基于單片機(jī)的定時(shí)插座的設(shè)計(jì)word格式源

1、目 錄中文摘要I英文摘要II1 緒論11.1 課題背景11.2 方案概述12 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)可行性論證3 需求分析3 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)32.2 系統(tǒng)總體方案4 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成4 系統(tǒng)的軟件構(gòu)成43 系統(tǒng)的硬件53.1 系統(tǒng)的主控單元構(gòu)成53.1.1 單片機(jī)AT89S52簡(jiǎn)介53.1.2 主要功能及特性63.1.3 管腳圖管腳說(shuō)明73.1.4 復(fù)位電路93.1.5 震蕩電路103.1.6 芯片擦除113.2 時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介113.2.1 DS1302引腳及相關(guān)功能113.2.2 DS1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)133.2.3 DS1302讀寫(xiě)時(shí)序說(shuō)明134系統(tǒng)仿真與硬件制作154.1 軟件仿真154

2、.2 硬件制作165 系統(tǒng)軟件介紹175.1 數(shù)碼管刷新程序介紹175.2 按鍵掃描程序186 系統(tǒng)調(diào)試與成果196.1 調(diào)試196.2 系統(tǒng)測(cè)試196.2.1 按鍵的測(cè)試196.2.2 插座定時(shí)時(shí)間測(cè)試196.3 系統(tǒng)誤差分析207 總結(jié)與展望21結(jié)束語(yǔ)22致謝22參考文獻(xiàn)24附錄125附錄2361 緒論現(xiàn)有的電源插座一般為普通插座，只負(fù)責(zé)電源轉(zhuǎn)接，不能實(shí)現(xiàn)智能控制。因而不能有效的實(shí)現(xiàn)智能化控制。而一些專(zhuān)用設(shè)備上可以實(shí)現(xiàn)智能化控制，而此時(shí)的控制系統(tǒng)和專(zhuān)用設(shè)備聯(lián)系比較緊密，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大面積推廣。本設(shè)計(jì)主要是解決普通家電的智能化控制。電源分為多路輸出，可以實(shí)現(xiàn)分別控制或者統(tǒng)一控制。具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能

3、，可以對(duì)每一路設(shè)置啟動(dòng)和停止時(shí)間以及運(yùn)行時(shí)間周期，并實(shí)時(shí)顯示時(shí)鐘。本發(fā)明為電源自動(dòng)控制裝置，本發(fā)明涉及到家電電源控制的實(shí)現(xiàn)方法，主要用于需要定時(shí)開(kāi)關(guān)的動(dòng)力裝置上，可以人為設(shè)定開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間，不需要人為監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)智能化控制。1.1 課題背景隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，不可再生資源的枯竭，現(xiàn)代化高效能的設(shè)備使用，人們?cè)絹?lái)越注重資源的節(jié)省和時(shí)間的統(tǒng)籌安排。電視機(jī)的待機(jī)功耗一般都是10W左右，很多人晚上看完電視只是讓電視機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)，一晚上按8小時(shí)算，也是需要七八十瓦的功耗，一個(gè)月差不多3度電。而現(xiàn)在幾乎每家都有電視機(jī)，可以想象每年要有多少電能被浪費(fèi)現(xiàn)在的家用電熱水器一般都沒(méi)有定時(shí)開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)功能，假如我

4、們需要六點(diǎn)出門(mén)，九點(diǎn)鐘回來(lái)，而回來(lái)就希望有熱水洗澡，如果六點(diǎn)鐘開(kāi)始燒水的話，九點(diǎn)鐘會(huì)燒得很熱，而且會(huì)浪費(fèi)電能，試想如果我們能有一個(gè)智能家電控制系統(tǒng)， 不僅可以節(jié)約很多電能，還可以根據(jù)個(gè)人情況統(tǒng)籌安排時(shí)間。1.2 方案概述針對(duì)以上的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了這款智能家電控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是智能化，可以根據(jù)個(gè)人需要隨意設(shè)置電源的開(kāi)關(guān)時(shí)間，該方案也適用于園藝定時(shí)澆水之類(lèi)的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)需具備以下功能：1、利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一定時(shí)開(kāi)關(guān)，在24小時(shí)內(nèi)的時(shí)間里能預(yù)先設(shè)定定時(shí)范圍，每天周而復(fù)始地控制用電器具的自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉。2、要求最少能獨(dú)立控制兩路220V/10A的交流負(fù)載。3、產(chǎn)品的成本應(yīng)盡量低，不能超過(guò)3

