1、引言隨著生活節奏的日益加快， 人們的時間觀也越來越重， 同時對電子鐘表、 日歷的需求也隨之提高。 因此， 研究實用電子時鐘及其擴展應用， 有著非常現實的意義， 具有很大的實用價值。本系統程序由主程序、 中斷服務函數和多個子函數構成。 主函數主要完成各子函數和中斷函數的初始化。 定時中斷函數主要完成時鐘芯片的定時掃描及鍵盤掃描。 時鐘芯片的讀寫函數主要是將時間、日歷信息讀出來，并把要修改具體值寫入時鐘芯片內部。系統的硬件設計與電路原理電路設計框圖系統硬件概述本電路是由 AT89S52 單片機 為控制核心，具有在線編程功能、低功耗、能在 3V 的超低壓工作。時鐘電路由 DS1302 提供，它是一種

2、高性能、低功耗、帶RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，工作電壓為 2.5V5.5V。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM 數據。DS1302內部有一個31 X8的用于臨時性存放數據的RAM寄存器?？僧a生年、月、日、周日、時、分、秒，具有使用壽命長、精度高和低功耗等特點，同時具有掉電自動保存功能。主控制模塊單片機主控制模塊的設計AT89S52 單片機為 40 引腳雙列直插芯片，有四個I/O 口 P0 ， P1 ， P2 ， P3 ， MCS-51 單片機共有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0 、 P1 、

3、P2 、 P3 ），每一條I/O 線都能獨立地作輸出或輸入。時鐘電路模塊時鐘電路模塊的設計DS1302 的引腳排列如圖 3 所示，其中 Vcc1 為后備電源， Vcc2 為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續運行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當Vcc2 大于Vcc1+0.2V 時， Vcc2 給 DS1302 供電； 當 Vcc2 小于 Vcc1 時， DS1302 由 Vcc1供電。 X1 和 X2 是振蕩源，外接32.768KHz 晶振。 RST 是復位/片選線，通過把RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。 RST 輸入有兩種功能：首

4、先， RST 接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節或多字節數據的傳送手段。圖1整體電路框圖圖2主控制系統酢時鐘控制系統時鐘電路模塊工作原理DS1302在每次進行讀、寫程序前都必須初始化， 先把SCLK端置“0”接著把RST端置“1,” 最后才給予SCLK脈沖；讀/寫時序如圖4所示。表1為DS1302的控制字，此控制字的位 7必須置1,若為0則不能對DS1302進行讀寫數據。對于位6,若對程序進行讀/寫時RAM=1 , 對時間進行讀/寫時，CK=0。位1至位5指操作單元的地址。位 0是讀/寫操作位，進行讀 操作時，該位為1;該位為0則表示進行的是寫操作。

5、控制字節總是從最低位開始輸入/輸出的。表2為DS1302的日歷、時間寄存器 內容：時鐘暫停標志位，當該位為 1時， 時鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態；當該位為0時，時鐘開始運行?！癢P是寫保護位，在任何的對時鐘和 RAM的寫操作之前， WP必須為0。當“W1時，寫保護位防 止對任一寄存器的寫操作。DS1302的控制字節DS1302的控制字如表1所示。控制字節的高有效位（位 7）必須是邏輯1,如果它為0, 則不能把數據寫入 DS1302中，位6如果為0,則表示存取日歷時鐘數據，為 1表示存取RAM數據；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位 0）如為0表示要進行寫操 作，為1表示

6、進行讀操作，控制字節總是從最低位開始輸出。數據輸入輸出（I/O） 在控制指令字輸入后的下一個 SCLK時鐘的上升沿時，數據被寫入DS1302 ,數據輸入從低 位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個 SCLK脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數據，讀出數據時從低位 。位到高位7。如圖4所示。表1的控制字格式1DS1302的寄存器DS1302有12個寄存器，其中有 7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數據位為 BCD碼 形式，其日歷、時間寄存器及其控制字見表2。此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發寄存器及與RAM相關的寄存器等。時鐘突發寄存器可一次性順序讀

7、寫除充電寄存器外的所有寄存器內容。DS1302與RAM相關的寄存器分為兩類： 一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態 為一個8位的字節，其命令控制字為 C0HFDH ,其中奇數為讀操作，偶數為寫操作；另一 類為突發方式下的 RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節，命令控制字為FEH（寫卜FFH（ t）。時鐘模塊實現功能 該模塊為系統提供精準的秒、 分、時、日、月、年等實時時間信息， 星期則由編程計算得到。溫度采集模塊溫度采集模塊設計如圖5所示。采用數字式溫度傳感器DS18B20 ,它具有測量精度高，電路連接簡單特點，此類傳感器僅需要一條數據線進行數據傳輸，使用P 1.

