萬年日歷和計時綜合系統(tǒng)設(shè)計

1、編號：畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書題目：萬年日歷和計時綜合系統(tǒng)設(shè)計院 （系）：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動化學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：職稱：高級工程師題目類型：理論研究實驗研究 工程設(shè)計工程技術(shù)研究軟件開發(fā)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙摘要萬年日歷是記錄一定時間范圍內(nèi)的具體陽歷或陰歷的日期的年歷，對人們生活生產(chǎn)安排有著重要意義。本文介紹了基于AT89S52 單片機(jī)的電子萬年歷系統(tǒng)，它分為兩大部分：（1）基于Proteus的軟件仿真；（2）硬件電路的設(shè)計與實現(xiàn)。文中通過運用 DS1302 芯片，點陣的動態(tài)掃描技術(shù)， 74HC595 芯片串行使用技術(shù)， I/O 口擴(kuò)展技術(shù)， 解決萬年歷的

2、顯示問題。通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)時間的調(diào)整，年歷顯示的切換，文字的滾動顯示。通過仿真實驗和硬件電路的驗證，制作出 LED 電子萬年歷，達(dá)到預(yù)期效果。本課題研究的重點是：通過單片機(jī)，讀取DS1302 芯片上的時間信息；如何經(jīng)過與單片機(jī)相連的 3 個按鈕，切換顯示文字和時間；如何處理文字顯示與時間顯示的順序關(guān)系，文字的滾動顯示，計時芯片的讀寫與實時調(diào)整，萬年歷的LED 點陣顯示。關(guān)鍵詞： 萬年歷；計時系統(tǒng)； I/O 口擴(kuò)展；動態(tài)掃描； AT89S52桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙AbstractGregorian solar calendar and chinese lunar calenda

3、r is a kind of calendar which records the range of solar calendar and lunar calendar. It is very important to agriculture.This paper introduces the calendar of electronic based on AT89S52 SCM system, which is divided into two parts, which the one is Proteus simulation and the other one is hardware c

4、ircuit. The paper introduces the use of DS1302 chip, Dynamic scanning, 74HC595 chip serial use technology, I/O port extension techniques. Through the simulation experiment and hardware circuit validation, making a calendar , reaching the desired effect.The key of complete this design are those how t

5、o read the data of DS1302 through the AT89S52, how to use the button which conect with my microcontroller to choose whether time or text, h ow to solve the problems, such as how to change the order relations between text displayed and time display, whether I can make the text mobile display, how to

6、write and read the chip of DS1302, what about Text indicate that the and how can I Adjusting time at the real-time.Key words： calendar; Timing system; I/O port expansion;Dynamic scanning; AT89S52桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙目錄引言 .11緒論 .21.1電子萬年日歷的發(fā)展 .21.2課題任務(wù) .21.3本章小結(jié) .22系統(tǒng)方案設(shè)計和硬件設(shè)計 .32.1方案選取 .32.2系統(tǒng)的整體設(shè)計 .

7、42.2.1主控制電路設(shè)計 .52.2.2外圍電路的設(shè)計 .52.3萬年歷芯片的選擇 .62.3.1DS1302 內(nèi)部寄存器 .72.3.2使用 DS1302 芯片的理由 .82.3.3DS1302 芯片接線電路 .82.4顯示模塊的制作 .92.4.1 行接口擴(kuò)展芯片的選擇 .92.4.2 列接口擴(kuò)展芯片的選擇 .102.4.3 顯示模塊的制作 .112.5顯示模塊驅(qū)動電路設(shè)計 .132.5.1驅(qū)動電路設(shè)計 .132.5.2驅(qū)動電路的組成 .132.5.3放大電路的接線 .142.6本章小結(jié) .143軟件設(shè)計 .153.1主程序設(shè)計思路及流程圖 .153.2時鐘的讀取 .163.3文字顯示掃