5、5元。4、產(chǎn)品的功能應(yīng)盡量多，最少應(yīng)具有時(shí)間顯示和校正、定時(shí)顯示和設(shè)置等功能。5、產(chǎn)品的質(zhì)量應(yīng)可靠、安全。具體性能指標(biāo)如下：供電電源：220V 50Hz 功率消耗：<2W使用環(huán)境溫度：-10至40度 最大負(fù)載電流：>10A負(fù)載功率：2500W（250V 10A）定時(shí)范圍：1分鐘至23小時(shí)59分任意設(shè)定最小設(shè)定單位：1分鐘 最小設(shè)定間隙：1分鐘定時(shí)精度：1分鐘 工作方式：連續(xù)工作制可定時(shí)次數(shù)：不少于1次，可以同時(shí)控制兩個(gè)插座；2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1 方案可行性論證2.1.1 需求分析隨著現(xiàn)代社會(huì)人們生活水平的日益提高，及建設(shè)節(jié)約型社會(huì)口號(hào)的提出人們節(jié)能的意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，于是定時(shí)插座就

6、應(yīng)運(yùn)而生了。2.1.2 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)方案一：采用單片機(jī)本身的定時(shí)器，根據(jù)振蕩頻率來(lái)算時(shí)間，雖然這樣價(jià)格最低廉，但是時(shí)間走的不精確，斷電數(shù)據(jù)也會(huì)丟失。方案二：采用DS12C877時(shí)鐘芯片，此芯片內(nèi)置鋰電，斷電數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。但是DS12C877電路比較復(fù)雜同時(shí)價(jià)格比較昂貴。方案三：采用DS1302時(shí)鐘芯片，此時(shí)鐘芯片能產(chǎn)生準(zhǔn)確的時(shí)間、年、月、日等，外加一塊鋰電池能保證斷電后能保證數(shù)據(jù)部丟失，具有DS12C877的功能，同時(shí)電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。綜上所述，綜合價(jià)格與功能等因素，因此我們采用方案三。圖2.1 DS1302的連接電路圖1、VCC為主電源接5V，C1為濾波電容；2、X1、X2外接32.768

7、K的晶振；3、5、6、7腳分別與控制器相聯(lián)，注意外部4.7K上拉電阻；4、備用電源腳，注意是3.3V，DS1302要求備用電源電壓稍微低于主用電源；DS1302的具體操作的大致過(guò)程，就是將各種數(shù)據(jù)寫(xiě)入DS1302的寄存器，以設(shè)置它當(dāng)前的時(shí)間以及格式。然后使DS1302開(kāi)始運(yùn)作，DS1302時(shí)鐘會(huì)按照設(shè)置情況運(yùn)轉(zhuǎn)，再用單片機(jī)將其寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)讀出。2.2 系統(tǒng)總體方案2.2.1 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成系統(tǒng)總體分為軟件部分和硬件部分兩部分構(gòu)成。硬件部分由主控芯片部分、繼電器控制部分、數(shù)碼管顯示部分、DS1302時(shí)鐘控制部分、音樂(lè)播放部分、電源部分、指示部分組成?？傮w框圖如下：主控部分（單片機(jī)） 控制為電路

8、提供能量信息采集顯示部分信息采集控制DS1302時(shí)鐘電源部分繼電器蜂鳴器圖2.2系統(tǒng)總體框圖2.2.2 系統(tǒng)的軟件構(gòu)成系統(tǒng)軟件組成主要分為時(shí)鐘芯片DS1302信息的實(shí)時(shí)采集、數(shù)碼管顯示、繼電器的控制，時(shí)間的設(shè)定等幾部分組成。具體詳細(xì)程序見(jiàn)附錄。3 系統(tǒng)主要芯片介紹3.1 系統(tǒng)的主控單元構(gòu)成系統(tǒng)的主控單元由AT89S52及其最小工作系統(tǒng)構(gòu)成，主要功能是控制系統(tǒng)的總體，是系統(tǒng)的核心，相當(dāng)于系統(tǒng)的大腦和心臟。其電路圖如下：圖3.1系統(tǒng)主控單元3.1.1 單片機(jī)AT89S52簡(jiǎn)介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(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度

