(shí)間顯示報(bào)時(shí)器，在此基礎(chǔ)上，人們根據(jù)不同場(chǎng)合的要求，在時(shí)鐘上加置其他功能，比如定時(shí)鬧鈴、萬年歷、環(huán)境溫度、濕度檢測(cè)、環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)、USB擴(kuò)展口功能等。結(jié)合實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)希望達(dá)到下面的功能要求 ： （1）使用6位LED顯示時(shí)間、日期和星期，正常顯示時(shí)、分、秒、星期，使用按鍵可切換顯示年、月、日。 （2）具有時(shí)間、日期調(diào)整功能，通過鍵盤可進(jìn)行時(shí)間、日期的調(diào)整。 （3）具有定時(shí)控制功能，使用小型繼電器完成定時(shí)控制功能（發(fā)揮部分）。 （4）具有鬧鐘功能，使用鍵盤設(shè)定鬧鈴時(shí)間，由蜂鳴器產(chǎn)生鬧鈴。 各模塊方案選擇2.2 主控模塊的選擇2.2.1 方

12、案一：MSP430F169單片機(jī)，小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化，它能方便地組裝成各種智能式控制設(shè)備以及各種智能儀器儀表。面向控制，能針對(duì)性地解決從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而有較強(qiáng)性能?？垢蓴_能力強(qiáng)，適應(yīng)溫度范圍寬，在各種惡劣環(huán)境下都能可靠地工作，這是其他機(jī)型無法比擬的。可以很方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制。使整個(gè)系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。但 MSP430F169單片機(jī)性價(jià)比不高，一塊 元左右，而且易燒壞，不適合我們初學(xué)者使用。60MSP430F169單片機(jī)要方案二：采用AT89C2051單片機(jī)。該系列單片機(jī)均采用標(biāo)準(zhǔn)MCS-51內(nèi)核，硬件資源相互兼容，品類齊全，功能完善，性能穩(wěn)定，體積小，價(jià)

13、格低廉，貨源充足，調(diào)試和編程方便，所以應(yīng)用極為廣泛。并且微型計(jì)算CMOS位8）的低壓、高性能E2PROM可編程、可擦除只讀存儲(chǔ)器（2KB Flash單片機(jī)，帶有AT89C2051機(jī)。擁有15條可編程I/O引腳，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，可編程串行UART通道，并能直接驅(qū) 輸出。LED動(dòng)方案三：采用STC89C52單片機(jī)，它擁有AT89C2051單片機(jī)所有優(yōu)點(diǎn)，而且它的I/O引腳有32根比 單片機(jī)多。AT89C2051綜上所述，考慮到性價(jià)比，應(yīng)采用8XC5X系列單片機(jī)。僅僅是為了完成時(shí)鐘設(shè)計(jì)，應(yīng)用AT89C2051單片機(jī) 單片機(jī)。STC89C52I/O引腳的I/O引腳，故本設(shè)計(jì)采用具

14、有32根完全可以實(shí)現(xiàn)。但是本設(shè)計(jì)中需要更多的 時(shí)鐘芯片的選擇和說明2.2.2 方案一：DS1302 是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路芯片，它可以對(duì)年、月、日、星期、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。DS1302是有主電源/后背電源雙電源引腳，可以同時(shí)對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電 流充電。方案二：DS12887也是是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片

15、，采用CMOS技術(shù)制成，內(nèi)部具有晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池。采用DS12887芯片設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路無需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機(jī)接口。DS12887芯片具有微功耗、外圍接口簡(jiǎn)單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中。但是由于它是串行接口的，外接單片機(jī)需要接很多引腳，才能對(duì)它達(dá) 到一個(gè)很好的控制。綜上所述，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際問題及單片機(jī)的I/O口線，選擇方案一中的DS1302作為本設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘 口線少、體積小、價(jià)格便宜，方便本設(shè)計(jì)的使用。I/O電路的芯片。其控制方便、占單片機(jī) 顯示模塊的選擇2.2.3方案一：顯示的方法有很多種，其中LED數(shù)碼管是常用的一種

