電子時(shí)鐘畢業(yè)設(shè)計(jì)

天津?yàn)I海職業(yè)學(xué)院

基于DS1302數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)系別：機(jī)電系專業(yè)：07電氣自動(dòng)化2班姓名：于懷賡指導(dǎo)教師：辛春霞1.1DS1302簡(jiǎn)介DS1302[1]是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓寬達(dá)～。時(shí)鐘可工作在24小時(shí)格式或12小時(shí)（AM/PM）格式。DS1302與單片機(jī)的接口使用同步串行通信，僅用3條線與之相連接?？刹捎靡淮蝹魉鸵粋€(gè)字節(jié)或突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源／后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。管腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖引腳號(hào)引腳名稱功能1VCC2主電源2、3X1、X2振蕩源，外接32768Hz晶振4GND地線5RST復(fù)位/片選線6I/O串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端（雙向）7SCLK串行時(shí)鐘輸入端8VCC1后備電源1.3DS1302的數(shù)據(jù)輸入輸出在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)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(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位至高位71.4DS1302的寄存器寄存器名命令字取值范圍各位內(nèi)容寫操作讀操作76543210秒寄存器80H81H00--59CH10SECSEC分寄存器82H83H00--59010MINMIN時(shí)寄存器84H85H01-12或00-2312/24010HRHR日寄存器86H87H01-28,29,30,310010DATEDATE月寄存器88H89H01--1200010MMONTH

周寄存器8AH8BH01--0700000DAY年寄存器8CH8DH00--9910YEARYEAR2.1AT89S51（1）功能特性概括（2）晶體振蕩器特性（1）功能特性概括:AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：40個(gè)引腳、4KBytesFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、128Bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口、5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷、2個(gè)數(shù)據(jù)指針、2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器、2個(gè)全雙工串行通信口、看門狗（WDT）電路、片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。此外，AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作。掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。（2）晶體振蕩器特性

AT89S51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別為該反向放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)反向放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體(或陶瓷諧振器)及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求,但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體,電容應(yīng)該使用30pF10pF。還可以使用外部時(shí)鐘。這種情況下,外部時(shí)鐘脈沖接X(jué)TAL1端,即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端,XTAL2應(yīng)懸空。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的,所以外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求,但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。3方案設(shè)計(jì)與論證DS12887與CPU接口電路DS1302與CPU接口方案1解析方案2解析方案1：使用并行接口時(shí)鐘芯片DS12887設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路。該設(shè)計(jì)方案用AT89S51主控，利用并行時(shí)鐘芯片DS12887為核心計(jì)時(shí)芯片，組成數(shù)字時(shí)鐘電路。該電路能夠準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，還附加許多其它功能，在掉電時(shí)能保存用戶設(shè)置參數(shù)和故障狀態(tài)參數(shù)等重要參數(shù)。方案2：使用串行接口時(shí)鐘芯片DS1302設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路。該設(shè)計(jì)方案以單片機(jī)AT89S51為主控芯片，以串行時(shí)鐘芯片DS1302為核心計(jì)時(shí)芯片，組成數(shù)字時(shí)鐘電路。該電路不但能準(zhǔn)確地計(jì)時(shí)、附加其它功能，而且，其三線接口可以節(jié)省接口資源，在斷電后不丟失時(shí)間和數(shù)據(jù)信息。

4.1單片機(jī)AT89S51外圍電路設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位電路圖單片機(jī)AT89S51作為主控芯片，控制整個(gè)電路的運(yùn)行。單片機(jī)外圍需要一個(gè)復(fù)位電路，復(fù)位電路的功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤消復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。該設(shè)計(jì)采用含有二極管的復(fù)位電路，復(fù)位電路可以有效的解決電源毛刺和電源緩慢下降（電池電壓不足）等引起的問(wèn)題，在電源電壓瞬間下降時(shí)可以使電容迅速放電，一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復(fù)位。

AT89S51外圍電路圖

4.2DS1302與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)時(shí)鐘芯片DS1302與單片機(jī)AT89S51的接口是由3條線來(lái)完成的，單片機(jī)AT89S51的與時(shí)鐘芯片的數(shù)據(jù)傳輸端相連，用來(lái)作為DS1302輸入時(shí)鐘SCLK控制端控制DS1302的復(fù)位輸入端。DS1302接標(biāo)準(zhǔn)石英晶振。4.3電源設(shè)計(jì)時(shí)鐘芯片DS1302有很寬的工作電壓范圍，其工作電壓為～。單片機(jī)AT89S51的工作電壓范圍相對(duì)較窄，為～，所以本設(shè)計(jì)中，給電路接入三端穩(wěn)壓器7805，利用它的穩(wěn)壓功能給電路提供穩(wěn)定的+5V電壓，使電路的工作保持很高的可靠性。在電路中接入一個(gè)發(fā)光二極管作為指示燈，可以很方便地指示電源與電路是否接通。啟動(dòng)寫數(shù)據(jù)字節(jié)一位復(fù)位端變高啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳送工作結(jié)束SCLK發(fā)脈沖復(fù)位端變低SCLK發(fā)脈沖寫命令字節(jié)一位夠8次嗎？夠8次嗎？NYYN啟動(dòng)寫數(shù)據(jù)字節(jié)一位復(fù)位端變高啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳送工作結(jié)束SCLK發(fā)脈沖復(fù)位端變低SCLK發(fā)脈沖寫命令字節(jié)一位夠8次嗎？夠8次嗎？NYYN啟動(dòng)讀數(shù)據(jù)字節(jié)一位復(fù)位端變高啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳送工作結(jié)束SCLK發(fā)脈沖復(fù)位端變低SCLK發(fā)脈沖寫命令字節(jié)一位夠8次嗎？夠8次嗎？NYYNDS1302時(shí)間流程圖①寫DS1302流程圖②讀DS1302流程圖5.結(jié)論本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)AT89S51控制串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302構(gòu)成數(shù)字時(shí)鐘電路，實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。該電路使用簡(jiǎn)單的三線接口，為單片機(jī)節(jié)省大量的接口資源，時(shí)鐘芯片DS1302帶有后備電池，具備對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力，保證電路