9、非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)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。3.1.2 主要功能及特性AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)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?？臻e模式下，CPU停止工作，

10、允許RAM、定時(shí)器/計(jì)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(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。l 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容l 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器l 1000次擦寫(xiě)周期l 全靜態(tài)操作：0Hz33Hzl 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器l 32個(gè)可編程I/O口線l 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器l 八個(gè)中斷源l 全雙工UART串行通道l 低功耗空閑和掉電模式l 掉電后中斷可喚醒l 看門(mén)狗定時(shí)器l 雙數(shù)據(jù)指針l 掉電標(biāo)識(shí)符3.1.3 管腳圖管腳說(shuō)明圖3.2 AT89S52引腳圖VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路

11、的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器

12、/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如表3-1所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。表3.1 P1口的第二功能引腳號(hào)第二功能P1.0T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用）P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P

13、2口的 管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給 出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高 八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口作為AT89C51的一些特殊功能口，如表3-2所示

14、：表3.2 P3的特殊功能口管腳備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變

15、的頻率周期 輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA /VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFF

16、H），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定 為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 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(lái)自反向振蕩器的輸出。3.1.4 復(fù)位電路為確保微機(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。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即 4.755.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過(guò)4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器

17、 穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開(kāi)始正常工作。目前為止，單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類(lèi)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(mén)狗型復(fù)位電路。電路圖如下：圖3.3 復(fù)位電路3.1.5 振蕩電路電路圖如下：圖3.4 晶振電路晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱(chēng)，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低 的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏谶@個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶 振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振

18、電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄， 所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱(chēng)的諧振頻率。 一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，每個(gè)電容的另一端再接到地，這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請(qǐng)注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個(gè)不能忽略。3.1.6 芯片擦除 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組

19、合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此 外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì) 數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所有其它芯片功能。3.2時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介3.2.1 DS1302引腳及相關(guān)功能DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提

20、供秒、分、時(shí)、日、周、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整。時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/PM指示決定采用24或12小時(shí)格式。DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：（1）RES復(fù)位（2）I/O數(shù)據(jù)線（3）SCLK串行時(shí)鐘。時(shí)鐘/RAM的讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mWDS1302是由DS1202改進(jìn)而來(lái)增加了以下的特性：雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)，Vcc1為可編程涓流充電電源，附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器。它廣泛應(yīng)用于電話、傳真、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域下面

21、。將主要的性能指標(biāo)作一綜合：實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100年之前的秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的能力，還有閏年調(diào)整的能力；318位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM串行I/O口方式使得管腳數(shù)量最少寬范圍工作電壓工作電流2.0V時(shí),小于300nA讀/寫(xiě)時(shí)鐘或RAM數(shù)據(jù)時(shí)有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式8腳DIP封裝或可選的8腳SOIC封裝根據(jù)表面裝配與TTL兼容Vcc=5V可選工業(yè)級(jí)溫度范圍-40+85雙電源管用于主電源和備份電源供應(yīng)上是DS1302的一些全面的預(yù)覽，以下為DS1302管腳圖： 圖3.5 DS1302圖3.6 DS1302引腳圖VCC2：主用電源引腳；X1、X2：DS1302外部晶振引

22、腳；GND：地；RST：復(fù)位引腳；I/O：串行數(shù)據(jù)引腳，數(shù)據(jù)輸出或者輸入都從這個(gè)引腳；SCLK：串行時(shí)鐘引腳；VCC1：備用電源；3.2 .2 DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 圖3.7 DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.2.3 DS1302讀寫(xiě)時(shí)序說(shuō)明DS1302是SPI總線驅(qū)動(dòng)方式。它不僅要向寄存器寫(xiě)入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。要想與DS1302通信，首先要先了解DS1302的控制字。DS1302的控制字如下圖。圖3.8 DS1302的控制字控制字的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到DS1302中。位6：如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示

23、存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1（A4A0）：指示操作單元的地址；位0（最低有效位）：如為0，表示要進(jìn)行寫(xiě)操作，為1表示進(jìn)行讀操作?？刂谱挚偸菑淖畹臀婚_(kāi)始輸出。在控制字指令輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（0位）開(kāi)始。同樣，在緊跟8位的控制字指令后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿，讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)序如下圖。 圖3.9 DS1302的讀寫(xiě)時(shí)序圖DS1302是DALLAS公司的涓流充電時(shí)鐘芯片， DS1302工作時(shí)功耗很低、保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息功耗小于1mW，僅用一節(jié)電池就能唱時(shí)間保持?jǐn)?shù)據(jù)。所以總的來(lái)說(shuō)DS1302