8、描設(shè)計 .173.3.1 動態(tài)掃描技術(shù).17桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙3.3.2 點陣動態(tài)掃描顯示173.4 按鍵消抖動系統(tǒng)設(shè)計183.5 本章小結(jié)194仿真與實驗214.1 Proteus仿真圖構(gòu)建214.2 軟件編程214.3 仿真效果224.4 本章小結(jié)225硬件的制作及調(diào)試235.1 硬件電路制板235.2 單片機(jī)的檢測235.3 各個芯片的檢測235.4 計時系統(tǒng)的準(zhǔn)確性245.5 電路板整體接線測試245.6 本章小結(jié)246結(jié)論26謝辭27參考文獻(xiàn)28附錄29附錄 1 電路原理圖29附錄 2 PCB 圖30附錄 3 Proteus仿真圖31附錄 4 程序清單32桂林電

9、子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第1頁共49頁引言隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。萬年歷目前已經(jīng)不再局限于以書本形式出現(xiàn)。以電腦軟件或者電子產(chǎn)品形式出現(xiàn)的萬年歷被稱為電子萬年歷。與傳統(tǒng)書本形式的萬年歷相比，電子萬年歷得到了越來越廣泛的應(yīng)用，采用電子時鐘作為時間顯示已經(jīng)成為一種時尚，并且節(jié)約紙張，節(jié)能環(huán)保。目前市場上各式各樣的電子時鐘數(shù)不勝數(shù)，但多數(shù)是只針對時間顯示，功能單一不能滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枨?。?dāng)前，在各大公共場合已運用了滾動顯示的多功能點陣顯示的萬年歷，既可以實現(xiàn)萬年歷的功能，又可以實現(xiàn)廣告等文字內(nèi)容的顯示。在讓人了解時間的同時，

10、又能做到附帶廣告顯示功能。桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第2頁共49頁1 緒論1.1 電子萬年日歷的發(fā)展萬年歷，是在我國古代由一位叫萬年的人發(fā)明的一種計時方法。發(fā)展到今天，萬年歷已經(jīng)演變成一種記錄時間日期的年歷。在我國，人們對日歷非常重視，尤其是在農(nóng)業(yè)方面。各個節(jié)氣更是直接關(guān)系著農(nóng)業(yè)各個方面的安排。從年歷出現(xiàn)到90 年代前，我國一直使用紙質(zhì)的年歷，在計時長度上，有很大的限制，畢竟每年廠家只賣當(dāng)年的年歷，而要想方便查詢第二年第三年的日歷就比較困難了。隨著科技的飛速發(fā)展，電子技術(shù)的運用滲透到各個領(lǐng)域中，給各個領(lǐng)域帶來了巨大的革新。就在這個時候，出現(xiàn)了電子萬年歷。電子萬年歷是利用芯片計時，

11、可以通過鍵盤修改時間，可以查詢到前后100 年或更久遠(yuǎn)的時間年歷。對要知道過去或未來年歷的人來說，這提供了一個很大的便利。對農(nóng)業(yè)來說，這個可以讓農(nóng)戶了解到來年或未來幾年節(jié)氣情況。以前大多數(shù)的萬年歷在初期使用數(shù)碼管來一位一位顯示數(shù)字，對漢字用其他方式處理?，F(xiàn)在，隨著LED 技術(shù)的普遍運用，漸漸出現(xiàn)了滾動顯示的LED 電子萬年歷。 LED制作出來的電子萬年歷，外觀好看，實用準(zhǔn)確，在許多公共場合都運用了。LED 電子萬年歷的研究與開發(fā)，具有了經(jīng)濟(jì)研究的價值。1.2 課題任務(wù)本設(shè)計是以 AT89S52 單片機(jī)為核心，設(shè)計一個 LED 點陣的萬年歷，可顯示漢字和時間。軟件設(shè)計任務(wù)：（1） 源程序的編寫：

