基于DSl302芯片的數(shù)字時鐘設計

楊陽　李華

摘要：現(xiàn)在電子時鐘在越來越多的領(lǐng)域得到了應用，尤其是對某些無人看守的測控系統(tǒng)及有關(guān)的自動化控制等對時鐘精確度要求很高的場合，電子時鐘具有十分重要的應用價值。文章利用時鐘芯片DSl302，AT89c52單片機以及數(shù)碼管等元件，設計新的數(shù)字時鐘電路，實現(xiàn)定時、計時、報警等功能。經(jīng)大量的仿真實驗驗證，設計的數(shù)字時鐘顯示時間正確，工作具有較高的準確性和可靠性。

關(guān)鍵詞：DSl302；數(shù)字時鐘；單片機

在人們?nèi)粘Ｉ钪?，電子時鐘已成為必需品，被廣泛應用于各行各業(yè)。鐘表數(shù)字化應用極大地改變了人們的生產(chǎn)生活，鐘表的基本報時功能也得到了擴展，比如定時鬧鈴功能、學校上下課的定時電鈴等，因此很多學者對數(shù)字鐘以及研究數(shù)字時鐘的擴展功能進行了研究。本文設計了基于時鐘芯片DSl302和AT89S52單片機的數(shù)字時鐘。

1.設計元件簡介

1.1AT89S52單片機元件簡介

AT89S52是一個具有8k字節(jié)的Flash，I/O口線為32位，具有2個數(shù)據(jù)指針和一個看門狗定時器，還有定時器/計數(shù)器，具有中斷結(jié)構(gòu)的單元機。另外，AT89S52芯片支持可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，允許CPu停止工作的條件下，其余功能可以繼續(xù)工作，比如RAM、定時器，計數(shù)器等。掉電保護方式下，隨機存取存儲器（Random Access Memory，RAM）內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。

1.2時鐘芯片DSl302簡介

DSl302是美國DALLAS公司研發(fā)的實時時鐘電路，它具有自帶RAM芯片、低功耗、高性能等特點，可以采用各種方法對時間進行精確顯示，具有對閏年和非閏年的判斷功能，2.5～5.5v電壓為芯片的工作電壓范圍。最大特點是CPu與芯片的三線接口可以進行同步通信，一次可以傳送若干個字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)。

2.硬件設計

2.1設計思路

利用AT89S52進行全局的控制，用數(shù)碼管來顯示時、分、秒，時、分、秒從DSl302上讀取出來。由于要設置時間所以裝了兩個按鍵。一個用來選中所要修改的時間，一個進行修改（就是+1），為了使定時鬧鐘能夠?qū)崿F(xiàn)，又加了個蜂鳴器，當時間走到設定的時間時，蜂鳴器開始發(fā)出聲音，該數(shù)字時鐘硬件電路簡單、使用靈活、功能穩(wěn)定。

2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及總流程設計

根據(jù)系統(tǒng)設計的要求和設計思路，確定該系統(tǒng)的系統(tǒng)設計結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。硬件電路主要由MCU微處理控制器單元、DSl302時鐘電路、儲存器、復位電路、晶振電路、數(shù)碼管顯示模塊構(gòu)成。根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個相對獨立的部分，設計出合理的總體結(jié)構(gòu)：時鐘顯示是一個無窮死循環(huán)，系統(tǒng)主控制器AT89S52重復不間斷地讀取DSl302芯片所提供的時間，把獲得到的時間送LED以24小時模式來完整顯示出來；當達到鬧鐘所設定時間時，控制蜂鳴器發(fā)出聲音；當需要調(diào)整定時的時間或鬧鈴時間時，按下相應數(shù)字鍵即可進入系統(tǒng)中斷處理程序進行中斷處理。本設計中整個系統(tǒng)的電源來自電腦提供的USB電源線。

2.3系統(tǒng)硬件電路設計

（1）整體電路設計。系統(tǒng)的實時時鐘電路的部分由單片機AT89S52的P1接口與DSl302時鐘芯片相連接而成，將鍵盤與單片機的P3.2接口和P3.3接口連接組成系統(tǒng)的按鍵電路，用來對顯示器的控制，數(shù)碼管與單片機的P0接口連接構(gòu)成系統(tǒng)的顯示，最后用三極管連接數(shù)碼管與P2接口。

（2）DSl302時鐘電路設計。芯片的供電電路是將VCC2接電源，將晶振分別與X₁，X₂引腳相連；芯片的復位引腳電路是將單片機P1.2收引腳與RST引腳相連接；芯片的時鐘端電路是將單片機的PI.0引腳與芯片的SLK引腳相連組成；芯片的I/0端口的電路是將單片機的P1.1引腳與I/O引腳相連組成。

（3）顯示電路。將數(shù)碼顯示管的段選端與單片機的P0接口相連，由于數(shù)碼管采用的是動態(tài)顯示，所以通過對P0的8位二進制數(shù)據(jù)的不斷改變使數(shù)碼顯示管不斷的動態(tài)顯示；用三極管連接單片機的P2接口與數(shù)碼管接口，在兩個信號的配合下實時顯示時間數(shù)據(jù)。

3.主程序及系統(tǒng)Proteus軟件仿真

3.2系統(tǒng)Proteus軟件仿真

用Keil軟件編譯程序生成可執(zhí)行文件.hex文件后，在Proteus文件中剛剛生成的heX文件，而后進行仿真測試。在系統(tǒng)程序設計中已經(jīng)確定顯示的格式為：時時，分分秒秒，在仿真測試中可以看到數(shù)碼管按照時時，分分，秒秒的樣式進行顯示，這種顯示格式是為了便于讀取溫度數(shù)字。對于系統(tǒng)的按鍵部分，當調(diào)節(jié)各個按鍵，數(shù)碼顯示管對應的數(shù)碼位處于閃爍狀態(tài)，然后進入可調(diào)整階段，可以對系統(tǒng)的時間顯示部分進行調(diào)整。當時間走到定的時間時蜂鳴器就會響起。系統(tǒng)的電路及顯示效果達到普通用戶的需求，仿真結(jié)果如圖2所示。

4.結(jié)語

本文利用時鐘芯片DSl302，AT89C52單片機以及數(shù)碼管等元件設計出新的數(shù)字時鐘電路，實現(xiàn)定時、計時、報警等功能。該電路使用時鐘芯片DSl302自帶的簡單的三線接口，這樣為AT89C52單片機節(jié)省出較多的接口資源，而且時鐘芯片還帶有后備電池。經(jīng)大量的仿真實驗驗證，文中設計的數(shù)字時鐘顯示時間正確，誤差較小，有一定的應用價值。