24、的操作分2步（顯示部分屬于液晶顯示的內(nèi)容，不屬于DS1302本身的內(nèi)容），但是在講述操作時(shí)序之前，我們要先看看寄存器：寄存器樣式.jpg上圖是DS1302的寄存器樣式，我們看到：1、第7位永遠(yuǎn)都是12、第6位，1表示RAM，尋址內(nèi)部存儲(chǔ)器地址；0表示CK，尋址內(nèi)部寄存器；3、第5到第1位，為RAM或者寄存器的地址；最低位，高電平表示RD：即下一步操作將要“讀”；低電平表示W(wǎng)：即下一步操作將要“寫(xiě)”。（與AT24C02寄存器類(lèi)似，這點(diǎn)要理解好）4 系統(tǒng)仿真與硬件制作4.1 軟件的仿真Proteus軟件是英國(guó)Labcenter Electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州

25、風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和

26、MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。本系統(tǒng)在制作硬件之前首先用Proteus軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真測(cè)試，確保系統(tǒng)的可靠性及實(shí)物的成功率。其仿真圖如下：圖4.14.2 硬件的制作經(jīng)過(guò)軟件仿真實(shí)驗(yàn)成功后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)物的制作。在制作的過(guò)程中應(yīng)該注意一下幾點(diǎn)：1、要注意元器件的布局，因?yàn)殡娐繁容^復(fù)雜，為了連接線方便要提前對(duì)元器件進(jìn)行布局，同時(shí)布局好了實(shí)物做出來(lái)也比較美觀；2、在焊接的過(guò)程中一定要檢查好器件的引腳，尤其是數(shù)碼管的引腳一定不要焊接錯(cuò)。同時(shí)還要注意二極管、繼電器、蜂鳴器、

27、USB頭電解電容等器件的正負(fù)極不要接錯(cuò)；3、要注意P0口需要外接上拉電阻；4、單片機(jī)的31引腳要接到地；5、焊接完成后要進(jìn)行排查，主要是用萬(wàn)用表檢測(cè)電源和地之間是否短路等，如果沒(méi)有錯(cuò)誤了在插芯片，在插芯片時(shí)引腳的位置一定不要插反。5 系統(tǒng)軟件介紹系統(tǒng)軟件部分主要有按鍵控制部分，時(shí)鐘信息采集部分，數(shù)碼管顯示部分，繼電器控制部分組成，其程序流程圖如下：圖 5.1 系統(tǒng)的軟件流程圖5.1 數(shù)碼管刷新程序介紹數(shù)碼管是顯示的當(dāng)前的實(shí)時(shí)時(shí)間或者設(shè)定時(shí)間，隨著時(shí)間的推移或者按鍵對(duì)設(shè)定時(shí)間的調(diào)整數(shù)碼管顯示的時(shí)間要實(shí)時(shí)更新才能正常顯示，此部分程序如下：void show_flash(void) LED_IO =

28、 Led_buf0; LED1 = 0; delay_ms(4); LED1 = 1; LED_IO = Led_buf1; LED2 = 0; delay_ms(4); LED2 = 1; LED_IO = Led_buf2; LED3 = 0; delay_ms(4); LED3 = 1; LED_IO = Led_buf3; LED4 = 0; delay_ms(4); LED4 = 1; 5.2 按鍵掃描程序系統(tǒng)通過(guò)按鍵來(lái)對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正及對(duì)插座開(kāi)始結(jié)束時(shí)間的設(shè)定，由于按鍵會(huì)有機(jī)械性的都抖動(dòng)，因此需要在程序中加入防抖動(dòng)程序。int8 scan_key(void) int8 val=-1;