12、用C 語言編寫源程序。（2） Proteus軟件仿真：通過Proteus軟件，模擬實現(xiàn)電路功能。（3） 程序編譯與下載：對編寫的程序編譯，下載到 Proteus 仿真軟件中的仿真電路中，模擬硬件運行狀況，判斷硬件功能是否實現(xiàn)。硬件設(shè)計任務(wù)：（1） 原理圖設(shè)計： AT89S52 單片機(jī)模塊、時鐘芯片 DS1302 電路模塊、 LED 點陣顯示電路及其驅(qū)動電路模塊。三者集成為一塊印制電路板，實現(xiàn)功能。（2） 實物制作及調(diào)試： 包括元器件的選取、 單片機(jī)的測試、 電路焊接、通電調(diào)試、功能檢測等。設(shè)計要求：實現(xiàn)電子萬年歷顯示；詩詞和廣告詞的錄入與實現(xiàn)。1.3 本章小結(jié)本章介紹了電子萬年歷的發(fā)展和特點，

13、并確定了課題任務(wù)。桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第3頁共49頁2 系統(tǒng)方案設(shè)計和硬件設(shè)計2.1 方案選取方案一： LED 點陣顯示的無擴(kuò)展口的電子萬年歷整個點陣顯示屏由4 塊 8x8 的 LED 點陣拼合而成，所有的行線分別接所在行每個點陣的陽極。 所有的列線分別接所在列每個點陣的陰極。單片機(jī) P2 口和 P3 口的輸出用于掃描 16 行。 P0 口和 P1 口的輸出送顯示數(shù)據(jù)到 16 列，由于單片機(jī)可以提供較大的灌入電流。故采用這種接法。但顯示數(shù)據(jù)時必須取反后才能輸出，這種動態(tài)顯示方式使顯示屏每一時刻只顯示一行 即要完成一楨畫面的顯示。 16 行須逐行顯示一次， 也就是將 16 行

14、依次掃描一次， 只要掃描速度足夠快， 由于人眼的惰性就會使人感覺顯示的是一幅完整的畫面。例如，掃描到第三行時，該行的行線置高電平，其它15 條的行線置低電平，這樣當(dāng)從列線送出數(shù)據(jù)后， 只有第三行的 16 個 LED 才能顯示數(shù)據(jù) 。還可以外接行掃描驅(qū)動管，為每行的 16 個 LED 在顯示不同內(nèi)容時提供足夠大的動態(tài)電流，但要注意加限流電阻，以防止過大的電流灌入單片機(jī)而損壞器件。樣品可采用4 塊 8*8 的點陣模擬實現(xiàn)漢字顯示。方案二：時間與文字滾動顯示的電子萬年歷擴(kuò)展 I/O 口，行與列一起擴(kuò)展，通過I/O 擴(kuò)展芯片，使得單片機(jī)能控制所有點陣的引腳，同時，通過擴(kuò)展單片機(jī)的片外RAM ，構(gòu)建一個

15、動態(tài)的掃描數(shù)組，實現(xiàn)文字和時間共同滾動顯示，即在滾動中實現(xiàn)滾動內(nèi)容的變化。此方案需要擴(kuò)展片外RAM ，構(gòu)造的電路比較復(fù)雜，成本上提高了。方案三：擴(kuò)展出行與列的LED 大點陣顯示的萬年歷從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個點所在位置相對應(yīng)的LED 器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時控制各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動顯示方式。一個 16*16 的點陣共有 256 個發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒有這么多端口， 如果我們采用鎖存器來擴(kuò)展端口， 按 8 位的鎖存器來計算， 16*16 的點陣需要 32 個鎖存器。 這個數(shù)字很龐大， 因為我們僅僅是 16*16

16、的點陣，在實際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。因此在實際應(yīng)用中的顯示屏都不采用這種設(shè)計， 而采用另一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。動態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)多行(比如 16 行 )的同名列共用一套列驅(qū)動器。具體就 16*16 的點陣來說，把所有同一行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起，先送出對應(yīng)第1 行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第l 行使其點亮一定的時間，然后熄滅；再送出第2 行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2 行使其點亮相同的時間，然后熄滅；第16 行之后，又重新燃亮第 1 行，反復(fù)輪回。當(dāng)這

17、樣輪回的速度足夠快(每秒 24 次以上 )，由于人眼的視覺桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第4頁共49頁暫留現(xiàn)象，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。采用掃描方式進(jìn)行顯示時， 每行有一個行驅(qū)動器， 各行的同名列共用一個列驅(qū)動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機(jī)的存儲器中，按 8 位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動器上去，這就存在一個顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅(qū)動器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時，并行傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉?。采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根?/p>