16、顯示方法。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，可以用LED數(shù)碼管來顯示，。該設(shè)計(jì)中，顯示時(shí)間信息，年、月、日各需要2個(gè)LED數(shù)碼管，顯示時(shí)、分、秒各需要2個(gè)LED數(shù)碼管信息，即是顯示時(shí)間和日期都需要六個(gè)數(shù)碼管，我們可以只用六個(gè)數(shù)碼管，通過按鍵來控制顯示時(shí)間還是日期，這樣我們就只需要留個(gè)數(shù)碼管?？紤]到數(shù)碼管單價(jià)是1.2元，那6個(gè)共需要6×1.2=7.2（元），性價(jià)比不是太高。 方案二：采用LCD1602液晶顯示器，其體積小，控制簡(jiǎn)單，使用方便。它能顯示2行16列的數(shù)字或英文信息，另外連接它的線很少，只要8根數(shù)據(jù)線和3根控制線，這樣給使用帶來很大的方便，節(jié)約單片機(jī)I/O口。但是市場(chǎng)上一塊LCD1602的價(jià)格要

17、15元左右，比數(shù)碼管貴很多。 方案三：功能強(qiáng)大、可以顯示中文文字的LCD12864液晶顯示器，其價(jià)格貴，體積大，控制比數(shù)碼管稍微復(fù)雜點(diǎn)，但是使用也是很方便的。在控制使用上，需要8根數(shù)據(jù)線和3根控制 、和BLA直接與線，其余的PSBVCC相連接。但是在本設(shè)計(jì)中使用它的性價(jià)比不高，體RST積大，占用覆銅板面積大，而且笨拙。 綜上所述，在LCD液晶顯示模塊上，選擇方案一中的LED數(shù)碼管作為本設(shè)計(jì)的顯示模 塊。顯示時(shí)間年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒。 鍵盤模塊選擇2.2.4 方案一：采用普通四位按鍵模式，通過點(diǎn)陣顯示器索顯示的信息對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，方便快捷，易于實(shí)現(xiàn)。 方案二：采用4×4矩陣鍵

18、盤，其優(yōu)點(diǎn)是按鍵數(shù)目較多，方便數(shù)據(jù)輸入，但需要單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描，耗電量較高，編程較難。 考慮到本系統(tǒng)輸入信息較少，我們選用普通四位鍵盤作為本系統(tǒng)鍵盤模塊。 電源模塊選擇2.2.5方案一：采用三節(jié)1.5V電池供電，價(jià)格便宜，方便易購，但它穩(wěn)定性不高。 方案二：采用L7805穩(wěn)壓電路，該電路具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。 考慮到本系統(tǒng)采用的主控芯片STC89C52單片機(jī)，其工作電壓范圍相對(duì)較窄，為4.05.5V時(shí)鐘芯片DS1302有很寬的工作電壓范圍，其工作電壓為2.55.5V5V,三節(jié)1.5V電池電壓為4.5V,不穩(wěn)定，無法長(zhǎng)時(shí)間提空穩(wěn)定電壓，所以我們選擇L7805穩(wěn)

19、壓電路作為本系統(tǒng)的電源模塊。 最終選擇方案2.3 經(jīng)過方案比較和論證，選擇STC89C52作為主控芯片，時(shí)鐘芯片選擇DS1302，顯示模塊用LED數(shù)碼管，用四個(gè)獨(dú)立式鍵盤,L7805穩(wěn)壓模塊。最后選擇的方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示： 按鍵模塊顯示模塊主控芯電源指示時(shí)鐘模塊片STC89C52音響模塊電源模塊晶振 圖2-3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)DS1302 基于第3章該設(shè)計(jì)的硬件電路由主控部分(單片機(jī)STC89C52)、時(shí)鐘部分（實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302）、顯示部分（LED數(shù)碼管）、按鍵部分（獨(dú)立式鍵盤）、音響部分（直流蜂鳴器）、電源部分（L7805穩(wěn)壓芯片）6個(gè)部分組成。各部分之

20、間相互協(xié)作，構(gòu)成一個(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： 單片機(jī)3.1 STC89C523.1.1 STC89C52單片機(jī) STC89C52單片機(jī)是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用CMOS工藝和高密度、非易失性存儲(chǔ)器（NURAM）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。STC89C52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes

21、的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程器來編程。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STC89C52是一種高效微控制器，STC89C52是它的一種精簡(jiǎn)版本。STC89C52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,可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)介，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 STC89C52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes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)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,