29、 if (KeyIn1 = 0) val = 1; /while (KeyIn1 = 0); /等待按鍵抬起 else if (KeyIn2 = 0) val = 2; /while (KeyIn2 = 0);/等待按鍵抬起 else if (KeyIn3 = 0) val = 3; /while (KeyIn3 = 0);/等待按鍵抬起 return val; 6 調(diào)試與結(jié)果6.1 調(diào)試在調(diào)試過(guò)程中，曾遇到以下問(wèn)題：1) 當(dāng)硬件連接無(wú)誤，在系統(tǒng)啟動(dòng)后數(shù)碼管不顯示，系統(tǒng)沒(méi)有反應(yīng)，這種情況有以下幾種可能：第一，硬件電路中存在虛焊，或電路接線焊錯(cuò)；第二，芯片插反了導(dǎo)致電路短路；第三，數(shù)碼管電路焊接

30、錯(cuò)誤。遇到這種情況首先要用萬(wàn)用表檢查芯片的供電電壓是否為5V，如果不是就檢查供電電路有沒(méi)有問(wèn)題。如果兩端有電壓就看看芯片插反沒(méi)有。2) 系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)碼管顯示不正常，這有可能是背光調(diào)節(jié)電位器阻值不合適，需要調(diào)節(jié)一下控制背光的10K電位器。3) 系統(tǒng)顯示不穩(wěn)定，這有可能是電壓不穩(wěn)定，或者AT89S52芯片的31引腳EA引腳沒(méi)有接高電平。6.2 系統(tǒng)測(cè)試6.2.1 按鍵的測(cè)試時(shí)間校正：打開(kāi)電源，顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，按手動(dòng)校正“按鍵2”，對(duì)小時(shí)加，按手動(dòng)校正“按鍵3”，對(duì)分鐘加。定時(shí)時(shí)間的調(diào)整：按下手動(dòng)校正“按鍵1”，按一下，第一路插座的紅色指示燈亮，是對(duì)第一路插座定時(shí)開(kāi)始時(shí)間的設(shè)定，再按手動(dòng)校正“按鍵2”，

31、小時(shí)加，按手動(dòng)校正“按鍵3”，分鐘加。再按手動(dòng)校正“按鍵1”，綠色指示燈亮，是對(duì)第一路插座結(jié)束時(shí)間的設(shè)定，設(shè)定方法同開(kāi)始時(shí)間；再按依次按手動(dòng)校正“按鍵1”對(duì)第二路插座開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，方法同第一路插座。如果其中一個(gè)按鍵不能使用就用萬(wàn)用表檢查是否存在虛焊，是否和地接觸完好等。在調(diào)試初期，按鍵每按下一次數(shù)字跳動(dòng)好幾次，在檢查硬件沒(méi)有問(wèn)題后檢查程序，在程序上面加了防抖動(dòng)的程序，問(wèn)題解決。6.2.2 定時(shí)設(shè)定測(cè)試通過(guò)按鍵設(shè)置定時(shí)時(shí)間，插座供電有開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間，經(jīng)測(cè)定定時(shí)開(kāi)始11:20，定時(shí)結(jié)束時(shí)間12:31，時(shí)間開(kāi)始時(shí)指示燈亮，定時(shí)結(jié)束，播放音樂(lè)，并自動(dòng)斷電。6.3 系統(tǒng)誤差分析本系統(tǒng)的誤差來(lái)源

32、主要有：1) DS1302時(shí)鐘芯片本身的問(wèn)題，這個(gè)可以通過(guò)測(cè)試，測(cè)試出在一定時(shí)間內(nèi)時(shí)間誤差是多少，在系統(tǒng)程序中調(diào)節(jié)彌補(bǔ)誤差。2) 系統(tǒng)的外圍器件像晶振等帶來(lái)的誤差，這種情況要求我們?cè)诤附拥臅r(shí)候元器件布局要合理，保證線路質(zhì)量，最大程度的減少誤差。7 總結(jié)與展望經(jīng)過(guò)軟件硬件的結(jié)合調(diào)試，最后搭建成了一個(gè)由單片機(jī)控制的帶時(shí)鐘顯示功能的定時(shí)插座，經(jīng)檢測(cè)工作狀態(tài)良好，達(dá)到了預(yù)期的效果?？傊到y(tǒng)存在以下優(yōu)點(diǎn)和一些需要改進(jìn)的地方。1、系統(tǒng)帶有時(shí)鐘芯片，并有電池供電，可以準(zhǔn)確顯示實(shí)時(shí)時(shí)間。2、按鍵少，操作簡(jiǎn)單；3、帶有音樂(lè)提醒功能。4、數(shù)碼管太大，如果批量生產(chǎn)時(shí)可采用小的液晶屏；5、繼電器有電火花，有一定的使