8、7與DS18B20的I/O 口連接加一個上拉電阻，Vcc1接電源，Vcc2接地。DS18B20的測溫原理低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數器1 ,高溫度系數晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數器 2的脈沖輸入，當計數門打開時，DS18B20就對低溫度系數振蕩器產生的時鐘脈沖后進行計數， 進而完成溫度測量。計數門的開啟時間由高溫度系數振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55 C所對應的基數分別置入減法計數器1和溫度寄存器中，減法計數器1和溫度寄存器被預置在-55 C所對應的一個基數值。減法計數器1對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行

9、減法計數，當減法計數器1的預置值減到0時溫度寄存器的值將加 1,減法計數器1的預置將 重新被裝入，減法計數器 1重新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循 環直到減法計數器 2計數到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即 為所測溫度。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數器的預置值，只要計數門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值。表2 DS1 302的日歷、時間寄存器iB-iaT tid 一tnm石山3 !l U n1Q 廿1*9 H1 o +于a01丁看-AHGdRr .P-p一LO X 一ft AU&-a.金啟1城0

10、t.jW一I1 *3_L2J顯示模塊的設計本次設計采用的是 LED動態顯示方式，由于 PROTEUS內沒有LED ,故用LCD代替LED進行仿真，與主控制芯片 AT89C52相連。如圖6所示。系統的軟件設計圖E LE 動態掃描顯示晝有于罹用nm.時何處盤子江“N圖了主程序流程圖主程序流程框圖Keil C與Proteus的聯調與測試結果Proteus7.6是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外圍電路（如 LCD , RAM , ROM ,鍵盤，馬達，LED , AD/DA ,部分SPI 器件，部分IIC器件等），使用 Proteus7.6和Ke

11、il C可以像使用仿真器一樣調試程序。Proteus的工作過程運行Proteus的ISIS程序后，進入該仿真軟件白主界面如圖8所示。在工作前，要設置view菜單下的捕捉對齊和 system下的顏色、圖形界面大小等項目。通過工具欄中的p（從庫中選擇元件命令）命令，在pick devices窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調整其相對位 置、元件參數設置、元器件間連線、編寫程序；在source菜單的Define code generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴展名等項目；在 source菜單的Add/remove source files命令下，加入單片機硬件

12、電路的對應程序；通過 debug菜單的相應命令仿真程 序和電路的運行情況。Proteus軟件所提供的調試手段Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數字信號。對于單片機硬件電路和軟件的調試，Proteus提供了兩種方法：一種是系統總體執行效果，一種是對軟件的分步調試以看具體的執行情況。軟件和硬件結合的應用系統軟件和硬件的結合， 就是一個單片機的應用系統了。 在這一階段，硬件電路的設計已經不是 最為關鍵的了，而軟件系統的設計、調試和運行才是實驗的主要內容。 因此可以以建議性的 意見給出具體的硬件電路，并提出該電路所需要完成的具體工作，進行軟件的設計和調試。

13、Keil C的介紹keil C的運行界面運行Keil C后的運行界面如圖 9所示。圖9kHic的運行界面Keil C與proteus聯調測試1、安裝 keil 與 proteus7.6 ;2、打開proteus，畫出相應電路。在proteus的tools菜單中選中 use remote debug monitor ;3、在keil中編寫MCU的程序；4、進入keil的project菜單option for target 工程名。在DEBUG 選項中右欄上部的下拉菜 選中 Proteus VSM Monitor-51 Driver ;5、在keil中進行debug ,同時在proteus中查看直

14、觀的結果， LCD顯示；6、把keil里的文件編譯后輸出hex的文件，在proteus中把單片機的加載程序文件換成keil中的hex文件，然后運行。運行結果結果顯示由圖1整體電路框圖可知，LED顯示結果，如圖10所示。圖1。結果顯示日期和時間的修改由 4個按鍵構成。鍵 P0為調節；P2A0 ,模式切換鍵（向左移）向左移;鍵P2A1 ,加法按鈕；鍵 P2A2 ,減法按鈕；鍵 P2A3 ,立刻跳出調整模式按鈕。按動PO時秒閃爍進入調節系統，如圖 11所示。按動P2A0向左移，對分進行調節，如圖 12所示。按動P2A1向左移，對時進行加調節，如圖 13所示。圖11秒調節圖13時加調節圖14所示，是未調之前的顯示，按動P2A2向左移，對年進行減調節，如圖 15所示按動P2A3向左移，退出調節恢復如圖16