基于ds1302芯片的电子时钟的设计(编辑修改稿)

基于ds1302芯片的电子时钟的设计(编辑修改稿)内容摘要：

● 用户应用程序空间为 8K 字节 ● 片上集成 512 字节 RAM ● 通用 I/O 口 32 个，复位后为： P1/P2/P3/P4 是准双向口 /弱上位， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。 ● ISP(在系统可编程 )/IAP（再应用可编程），无需专用编程器，无需专 用仿真器，可通过串口（ RXD/,TXD/ ）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。 ● 具有 EEPROM 功能 ● 具有看门狗功能 ● 共 3 个 16 位定时器 /计数器。 及定时器 T0、 T T2 ● 外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电路， Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 ● 通用异步串行口（ UART） ,还可用定时器实现多个 UART 西北工业大学明德学院本科毕业论文设计 7 ● 工作温度范围 :40~+85 度（工业级） /0~75 度（商业级） ● PDIP 封装 时钟电路 DS1302 DS1302 的性能特性 : ● 实时时钟，可对秒、 分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行比较； ● 用于高速数据暂存的 31*8 位 RAM； ● 最少引脚的串行 I/O； ● ～ 电压工作范围； ● 时耗小于 300nA； ● 用于时钟或 RAM 数据读 /写的单字节或多字节（脉冲方式）数据传送方式； ● 简单的三线接口； ● 可选的慢速充电（至 Vcc1）的能力。 DS1302 在任何数据传送时必须先初始化，把 RST 脚置为高电平，然后把 8位地址和命令字装入移位寄存器，数据在 SCLK 的上升沿被访问到。 在开始 8个时钟周期，把命令字节装入移位寄存器后，另外的时钟周期在读操作时输出数据 ，在写操作时写入数据。 时钟脉冲的个数在单字节方式下为 8+8，在多字节方式下为 8+字节数，最大可达 248 字节数。 如果在传送过程中置 RST 脚为低电平，则会终止本次数据传送，并且 I/O 引脚变为高阻态。 上电运行时，在 Vcc≥之前， RST 脚必须保持低电平。 只有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST 置为高电平。 DS1302 的控制字如表所示。 控制字节的最高有效位（位 7）必须是逻辑 1，如果它为 0，则不能把数据写入到 DS1302 中。 位 6 如果为 0，则表示存取日历时钟数据；为 1 则表示存取 RAM 数据。 位 5～ 1（ A4～ A0）指 示操作单元的地址。 最低有效位（位 0）如果为 0，则表示药进行写操作；为 1 表示进行读操作。 控制字节总是从最低位开始输入 /输出。 为了提高对 32 个地址寻址能力（地址 /命令位 1～ 5=逻辑 1） ,可以把时钟 /日历或 RAM 寄存器规定为多字节（ burst）方式。 位 6 规定时钟或 RAM，而位 0规定读或写。 在时钟 /日历寄存器中的地址 9～ 31 或 RAM 寄存器中的地址 31 不西北工业大学明德学院本科毕业论文设计 8 能存储数据。 在多字节方式下，读或写从地址 0 的位 0 开始。 必须按数据传送的次序写最先的 8 个寄存器。 但是，当以多字节方式写 RAM 时，为了传送数据不必写所有的 31 字节，不管 是否谢了全部 31 字节，所写的每一字节都将传送至RAM。 表 DS1302 控制字 DS1302 共有 12 个寄存器，其中有 7 个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为 BCD 码形式。 其日历、时间寄存器及其控制字如上表所示，其中奇数为读操作，偶数为写操作。 时钟暂停：秒寄存器的位 7 定义位时钟暂停位。 当它为 1 时， DS1302 停止振荡，进入低功耗的备份方式，通常在对 DS1302 进行写操作时（如进入时钟调整程序） ,停止振荡。 当它为 0 时，时钟将开始启动。 AMPM/1224 小时方式：小时寄 存器的位 7 定义为 12 或 24 小时方式选择位。 