33、用壽命；6、如果電路對(duì)功率等有要求可以加上功率顯示電路；7、本系統(tǒng)是用USB供電的，實(shí)際應(yīng)用不方面，可考慮使用降壓電路。目前市場(chǎng)上的定時(shí)插座產(chǎn)品種類(lèi)繁多，在導(dǎo)師的幫助下，我做完了這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，總的來(lái)說(shuō)，我只做到了最基本的要求。在設(shè)計(jì)制作過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，比如由于對(duì)于元器件的不熟悉導(dǎo)致了把執(zhí)行電路中元件的正負(fù)極弄反了。導(dǎo)致自己走了很多彎路，浪費(fèi)了很多時(shí)間等等。這些都是我以后工作的經(jīng)驗(yàn)。定時(shí)類(lèi)插座的研究還要繼續(xù)下去，我所做的東西體積還不夠小，而且負(fù)載的功率也不能達(dá)到很大，插座本身消耗的功率也沒(méi)有降到最低。在將來(lái)研究過(guò)程中，主要目標(biāo)應(yīng)是與通信等其他學(xué)科聯(lián)系起來(lái)，研究出來(lái)功能更加齊全，更智能，比如

34、可以防雷，可以防觸電，能聲控或光控，甚至是遠(yuǎn)程控制，并且使用周期長(zhǎng)，價(jià)格低廉，承受的負(fù)載高，自身消耗小的定時(shí)插座。結(jié)束語(yǔ)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，用到了很多原來(lái)學(xué)過(guò)的知識(shí)，不斷地翻看原來(lái)的教材，鞏固了在大學(xué)4年內(nèi)學(xué)過(guò)的知識(shí)，尤其是單片機(jī)和模擬電子方面的知識(shí)，不僅拓寬了知識(shí)面，還強(qiáng)化了自己的綜合性、實(shí)際性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)使自己掌握了應(yīng)用單片機(jī)的基本技能，培養(yǎng)了動(dòng)手能力，觀察能力，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，鞏固、加深理論課知識(shí)，增加感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步加深對(duì)單片機(jī)應(yīng)用的理解，提高對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用能力和編程設(shè)計(jì)，提高對(duì)常見(jiàn)單片機(jī)設(shè)計(jì)及電路故障的分析和判斷能力；進(jìn)一步加深對(duì)單片機(jī)應(yīng)用的理解，提高對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用能力和編程設(shè)

35、計(jì)。同時(shí)，獲得了很豐富的軟件調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)了我的實(shí)際編程能力，也讓自己更加的知道了自己在知識(shí)領(lǐng)域里的不足和缺陷。由于時(shí)間太倉(cāng)促，經(jīng)驗(yàn)仍不足，理論方面也相應(yīng)的存在不足，加上條件有限，本設(shè)計(jì)仍存在著一些方面的問(wèn)題，個(gè)人技能也有待提高。理論知識(shí)還要鞏固加強(qiáng)。致 謝冬天的孕育是春天的收獲，在這奮斗的季節(jié)里請(qǐng)?jiān)试S我懷著感恩的心向那些在我的學(xué)業(yè)上、生活中給予我?guī)椭凸膭?lì)的人們表示衷心的謝意！所謂厚積薄發(fā)，論文是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的整合，所以首先，我要感謝大學(xué)所有教授過(guò)我知識(shí)的教風(fēng)不同的老師們。更應(yīng)該感謝我的導(dǎo)師XXX，X老師淵博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度以及誨人不倦的精神將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我，成為我學(xué)習(xí)的榜樣，有了他

36、的指導(dǎo)才使我的論文得以順利完成！還有實(shí)驗(yàn)中心的周偉老師，單位研發(fā)部的閆誠(chéng)魯工程師，他們?cè)谖臆浖幊?、硬件制作的過(guò)程中給予我了很大的幫助。在此謹(jǐn)向X老師、X老師和閆工及其他關(guān)心我教育我的老師、同事表示衷心的感謝和誠(chéng)摯的敬意！我尤其要感謝我的父母，他們?yōu)槲疑洗髮W(xué)付出了很多，吃了很多苦，我才能順利完成學(xué)業(yè)，今天我終于學(xué)有所成，要特別感謝我的父母！還有我的朋友們，在枯燥的時(shí)候我們相互鼓勵(lì)、共同前進(jìn)，在知識(shí)海洋里的任意遨游使我發(fā)現(xiàn)著文字的美麗，分享著痛苦與快樂(lè)，創(chuàng)造著我們共同的勝利時(shí)刻。 最后，我要感謝辛勤養(yǎng)育我的親人們，幫我克服了懶惰加快了論文進(jìn)程?？傊?，論文的圓滿完成，讓我體會(huì)到了成功的喜悅，也希望

