王仲夏+馬甲甲+馬萬國

摘要：本系統(tǒng)以STC89C52單片機為核心，使用專門的時鐘芯片DS1302在數(shù)碼管上顯示的數(shù)字電子鐘，并能通過獨立按鍵對其進行調(diào)時，該電子產(chǎn)品用途廣泛，如單位會議室、門衛(wèi)等場所。在電子產(chǎn)品盛行的今天，特別是用單片機作為處理器的民用電器產(chǎn)品具有性能優(yōu)越、可靠性好、性價比高的特點。

關(guān)鍵詞：數(shù)碼管；單片機；智能；DS1302

中圖分類號：TP391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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

電子時鐘已成為人們生活中的必需品，廣泛用于家庭、車站、會議室等場所，數(shù)字化的時鐘給人們的生活帶來了極大的便利，并且可以在時鐘原有的功能上進行擴展，如定時報警、通斷動力設(shè)備、甚至各種電氣的定時啟動，因此對電子時鐘的設(shè)計是具有實際意義的。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

1.1 時鐘系統(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）、時鐘模塊（DS1302）、按鍵模塊、顯示模塊（數(shù)碼管）共4個模塊組成。系統(tǒng)方框圖如圖1所示。

1.2 時鐘系統(tǒng)工作原理

DS1302與主控模塊（STC89C52單片機）的連接簡單，將引腳I/O、SCLK、RST與單片機的I/O口連接即可，將DS1302中的數(shù)據(jù)讀取到單片機中，單片機將處理后的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示出來。通過加入的三個獨立按鍵，可進一步對時間進行修改，三個按鍵分別是菜單、+、-，例如第一次按下菜單鍵時選中分（此時‘分閃爍），此時可以通過按下+鍵來增加分，按下-鍵來減少分；當(dāng)?shù)诙伟聪虏藛捂I時選中時（此時‘時閃爍）此時可以通過按下+鍵或-鍵可以增加或者減少時；當(dāng)?shù)谌伟聪虏藛捂I后，修改后的時間數(shù)據(jù)寫入DS1302時鐘芯片并通過數(shù)碼管顯示出來。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，使芯片具有一些傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。內(nèi)置4KB的EEPROM，復(fù)位電路，3個16位定時器/計數(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，看門狗定時器，全雙工串行口。另外STC89C52有空閑模式、掉電保護兩種可供選擇的節(jié)電模式，空閑模式下，CPU停止工作，但RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷等工作不會受到影響。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，直到下一次單片機工作時數(shù)據(jù)也不會丟失，但單片機會停止工作，如果讓單片機繼續(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，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 時鐘芯片

DS1302是一個內(nèi)部帶有RAM的時鐘芯片，并且有兩個電源引腳（主電源，后備電源），這使DS1302芯片即使在沒有主電源的情況下，仍然能夠長時間的保證時間的準(zhǔn)確性，DS1302芯片通過簡單的串行接口與單片機進行通信，其工作電壓為2.5V～5.5V。DS1302具有很全的計時功能。例如DS1302芯片具有可自動調(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、日、月、年的信息，時鐘可通過AM/PM 指示決定采用24 或12 小時制，本次系統(tǒng)只采用了時、分、秒進行計時功能。

2.2.1 DS1302與單片機之間的通信

DS1302 與單片機之間通過三個引腳（RST、I/O、SCLK）進行通信，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

DS1302有兩個電源引腳，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。時鐘芯片的供電模式取決于VCC1和VCC2的大小，當(dāng)VCC2大于VCC1時，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備用電源進行其內(nèi)部供電以保證下次開啟時時間不會出現(xiàn)錯誤。對于連續(xù)長時間測量的控制系統(tǒng)來說，采用具有良好特性的DS1302作為記錄測控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄時，可以進一步提高系統(tǒng)的工作效率。而且由于其軟硬件設(shè)計也非常簡單，因此對于長時間連續(xù)的測控系統(tǒng)來說是一個不錯的選擇。

2.2.3 DS1302引腳功能

VCC1：備用電源；

VCC2：主電源；

SCLK：時鐘引腳，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個數(shù)碼管的位，dp（+）接電源正，dp（-）接單片機I/O口。

2.4 按鍵電路

本系統(tǒng)共采用3個獨立按鍵，分別與單片機的P3.5、P3.6、P3.7口連接，分別是菜單、+、-功能。在調(diào)整時間時，可通過菜單鍵、+、-鍵對時間進行調(diào)整。在調(diào)整的過程中，數(shù)碼管對應(yīng)顯示的調(diào)節(jié)項會閃爍，分別對時、分進行設(shè)置。按鍵電路與單片機的連接可參考圖2。

3 軟件設(shè)計

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)行時先進行系統(tǒng)初始化，再判斷菜單鍵是否按下，當(dāng)菜單鍵按下時進入時間修改模式，設(shè)置完成后把修改后的數(shù)據(jù)寫入DS1302時鐘芯片并通過數(shù)碼管顯示。若無按鍵按下則讀取時間數(shù)據(jù)送入數(shù)碼管顯示。

3.2 DS1302程序流程圖

DS1302時鐘程序流程圖如圖5所示，芯片工作時，會進入初始化程序，芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)會在出現(xiàn)中斷信號時被送入單片機中處理并通過數(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)送入時鐘芯片并顯示，若無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)計實現(xiàn)了時鐘顯示及時間調(diào)整的功能，從設(shè)計前期的查找資料，到后期的動手設(shè)計，焊接實物等都讓我收獲良多，特別是將一個系統(tǒng)分成幾部分小的模塊，然后逐步實現(xiàn)各模塊的功能，最后把它們組合成一個系統(tǒng)，這種方法是值得學(xué)習(xí)的。以后，我會進一步提高自己的動手能力，豐富自己的知識。

參考文獻：

[1] 李朝青. 單片機原理及接口技術(shù)[M]. 北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2012.

[2] 張毅剛.單片機原理及接口技術(shù)[M]. 北京：人民郵電出版社，2013.

[3] 李廣弟.單片機基礎(chǔ)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000

[4] 劉軍.單片機原理與接口技術(shù)[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2006

[5] 譚浩強. C語言程序設(shè)計[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[6] 邱關(guān)源. 電路[M]. 北京： 高等教育出版社，2010.

[7] 郭天祥. 新概念51單片機C語言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[8] 楊國田，白焰，董玲. 51單片機實用C語言程序設(shè)計與典型實例[M].北京：中國電力出版社，2009.

[9] 王偉.高性能、低功耗帶RAM實時時鐘芯片DS1302（上）[J].電子世界，1995（1）.

[10] 姚德法，張洪林.串行時鐘芯片DS1302的原理與使用[J]. 信息技術(shù)與信息化，2006（1）.