22、2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，STC89C52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，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。 STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。 （1）時(shí)鐘電路及其產(chǎn)生 時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部方式的產(chǎn)生方式，及外部由 產(chǎn)生。

23、DS1302內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖3-1-1所示，在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率的范圍通常是在1.212MHz之間選擇，晶振的頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也就越高，單片機(jī)運(yùn)行速度越快。電容值通常在530pF之間選擇，電容值的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。 圖3-1-1內(nèi)部時(shí)鐘電路圖 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，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，XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均

24、可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 （2）復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。 RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。 整

25、個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。本設(shè)計(jì)用X25045產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，復(fù)位信號(hào)(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。 引腳介紹3.1.2 STC89C52STC89C52單片機(jī)管腳圖如圖3-1-2所示，其主要引腳如下： 圖3-1-2 STC89C52引腳圖 (1)主電源引腳（2根）： VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源； GND(Pin20)：接地線； (2)外接晶振引腳（2根）： XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端； XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端； (3)控制

26、引腳（4根）： RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位； ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)； PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)； EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令； (4)可編程輸入/輸出引腳（32根）： STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根； PO口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7； P1口（Pin1Pin8）：8位準(zhǔn)雙

27、向I/O口線，名稱為P1.0P1.7 ； P2口（Pin21Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7； P3口（Pin10Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7。 DS1302時(shí)鐘芯片3.2 簡(jiǎn)介3.2.1 DS1302DS1302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)鐘日歷芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI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)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)月小于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

28、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)電流充電的能力。有主電源和備份電源雙引腳，而且備份電源可由大容量電容（1F）來替代。需要強(qiáng)調(diào)的是，DS1302需要使用32.768KHz的晶振。 管腳說明3.2.2 DS1302DS1302為8管腳封裝，各引腳功能如表3-2-2所示，其引腳圖如圖3-2-2所示： 表3-2-2 DS1302的引腳功能 引腳 名稱 功能描述 1 Vcc1 電源引腳 2 X1 32.768kH晶振引腳 3 X2 32.768kHz晶振引腳 4 GND 地 5 RST 復(fù)位引腳 6 I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出 7 SCLK 串行時(shí)鐘 8 Vcc2 電源引腳

29、DS130218C2VCVCC172SCLKX163I/OX254RSTGND 圖3-2-2 DS1302芯片引腳圖 讀寫和控制說明3.2.3 DS1302321其多字,的數(shù)據(jù)讀寫方式有兩種，一種是單字節(jié)操作方式，另一種是多字節(jié)操作方式DS1302所示。每次僅寫入或讀出一個(gè)字3-2-3-2所示，單字節(jié)傳送時(shí)序圖如圖3-2-3-1節(jié)傳送時(shí)序圖如圖節(jié)數(shù)據(jù)稱為單字節(jié)操作，每次對(duì)時(shí)鐘/日歷的8字節(jié)或31字節(jié)RAM進(jìn)行全體寫入或讀出的操作，稱其為多字節(jié)操作方式。當(dāng)以多字節(jié)方式寫時(shí)鐘寄存器時(shí)，必須按數(shù)據(jù)傳送的次序依次寫入8個(gè)寄存器。但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫RAM時(shí)，不必寫所有31字節(jié)。不管是否寫了全部31字

30、節(jié)，所寫的每一個(gè)字節(jié)都將傳送至RAM。 圖3-2-3-1 DS1302多字節(jié)傳送時(shí)序圖 圖3-2-3-2 DS1302單字節(jié)傳送時(shí)序圖 為了啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳輸，CE引腳信號(hào)應(yīng)由低變高，當(dāng)把CE驅(qū)動(dòng)至邏輯1的狀態(tài)時(shí)，SCLK必須為邏輯0，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿串行輸入。無論是讀周期還是寫周期，也無論送方式是單字節(jié)傳送還是多字節(jié)傳送，都要通過控制字指定40字節(jié)中的哪個(gè)將被訪問。在開始8個(gè)時(shí)鐘周期把命令字（具有地址和控制信息的8位數(shù)據(jù)）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)，所有的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的下降沿變化。所有寫入或讀出操作都是先向芯片發(fā)送一個(gè)命令字節(jié)。對(duì)于單字節(jié)操作，包括命