它为高电平时，选择 12 小时方式。 在此方式下，位 5 为第二个 10 小时位（ 20～23h）。 DS1302 的晶振选用 32768Hz，电容推荐值为 6pF。 因为振荡频率较低，也可以不接电容，对计时精度影响不大。 掉电数据存储 at24c02 1．芯片说明 AT24C01/02/04/08/16 提供 1024/2048/4096/8192/16384 位串行 EEPROM ，EEPROM 组为 128/256/512/1024/20488位。 AT24C01为低功耗 CMOS 工艺 制造，可单电压工作。 2．芯片特点 西北工业大学明德学院本科毕业论文设计 9 ⑴ 低电压 （ VCC=~） （ VCC=~） （ VCC=~） （ VCC=~） ⑵ 内部组态 AT24 C 01的容量为 1288（ 1KB）， AT24C02的容量为 2568（ 2KB）， AT24C04的容量为 5128（ 4KB）， AT24C08的容量为 10248（ 8KB）， AT24C16的容量为20488（ 16KB）。 双线串行接口（双线为：时钟线 SCL，串行数据线 SDA）； 双线数据 传送协议； 支持 ISO/IEC78163同步协议； 8字节页面（ 1KB， 2KB）、 16字节页面（ 4KB， 8KB， 16KB）写入方式； 允许部分页面写入； 自定时写入周期（最大 10ms）； 高可靠性，擦写次数可达 10万个周期，数据保存期达 100年； 以晶片、模块及标准封装等形式提供。 标准封装有 8个引脚的双列直插（ PDIP）、8个引脚封装和 14个引脚的饿表面封装（ SOIC）； 晶片和芯片厚度为（ 6~12） mil； 提供测试卡中芯片的测试程序； 芯片体积较小，增加了可靠性，降低了成本。 3． 封装形式及管脚 AT24C02芯片封装如下图所示： 管脚功能说明 引脚功能 西北工业大学明德学院本科毕业论文设计 10 A2~A0 地址 SDA 串行数据 SCL 串行时钟 WP 写保护 NC 未连接 4．芯片最大额定值 工作温度： 55~+125℃ 储存温度： 65~+150℃ 任一管脚对地电压： ~+ 最大工作电压： DC 输出电流： 50mA 5．芯片内部功能逻辑 AT24C01芯片逻辑图如图 F32所示。 下面对该芯片引脚作一简要说明。 ⑴ 引脚说明 SCL（串行时钟）： SCL 上升沿将数据输入到 EEPROM 芯片，下降沿将 EEPROM中的数据输出。 其数据传送的最高速率为 100Kbit/s（位 /秒）。 SDA（串行数据）：双向串行数据传送引脚，该引脚采用漏极开路驱动，可以与其它任何数量漏极开路或集极开路器件进行 “线或 ”。 A0、 A A2（器件 /页地址）：器件地址输入端，应用于标准封装中。 WP：写保护。 接高电平时，写保护；接地时，可进行读写操作。 ⑵ 逻辑图组成 开始 /停止逻辑：控制一次读 /写操作的开始和停止。 串行控制逻辑：在 IC 卡中， SCL 为同步时钟，地址、数据和读写控制命令从 SDA输入，由串行控制 逻辑区分。 地址 /计数器：形成访问 EEPROM 的地址，分别送 X 译码器进行字选，送 Y 译码器进行位选。 西北工业大学明德学院本科毕业论文设计 11 分析：要读出一字节数据，必须先写入器件地址和片内地址。 在图 5． 20中，单片机 SDA，而 SCL。 器件地址是 1010 000XB，片内地址是 28H 主要单元电路的设计 显示电路 引脚号 引脚名称 方向 功能说明 1 VSS 模块的电源地 2 VDD 模块的电源正端 3 V0 LCD 驱动电压输入端 4 RS(CS) H/L 并行的指令 /数据选择信号；串行的片选信号 5 R/W(SID) H/L 并行的读 /写选择信号；串行的数据口 6 E(CLK) H/L 并行的使能信号；串行的同步时钟 7 DB0 H/L 数据 0 8 DB1 H/L 数据 1 9 DB2 H/L 数据 2 10 DB3 H/L 数据 3 11 DB4 H/L 数据 4 12 DB5 H/L 数据 5 13 DB6 H/L 数据 6 14 DB7 H/L 数据 7 15 PSB H/L 并 /串行接口选择： H并行； L串行 西北工业大学明德学院本科毕业论文设计 12 16 NC 空脚 17 /RET H/L 复位 低电平有效 18 NC 空脚 19 LED_A （ LED+5V） 背光源正极 (加 int。 ) 20 LED_K （ LEDOV） 背光源负极 键盘接口 键盘在单片机系统中是一个很重要的部件。 为了输入数据、查询和控制系统的工作状态，都要用到键盘，键盘是人工干预计算机的主要手段。 键盘可分为编码和非编码键盘两种。 编码键盘采用硬件线线路来实现键盘编码，每按下一个键，键盘能自动生成按键代码，键数较多，而且还具有去抖动功能。 这种键盘使用方便，但硬件 较复杂， PC 机所用的键盘就属于这种。 非编码键盘仅提供按键开关工作状态，其他工作由软件完成，这种键盘键数较少，硬件简单，一般在单片机应用系统中广泛使用。 此处主要介绍该类非编码键盘及其与MCS— 51 型单片机的接口。 按键开关取抖动问题 按键开关在电路中的连接如图所示。 按 键未西北工业大学明德学院本科毕业论文设计 13 按下时， A 点电位为高电平 5V；按键按下时， A 点电位为低电平。 A 点电位就用于向 CPU 传递按键的开关状态。 但是由于按键的结构为机械弹性开关，在按键按下和断开时，触点在闭合和断开瞬间还会接触不稳定，引起 A 点电平不稳定，如图 211b 所示，键盘的抖动时间一般为 5～ 10ms，抖动现象会引起 CPU对一次键操作进行多次处理，从而可能产生错误。 因此必须设法消除抖动的不良后 果。 图 键操作和键抖动 消除抖动的不良后果的方法有硬、软件两种。 为了节省硬件，通常在单片机系统中，一般不采用硬件方法消除键的抖动，而是用软件消除抖动的方法。 根据抖动特性，在第一次检测到按键按下后，执行一段延时 5~10ms 让前延抖动消失后再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认真正有键按下。 当检测到按键释放后，也要给 5~10ms 的延时，待后延抖 动消失后才转入该键处理程序。 查询式按键及其接口 按照键盘与 CPU 的连接方式可以分为查询按键和矩阵式键盘。 查询式按键是各按键相互独立，每个按键占用一根 I/O 口线，每根 I/O 口线上的按键工作状态不会影响其他 I/O 口线上按键的工作状态。 查询式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根 I/O 口线，在按键数量较多时， I/O 口线浪费较大，且电路结构显得繁杂。 故这种形式适用于按键数量较少的场合。 矩阵式键盘及其接口 矩阵式键盘又称行列式键盘，有 n 个行线和 m 个列线，经限流电阻接 +5V电源上，按键跨接在行线和列线上， nm 行列结构可构成 mn 个按键，组成一个西北工业大学明德学院本科毕业论文设计 14 键盘。 与独立式按键相比， mn 个按键只占用 m+n 根 I/O 口线，因此适用于按键较多的场合。 当无键闭合时，相应的 I/O 之间开路。 当有键闭合时，与闭合键相连接的两条 I/O 口线之间短路。 判断有无键按下的方法是：第一步，置列线相关 I/O 口为输入态，从行线相对应的 I/O 口输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。 第二步，置行线相关 I/O 口输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。 综合一二两步的结果， 可确定按键编号。 但是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此须等待近按键释放后，再进行键功能操作，否则按一次键，有可能会连续多次进行同样的键操作。 键盘扫描控制方式 在单片机应用系统中，对键盘的处理工作仅是 CPU 工作内容的一部分， CPU还要进行数据处理、显示和其他输入输出操作，因此键盘处理工作既不能占用CPU 太多时间，又需要 CPU 对键盘操作及时作出响应。 CPU 对键盘处理控制的工作方式有以下几种： 1. 程序控制扫描方式 程序控制扫描方式是在 CPU 工作空余，调用键盘扫描子程序，响应键输入信号要求。 2. 定时控制扫描方式 定时控制扫描方式是利用定时 /计数器每隔一段时间产生定时中断， CPU 响应中断后对键盘进行扫描，并在有键闭合时转入该键的功能子程序。 3. 中断控制扫描方式 中断控制扫描方式是利用外部中断源，响应输入信号。 当无按键按下时，CPU 执行正常工作程序。 当有按键按下时， CPU 立即产生中断。 在中断服务子程序中扫描键盘，判断是哪一个键被按下，然后执行该键的功能子程序。 这种控制方式克服了前两种控制方式。