18、號線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿恢螅@一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 (傳輸 )和列數(shù)據(jù)顯示兩個部分。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時間可能相當(dāng)長。在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時間就太少了，以致影響到 LED 的亮度。在這里，我采用 16*64 點陣進(jìn)行 Proteus 仿真，實現(xiàn)顯示功能，選擇行列擴(kuò)展，不僅比方案二能更節(jié)約，而且在制作和排線上更為方便，在效果上，相差不大。由于單片機(jī)有的 I/O 口我要接萬年歷相

19、關(guān)芯片和調(diào)整時間按鈕， 在 I/O 口的數(shù)量上有一定的要求，方案一耗費的 I/O 資源過多，直接影響了電路的功能實現(xiàn)，故我舍棄了方案一，方案二實現(xiàn)起來效果與方案三差別不大，并且，時間和漢字同時顯示不方便隨時觀看時間的這個功能，故我采用方案三。2.2 系統(tǒng)的整體設(shè)計本設(shè)計采用 AT89S52 單片機(jī)為核心控制器件，用 16 塊 8*8 點陣相連組成 16*64 點陣屏，作為顯示部分。用 74HC595 作為行驅(qū)動控制，控制點陣屏的行控制信號，有十六根數(shù)據(jù)線接在點陣屏的十六個行控制信號端上，用74HC154 作為列驅(qū)動控制，控制點陣屏的列控制信號。系統(tǒng)方框圖如圖2-1 所示。DS1302 時鐘單片

20、機(jī)時鐘復(fù)位電路列驅(qū)動單片機(jī)行驅(qū)動顯示模塊圖 2-1 系統(tǒng)方框圖桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第5頁共49頁2.2.1 主控制電路設(shè)計AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術(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。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能

21、： 8k 字節(jié)Flash，256 字節(jié) RAM ， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針， 三個 16 位 定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)， 全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。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 、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 8 位微控制器8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash AT89S52。外部引腳如圖2-2 所示。圖 2-2 AT8

22、9S52 管腳2.2.2 外圍電路的設(shè)計為確保單片機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般單片機(jī)正常工作所需要的供電電壓為+5V ，由于單片機(jī)電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng) V CC 在特定的工作電壓范圍內(nèi)以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時， 復(fù)位信號才被撤除，單片機(jī)開始正常工作。目前為止，單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型： （ 1）微分型復(fù)位電路；（ 2）積分型復(fù)位電路；（3）比較器型復(fù)位電路；（ 4）看門狗型復(fù)位電路。復(fù)位電路工作原理如圖 2-3 所示， V CC 上電時， C 充電，在 10k 電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片

23、機(jī)復(fù)位；幾個毫秒后， C 充滿， 10k 電阻上電流降為零，電壓也為零，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下 S、 C 放電。 S 松手， C 又充電，在 10k 電阻上出桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第6頁共49頁現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。幾個毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。圖 2-3 復(fù)位電路2.2.3 時鐘晶振電路設(shè)計內(nèi)部時鐘，是用芯片內(nèi)部振蕩電路， 精度不高，溫飄也較大，不需要外部振蕩器件。外部時鐘，分 RC 振蕩和石英晶振， RC 精度不高，成本低，石英晶振，精度高，穩(wěn)定性好，根據(jù)使用場合選擇，適合的時鐘方式AT89S52 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器， 引腳 X

24、TAL1 和 XTAL2 分別是反相放大器的輸入端和輸出端， 由這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或搪瓷諧振器一起構(gòu)成了一個自激振蕩器，這種方式形成的時鐘信號稱為內(nèi)部時鐘方式。利用芯片內(nèi)部的振蕩電路， 在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體 （或陶瓷）振蕩器和兩個電容就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。晶體振蕩頻率可在 1.2MHz 12MHz 之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求， 但其取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、 大小、振蕩電路起振速度稍有影響，C1、C2 可在 20pF100pF 之間取值。一般當(dāng)外接晶體時，電容選為 30pF。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘電路，電路圖如圖 2-4 所示。圖 2-4 時鐘電路