31、令字節(jié)在內(nèi)，每次為2個(gè)字節(jié)，需要16個(gè)時(shí)鐘；對(duì)于時(shí)鐘/日歷多字節(jié)模式操作，每次為7個(gè)字節(jié)，需要72個(gè)時(shí)鐘；而對(duì)于RAM多字節(jié)模式操作，每次則為32字節(jié)，需要多達(dá)256個(gè)時(shí)鐘。 單片機(jī)接口與3.2.4 DS1302STC89C52時(shí)鐘芯片DS1302與單片機(jī)STC89C52的接口是由3條線來完成的，單片機(jī)STC89C52的P1.5與時(shí)鐘芯片的數(shù)據(jù)傳輸端相連，P1.4用來作為DS1302輸入時(shí)鐘SCLK控制端,P1.6控制管腳接標(biāo)準(zhǔn)3、2管腳與一個(gè)獨(dú)立充電電池連接，8的第DS1302的復(fù)位輸入端。DS130232.768KHz石英晶振。DS1302與單片機(jī)的連接電路如圖3-2-4所示，圖中8腳所接

32、為3.6V/60mAh充電電池，用于時(shí)鐘/日歷數(shù)據(jù)掉電保護(hù)。 圖3-2-4 DS1302與單片機(jī)的連接電路圖 芯片3.3 74HC164 簡(jiǎn)介3.3.1 74HC16474HC164、74HCT164 是高速硅門 CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引腳兼容。74HC164、74HCT164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個(gè)輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。 時(shí)鐘 (CP) 每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)

33、右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA和 DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。 主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。 特性3.3.2 74HS16474HS164特性：門控串行數(shù)據(jù)輸入；異步中央復(fù)位符合 JEDEC 標(biāo)準(zhǔn) no. 7A；靜電放電 (ESD) 保護(hù)；HBM EIA/JESD22-A114-B 超過 2000 V； MM EIA/JESD22-A115-A 超過 200 V；多種封裝形式，如DIP14、SO14、SSOP14 和TSSOP14 封裝；額定從 -40

34、°C 至 +85°C 和 -40 °C 至 +125 °C 。 在本系統(tǒng)中的應(yīng)用3.3.3 74HS164圖3-3-3-2為74HS164引腳圖，74HS164與數(shù)碼管在本系統(tǒng)中的應(yīng)用電路圖如圖3-3-3-1所示，通過單片機(jī)控制管腳1、管腳8、管腳2，為六位數(shù)碼管提供段選信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)顯示時(shí)間、日期等信息。 3-3-3-1 74HS164應(yīng)用電路圖圖 3-3-3-2 74HS164引腳圖圖 X25045監(jiān)控芯片3.4 MCU 芯片簡(jiǎn)介3.4.1 X25045 X25045是美國(guó)Xicor公司的生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化8腳集成電路，它將EEPROM、看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)

35、控三種功能組合在單個(gè)芯片之內(nèi)，大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對(duì)印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單片機(jī)外圍芯片。 芯片引腳功能3.4.2 X25045X25045管腳圖如圖3-4-2所示。各管腳功能如下： 圖3-4-2 X25045管腳圖 CS：片選擇輸入； SO：串行輸出，數(shù)據(jù)由此引腳逐位輸出； SI：串行輸入，數(shù)據(jù)或命令由此引腳逐位寫入X25045； SCK：串行時(shí)鐘輸入，其上升沿將數(shù)據(jù)或命令寫入，下降沿將數(shù)據(jù)輸出； WP：寫保護(hù)輸入。當(dāng)它低電平時(shí)，寫操作被禁止； Vss：地； Vcc：電源電壓； RESET：復(fù)位輸出。 X25045在讀寫操作之前，需

36、要先向它發(fā)出指令，指令名及指令格式如表1所示。 看門狗電路設(shè)計(jì)3.4.3 X25045X25045與單片機(jī)連接圖如圖3-4-3所示，管腳1接單片機(jī)P1.1，管腳2接單片機(jī)P1.0，管腳5接單片機(jī)P1.3，管腳6接單片機(jī)P1.2，管腳7接單片機(jī)復(fù)位鍵。 圖3-4-3 X25045與單片機(jī)連接圖 X25045芯片內(nèi)包含有一個(gè)看門狗定時(shí)器，可通過軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時(shí)間。在看門狗定時(shí)輸出一個(gè)高電平信號(hào)，經(jīng)過微分電路RESET將從X25045器預(yù)置的時(shí)間內(nèi)若沒有總線活動(dòng)，則C2、R3輸出一個(gè)正脈沖，使CPU復(fù)位。CPU的復(fù)位信號(hào)共有3個(gè)：上電復(fù)位(C1、R2)，人工復(fù)位(S、R1、R2)和Watchdo