37、你們能陪我一起分享，并祝愿親朋好友，各位老師們?nèi)f事如意！再向大家道一聲“謝謝” ！參考文獻(xiàn)1 李群芳，肖看.單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，20062 戢衛(wèi)平等.單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例經(jīng)典.北京：冶金工業(yè)出版社,20053 侯俊杰.深入淺出MFC（第二版）.武漢：華中科技大學(xué)出版社,20074 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第三版）.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2005,58-645 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第三版）.北京：清華大學(xué)出版社，2005,37-47,92-1086 .單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)與實(shí)訓(xùn).北京：電子工業(yè)出版社，20067 .51系列單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用方案.北京：中國(guó)電力

38、出版社，20048 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì).北京.電子工業(yè)出版社，20069 .51單片機(jī)C語(yǔ)言設(shè)計(jì)實(shí)例精講.北京航空航天大學(xué)出版社唐曉強(qiáng). 中國(guó)通信產(chǎn)業(yè)研究 附錄1系統(tǒng)源程序如下：/* * 定時(shí)插座*/* 文件名：music.C* 功能：播放音樂(lè)，定時(shí)器T0產(chǎn)生音調(diào)，定時(shí)器T1控制節(jié)拍。* 說(shuō)明：2011-04-14*/#include <buzz.h>#defineA 0xEFA3 / 110.000Hz A#define As 0xF08E / 116.541Hz A#defineB 0xF16C / 123.471Hz B#definec 0xF23D / 130.813Hz

39、c#define cs 0xF303 / 138.591Hz c#defined 0xF3BE / 146.832Hz d#define ds 0xF46E / 155.563Hz d#definee 0xF514 / 164.814Hz e#definef 0xF5B1 / 174.614Hz #define fs 0xF645 / 184.997Hz f#defineg 0xF6D1 / 195.998Hz g#define gs 0xF755 / 207.652Hz g#definea 0xF7D1 / 220.000Hz a#define as 0xF847 / 233.082Hz a

40、#defineb 0xF8B6 / 246.942Hz b#definec1 0xF91F / 261.626Hz c1 (中央C)#define c1s 0xF982 / 277.183Hz c1#defined1 0xF9DF / 293.665Hz d1#define d1s 0xFA37 / 311.127Hz d1#definee1 0xFA8A / 329.628Hz e1#definef1 0xFAD9 / 349.228Hz f1#define f1s 0xFB23 / 369.994Hz f1#defineg1 0xFB68 / 391.995Hz g1#define g1s

41、 0xFBAA / 415.305Hz g1#definea1 0xFBE9 / 440.000Hz a1(標(biāo)準(zhǔn)音)#define a1s 0xFC24 / 466.164Hz a1#defineb1 0xFC5B / 493.883Hz b1#definec2 0xFC8F / 523.251Hz c2#define c2s 0xFCC1 / 554.365Hz c2#defined2 0xFCEF / 587.330Hz d2#define d2s 0xFD1B / 622.254Hz d2#definee2 0xFD45 / 659.255Hz e2#definef2 0xFD6C /

42、698.456Hz f2#define f2s 0xFD91 / 739.989Hz f2#defineg2 0xFDB4 / 783.991Hz g2#define g2s 0xFDD5 / 830.609Hz g2#definea2 0xFDF4 / 880.000Hz a2#define a2s 0xFE12 / 932.328Hz a2#defineb2 0xFE2D / 987.767Hz b2#definec3 0xFE48 / 1046.500Hz c3#define c3s 0xFE60 / 1108.730Hz c3#defined3 0xFE78 / 1174.660Hz d3#define d3s 0xFE8E / 1244.510Hz d3# #definee3 0xFEA3 / 1318.510Hz e3#definef3 0xFEB6 / 1396.910Hz f3#define f3s 0xFEC9 / 1479.980Hz f3#defineg3 0xFEDA /