25、2.3 萬年歷芯片的選擇DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第7頁共49頁為 2.5V 5.5V。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。DS1302 內(nèi)部有一個 31×8 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。 DS1302 是 DS1202 的升級產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后備電源雙電源引腳，同時提供了對后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力

26、。3.2.1DS1302芯片引腳及結(jié)構(gòu)DS1302 的引腳排列 ,其中 V CC1 為后備電源，V CC2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由V cc1 或V cc2 兩者中的較大者供電。當(dāng)V CC2 大于V CC1+0.2V時， VCC2 給DS1302 供電。當(dāng)V CC2 小于VCC1 時， DS1302 由VCC1 供電。 X1和 X2 是振蕩源，外接 32.768kHz 晶振。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(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

27、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，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在 V CC>2.0V 之前，RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )，后面有詳細(xì)說明。 SCLK 為時鐘輸入端。 圖2-5 為 DS1302 的引腳功能圖：圖 2-5 DS1302 引腳功能圖2.3.1DS1302內(nèi)部寄存器DS1302 的控制字如圖 2-6 所示?？刂谱止?jié)的最高有

28、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 DS1302 中，位 6 如果為 0，則表示存取日歷時鐘數(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。在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時， 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 SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位到高位 7。桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第8頁共49頁

29、圖 2-6 DS1302 的控制字DS1302 有 12 個寄存器，其中有7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD 碼形式 ,其日歷、時間寄存器及其控制字。此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(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 RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 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)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 3

30、1 個字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫)、FFH(讀)。2.3.2 使用 DS1302 芯片的理由單片機(jī)內(nèi)部有其自己的時鐘， 簡單的時間顯示方面， 可以由單片機(jī)內(nèi)部計時器計時。但是，若要實現(xiàn)萬年歷功能，則需要大量單片機(jī)的計算，占用單片機(jī)的內(nèi)存空間。引入DS1302 芯片，使用其內(nèi)部時鐘計時，不僅可以方便的實現(xiàn)萬年歷功能，而且外部接線電路簡單，應(yīng)用起來方便，計時精度準(zhǔn)確。從成本上， DS1302 便宜耐用，整體上不影響到經(jīng)費的開銷，所以，選擇 DS1302 作為萬年歷的功能實現(xiàn)芯片，是正確的選擇。2.3.3DS1302芯片接線電路如圖 2-7 所示圖 2-7 DS1302 接線電路圖中，由電源給芯

31、片供電， 在供電同時， 向后備電源充電， 后備電源由蓄電池提供，保障 DS1302 芯片在斷電情況下仍然能及時，從而確保了芯片計時時間的準(zhǔn)確性。在芯片外部接 32MHz 的晶振。數(shù)據(jù)通過 I/O 接口傳送到單片機(jī)中， 單片機(jī)也可以通過 I/O 接口向 DS1302 芯片發(fā)送數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)讀寫功能。 SCLK 引腳通過單片機(jī)置 0 和置 1，使之產(chǎn)生一個上升沿，寫入數(shù)據(jù)進(jìn)入 DS1302 芯片，在下降沿時可讀取 DS1302 芯片數(shù)桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第9頁共49頁據(jù)。 RST 引腳則由單片機(jī)控制允許寫入或讀出。從而實現(xiàn)時間數(shù)據(jù)的實時寫入和讀取。達(dá)到讀取時間和修改時間的萬年歷

32、功能。2.4 顯示模塊的制作2.4.1 行接口擴(kuò)展芯片的選擇74HC595 是硅結(jié)構(gòu)的CMOS 器件， 兼容低電壓TTL 電路，遵守JEDEC 標(biāo)準(zhǔn)。74HC595 是具有 8 位移位寄存器和一個存儲器， 三態(tài)輸出功能。 移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。 數(shù)據(jù)在 SHCP 的上升沿輸入，在 STCP 的上升沿進(jìn)入到存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行移位輸入（ DS），和一個串行輸出（ Q7） ,和一個異步的低電平復(fù)位，存儲寄存器有一個并行 8 位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能 OE 時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。 8