37、g復(fù)位(C2、R3)，通過或門綜合后加到RESET端。C2、R3的時(shí)間常數(shù)不必太大，有數(shù)百微秒即可，因?yàn)檫@時(shí)CPU的振蕩器已經(jīng)在工作。 看門狗定時(shí)器的預(yù)置時(shí)間是通過X25045的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來設(shè)定的。如表2所示，X25045狀態(tài)寄存器共有6位有含義，其中WD1、WD0和看門狗電路有關(guān)，其余位和EEPROM的工作設(shè)置有關(guān)。 X25045狀態(tài)寄存器 WD10，WD0=0，預(yù)置時(shí)間為1.4s。 WD10，WD0=1，預(yù)置時(shí)間為0.6s。 WD11，WD0=0，預(yù)置時(shí)間為0.2s。 WD11，WD0=1，禁止看門狗工作。 看門狗電路的定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短可由具體應(yīng)用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正常工作

38、時(shí)最大循環(huán)周期的時(shí)間略長(zhǎng)即可。編程時(shí)，可在軟件的合適地方加一條喂狗指令，使看門狗的定時(shí)時(shí)間永遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)置時(shí)間，系統(tǒng)就不會(huì)復(fù)位而正常工作。當(dāng)系統(tǒng)跑飛，用軟件陷阱等別的方法無法捕捉回程序時(shí)，則看門狗定時(shí)時(shí)間很快增長(zhǎng)到預(yù)置時(shí)間，迫使系統(tǒng)復(fù)位。 需要注意的是，在程序正常運(yùn)行的時(shí)候，應(yīng)該在適當(dāng)?shù)牡胤郊右粭l喂狗指令，使系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的定時(shí)時(shí)間達(dá)不到預(yù)置時(shí)間。系統(tǒng)就不會(huì)復(fù)位。喂狗指令如下。 main() .。系統(tǒng)正常運(yùn)行的程序部分 cs=0。 /*產(chǎn)生cs脈沖*/ cs=1。 X25045的看門狗電路使用十分方便。X25045內(nèi)部還集成了512BEEPROM和電壓運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)，只需這樣一塊芯片，外加晶振和復(fù)

39、位電路就可以組成單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，非常適合于便攜式儀器和嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 L7805固定三端穩(wěn)壓芯片3.5 固定三端穩(wěn)壓器簡(jiǎn)介3.5.1三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個(gè)引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。 管腳序號(hào)判斷技巧系列)3.5.2三端穩(wěn)壓器(78, 79在78*,79*系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是TO-220和TO-202兩種封裝。這兩種封裝的圖形以及引腳序號(hào)、引腳功能，如圖3

40、-5-2所示。 圖3-5-2 三端穩(wěn)壓器管腳序號(hào) 圖中的引腳號(hào)標(biāo)注方法是按照引腳電位從高到底的順序標(biāo)注的，這樣標(biāo)注便于記憶。引腳1為最高電位，3腳為最低電位，2腳居中。從圖中可以看出，不論正壓還是負(fù)壓，2腳均為輸出端。對(duì)于78*正壓系列，輸入是最高電位，自然是1腳，地端為最低電位，即3腳。對(duì)與79*負(fù)壓系列，輸入為最低電位，自然是3腳，而地端為最高電位，即1腳。 用萬用表判斷三端穩(wěn)壓器的方法與三極管的判斷方法相同當(dāng)于大功率三極管。此外，還應(yīng)注意，散熱片總是與最低電位的第3腳相連。 固定三端穩(wěn)壓器的分類3.5.3三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有78系列(正電源)和79系列(負(fù)電源)輸出電壓由具體型號(hào)中的后而兩個(gè)數(shù)字代表，有5V, 6V, 8V, 9V, 12V,15V, 18V, 24V等檔次。輸出電流以78(或79