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單機片電子時鐘的設計方案(編輯修改稿)

2026-05-19 23:13 本頁面

　

【文章內容簡介】 X1：u X2：u I/O：數據輸入/輸出引腳，產生的振蕩源提供給芯片內部電路計時使用。實時時鐘芯片DS1302采用三線串行接口方式。外部控制電路可以通過RST、SCLK和I/O引腳來實現數據傳輸。其中，RST引腳為通信允許信號，低電平有效，即RST=0允許通信，RST=1時禁止通信。SCLK引腳為串行數據的位同步脈沖信號，I/O引腳為雙向串行數據傳輸信號。實時時鐘芯片DS1302的備份電池可選用可充電鎳鎘電池或者1 uF以上的超容量電容。DS1302內部的涓流充電器在主電壓工作正常時向備份電池充電，理論上說，系統主電源的工作電壓應該稍微高于備份電池電壓，否則無法充電。本設計系統中，整個電路使用了兩種電源，主電源將為整個電路供電，還有DS1302的備用電源。當主電源被切斷后，DS1302啟用備用電源，可以保持DS1302繼續工作。當主電源恢復供電，LCD液晶屏可以依舊顯示當前時間，而不會因為斷電使系統復位到初始化時間，避免了重新校時的麻煩。實時時鐘芯片DS1302為從器件，接受從外部位處理器的命令來完成功能設定以及控制數據傳輸。外部處理器通過命令字節完成操作，首先向實時時鐘芯片DS1302寫入一個命令字節，接著是數據字節。表31 DS1302命令字節的格式表位序D7D6D5D4D3D2D1D0定義1RAM/CKA4A3A2A1A0RD/W其中，實時時鐘芯片DS1302命令字節各位的含義如下。u 命令字節的最高位D97始終為1.u RAM/CK位（D6位）：DS1302片內隨機存儲器/時鐘選擇位，當RAM/CK=1時，為隨機存儲器操作，A4～A0的范圍為0～30；當RAM/CK=0時，為時鐘操作，定義時鐘和其他寄存器的地址。A4～A0的范圍為0～6，由低到高位分別為秒、分、時、日、月、星期、年的寄存器。u A4～A0(D5～D1)：片內日歷時鐘寄存器或隨機存儲器的地址選擇位。u RD/W位（D0）：DS1302讀寫控制位。當RD/W=1時，為讀操作；當RD/W=0時，為寫操作。時鐘操作時，DS1302共有秒寄存器、分寄存器、小時寄存器、日寄存器、月寄存器、星期寄存器、年寄存器，這些寄存器與日歷、時間相關，保存了時鐘信息，存放的數據格式為BCD碼形式。有兩點值得注意，第一是秒寄存器的第七位定義為暫停標志，當該位設置為1時，芯片將停止振蕩時鐘；當該位置0時，始終開始運行。第二是小時寄存器的第七位用于定義DS1302是運行十二小時模式還是二十四小時模式，當該位置1時，選擇十二小時模式，當該位置0時，選擇二十四小時模式。RAM操作負責讀寫DS1302的片內RAM存儲器。當選擇片內RAM操作時，命令字節中A4～A0位用于表示片內RAM單元地址，地址范圍為00H～1EH，用時可自由調用。顯示電路LCD5110最早用于手機屏幕，后來也廣泛應用于各類便攜式的顯示系統，本設計即采用液晶屏LCD5110完成顯示時間工作。該芯片的特點是：是8448的點陣LCD（48行，84列輸出），可以顯示4行漢字；與主控芯片的通信方式為串行傳輸，所以僅有少量傳輸線；支持多種串行通信協議（本設計采用AVR單片機，LCD5110支持AVR的SPI），數據傳輸速率最高可到4Mbps；供電電壓低，且具有掉電模式，低功耗。圖33 LCD5110引腳圖u VDD為電源輸入引腳，～5V電壓。u CLK為同步時鐘輸入引腳。u DIN為數據輸入引腳，時鐘上升沿有效。u D/C為數據/命令切換引腳，低電平時選擇命令功能，高電平時選擇數據功能。u CS為片選信號，低電平有效。u GBD為地引腳。u VOUT為供電引腳。液晶屏為8448點陣LCD，意味著有8448點，每個像素點的亮滅狀態即對應于需要顯示的信息，在LCD上顯示字符實際上就是按照字符的點陣圖顯示設計出各個像素點的狀態。字模軟件就是針對LCD液晶屏所開發的可以方便顯示點陣的工具，只要將所需顯示的信息先在字模軟件中生成對應代碼，就能方便地能利用其對應代碼。圖34 字模軟件ReadHzk圖液晶屏的顯示原理比較復雜，但是現在產品大都附帶驅動程序，所以結合字模軟件，可以很輕松利用LCD完成顯示功能。軟件系統設計由于本設計系統核心控制芯片為AVR系列單片機，所以軟件開發工具選用WinAVR系列，本設計利用programmer39。s notepad作為編寫器，用雙龍下載器下載程序。由于安裝了WinAVR后，文件夾WinAVR\avr\include\avr下包含有豐富的頭文件，所以在用programmer39。s notepad編寫程序時，需要將這些頭文件包含在內。 DS1302子程序圖41 DS1302一個字節寫入時序圖以上是DS1302一個字節寫入的時序圖，第一個字節是地址字節，第二個字節是數據字節。RST信號必須拉高，否則輸入無效，結束時，RST信號拉低。地址字節

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