33、 位串行輸入 /輸出或者并行輸出移位寄存器， 具有高阻關(guān)斷狀態(tài)。三態(tài)。74HC595 芯片并行輸出，總線驅(qū)動； 串行輸出；標(biāo)準(zhǔn)中等規(guī)模集成電路， 595 移位寄存器有一個串行移位輸入（ DS），和一個串行輸出（ Q7）,和一個異步的低電平復(fù)位，存儲寄存器有一個并行 8 位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能 OE 時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。參考數(shù)據(jù)Cpd 決定動態(tài)的能耗，PdCpd×V CC×f1+ (CL ×V CC2×f0 )F1輸入頻率， CL輸出電容f 0輸出頻率（ MHz ） Vcc=電源電壓Q0 Q7 第 15 腳， 1， 7 并

34、行數(shù)據(jù)輸出 ，GND 第 8 腳 地 ，Q7第 9 腳 串行數(shù)據(jù)輸出，MR 第 10 腳 主復(fù)位（低電平），SHCP 第 11 腳 移位寄存器時鐘輸入 ，STCP第 12 腳 存儲寄存器時鐘輸入， OE 第 13 腳 輸出有效（低電平），DS 第 14 腳 串行數(shù)據(jù)輸入 ，V CC 第 16 腳 電源。如圖 2-8。圖 2-8 74HC595 管腳桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第10頁共49頁利用連，點亮74HC595 芯片的并行輸出功能，擴(kuò)展單片機(jī)的LED 電子屏的列。在硬件電路設(shè)計中接線如圖I/O 口，與2-9 所示。LED點陣顯示屏相圖 2-9 74HC595 接線電路用 8

35、塊芯片，擴(kuò)展出 64 個口，接通 LED 點陣顯示屏的 64 列。2.4.2 列接口擴(kuò)展芯片的選擇74HC154 芯片是一款高速 CMOS 器件，引腳兼容低功耗肖特基 TTL （LSTTL ）系列。可接受 4 位高有效二進(jìn)制地址輸入， 并提供了 16 個互斥的低有效輸出。 154 的兩個輸入使能門電路可用于譯碼器選通，以消除輸出端上的通常譯碼“假信號”，也可以用于譯碼器擴(kuò)展。該使能門電路包含兩個“邏輯與”輸入，必須置為低以便使能輸出端。任選一個使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，74HC154 可充當(dāng)一個的使能輸入端置低時，地址輸出將會跟隨應(yīng)用的狀態(tài)。圖1-16 的多路分配器。當(dāng)其余2-10 為 74HC

36、154 芯片的引腳圖。圖 2-10 74HC154 芯片引腳1-11 腳和 13-17 腳為輸出端， 其輸出為低電平。 管腳 12 為電源地。 18-19 引腳為使能輸入端、低電平有效。 20-23 引腳為地址輸入端 。引腳 24 為 V CC 電源正 。74HC154 的使用，目的就是為了擴(kuò)展單片機(jī)的I/O口，使之對應(yīng)接LED點陣顯示屏的16 個行接口。通過這樣的擴(kuò)展，只需要4 個單片機(jī)的I/O口，就能控制LED點陣顯示屏的16 行了。桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第 11頁共 49頁圖 2-11 74HC154 接線圖如圖 2-11 所示，通過 ABCD 的編碼，擴(kuò)展出了 16

37、個接口地址，從而節(jié)省了 AT89S52 單片機(jī)的 I/O 口，達(dá)到優(yōu)化資源的效果。2.4.3 顯示模塊的制作圖 2-12 為 8*8 點陣 LED 等效電路，只要其對應(yīng)的 X 、Y 軸順向偏壓，即可使 LED 發(fā)亮。例如如果想使左上角 LED 點亮，則 Y0=1，X0=0 即可。應(yīng)用時限流電阻可以放在X軸或Y軸。一般我們使用點陣顯示漢字是用的16*16 的點陣宋體字庫，所謂16*16，是每一個漢字在縱、橫各16 點的區(qū)域內(nèi)顯示的。也就是說得用四個8*8 點陣組合成一個16*16的點陣。由 4 個 16*16 點陣就可以構(gòu)成一個大的LED 點陣顯示屏。圖 2-12 點陣原理圖2.4.4 點陣的分

38、類（1）按顏色基色分：單基色顯示屏 :單一顏色（紅色或綠色） 。雙基色顯示屏：紅和綠雙基色， 256 級灰度、可以顯示 65536 種顏色。全彩色顯示屏：紅、綠、藍(lán)三基色， 256 級灰度的全彩色顯示屏可以顯 示一千六百多萬種色。（2）按顯示器件分：桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第12頁共49頁LED 數(shù)碼顯示屏：顯示器件為 7 段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。LED 點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。 LED 視頻顯示屏：顯示器件是由許多發(fā)光二極管組成，可以顯示視頻、動畫等各種視頻文件。(3)

39、按使用場合分類：室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點較小，一般 3mm-8mm，顯示面積一般幾至十幾平方米。室外顯示屏： 面積一般幾十平方米至幾百平方米， 亮度高，可在陽光下工作， 具有防風(fēng)、防雨、防水功能。(4)按發(fā)光點直徑及間距分類：室內(nèi)屏（按直徑分）：3mm、3.75mm、5mm、室外屏（按間距分）：PH10、PH12、PH14、 PH16、 PH20、PH25、PH31.25、PH37.5.(5)顯示方式有靜態(tài)、橫向滾動、垂直滾動和翻頁顯示等。單塊模塊控制驅(qū)動 12 塊（最多可控制 24 塊） 8X8 點陣，共 16X48 點陣等類似 LED 顯示驅(qū)動模塊。2.4.5 大點陣顯示屏的制作本次設(shè)計用的點陣

40、是以 8*8 為基礎(chǔ)，通過 16 個 8*8 點陣，制作出 16*64 大型點陣。由點陣的原理可以知道，要構(gòu)造一個 16*16 點陣，需要 4 個 8*8 點陣。其中兩個點陣的行與行引腳相連，列的引腳兩個相連，從而構(gòu)成一個 16*16 點陣。如圖 2-13 所示圖 2-13 塊 8*8 點陣構(gòu)造 16*16 點陣桂林電子科技大畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)報告用紙第13頁共49頁同理，我也可以構(gòu)造出 16*64 點陣。在 Proteus仿真中可以看到 16*64 點陣的平面顯示圖。如圖 2-14 所示。圖 2-14 16*64 點陣平面圖由于點陣的引腳相互連通，這使得在繪制電路板的時候給排線帶來了極大的難

41、度，單面板的前提下，不得不大量使用跳線，使得模板容易顯得電路條理混亂，美觀程度帶來折扣。2.5 顯示模塊驅(qū)動電路設(shè)計主電路和控制電路之間，用來對控制電路的信號進(jìn)行放大的中間電路（即放大控制電路的信號使其能夠驅(qū)動功率晶體管） ，稱為驅(qū)動電路。對于 16*64 點陣，單純的由74HC154 提供的輸出電流是無法滿足點陣亮度的要求的， 所以，得添加放大電路，使得點陣的各個亮點足夠亮。該如何添加亮度呢。2.5.1 驅(qū)動電路設(shè)計“放大 ”的本質(zhì)是實現(xiàn)能量的控制，即能量的轉(zhuǎn)換：用能量比較小的輸入信號來控制另一個能源，使輸出端的負(fù)載上得到能量比較大的信號。放大的對象是變化量，放大的前提是傳輸不失真。我學(xué)過的放大器件有三極管，場效應(yīng)管，集成運算放大器。晶體三極管，是最常用的基本元器件之一，晶體三極管的作用主要是電流放大，他是電子電路的核心元件，現(xiàn)在的大規(guī)模集成電路的基本組成部分也就是晶體三極管。在這里，我選擇用三極管組成放大電路。因為三極管放大電路是目前我所運用的較為熟練的放大電路。三極管有 NPN 和 PNP