1、<p><b>　　畢  業(yè) 論 文</b></p><p><b>　　數(shù)字電子時鐘設(shè)計</b></p><p>　　學(xué)生姓名：     </p><p>　　學(xué)    號： </p><p>　　年級專業(yè)： 2010級應(yīng)用電子技術(shù)

2、 </p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　系   別： 電子信息學(xué)院</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>

3、;　　關(guān)鍵詞1</b></p><p><b>　　前言2</b></p><p>　　一、數(shù)字電子時鐘產(chǎn)品的功能、特點、結(jié)構(gòu)及工作原理類8</p><p><b>　　1、產(chǎn)品的功能3</b></p><p><b>　　2、產(chǎn)品的特點3</b><

4、/p><p>　　3、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及工作原理4</p><p>　　4、DS1302實時顯示時間的軟硬件8</p><p>　　二、硬件電路設(shè)計9</p><p>　　1、電路設(shè)計的圖紙8</p><p>　　2、電路設(shè)計的原理9</p><p>　　三、用Protel繪制出電路原理圖...

5、9</p><p>　　四、繪制出電路圖的PCB板10</p><p>　　五、調(diào)試使之正常工作11</p><p><b>　　總結(jié)12</b></p><p><b>　　致謝13</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b>

6、</p><p><b>　　數(shù)字電子時鐘設(shè)計</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域。那些對時間要求非常嚴(yán)格和準(zhǔn)確的人來說，時間的不準(zhǔn)確會帶來非常大的麻煩，數(shù)碼管顯示的時間簡單明了而且讀數(shù)快、時間準(zhǔn)確顯示

7、到秒。而機(jī)械時鐘依賴于晶體整蕩器，可能會導(dǎo)致誤差。所以以數(shù)碼管為顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。</p><p>　　多功能數(shù)字電子鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”，“分”，“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式機(jī)械鐘。在這次設(shè)計中，分別設(shè)計了24進(jìn)制和60進(jìn)制計數(shù)器，根據(jù)數(shù)碼管動態(tài)顯示原理來進(jìn)行顯示。</p><p>　　通過multism軟件對設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)

8、行仿真分析，仿真結(jié)果正確。該系統(tǒng)具有時間顯示、時間調(diào)整、整點報時等功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：時鐘電路、實時時鐘、單片機(jī)、應(yīng)用</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　加入世貿(mào)組織以后，中國會面臨激烈的競爭。這種競爭將是一場科技實力、管理水平和人才素質(zhì)的較量，風(fēng)險和機(jī)遇共存，同時電子產(chǎn)品的研發(fā)日新月異，不僅是在通信

9、技術(shù)方面數(shù)字化取代于模擬信號，就連我們的日常生活也進(jìn)于讓數(shù)字化取締。說明數(shù)字時代已經(jīng)到來，而且滲透于我們生活的方方面面。</p><p>　　就拿我們生活的實例來說明一下“數(shù)字”給我們帶來的便捷。下面我們就以數(shù)字鐘為例簡單介紹一下。數(shù)字鐘我們聽到這幾個字，第一反應(yīng)就是我們所說的數(shù)字，不錯數(shù)字鐘就是以數(shù)字顯示取代模擬表盤的鐘表，在顯示上它用數(shù)字反應(yīng)出此時的時間，相比模擬鐘能給人一種一目了然的感覺，不僅如此它還能同時

10、顯示時、分、秒。而且能對時、分、秒準(zhǔn)確校時，這是普通鐘所不及的。與此同時數(shù)字鐘還能準(zhǔn)確定時，在你所規(guī)定的時間里準(zhǔn)確無誤的想你發(fā)出報時聲音，提醒你在此時所需要去做的事。與舊式鐘表相比它更適用于現(xiàn)代人的生活。</p><p>　　現(xiàn)在流行的串行時鐘電路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485等。這些電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。本文介紹的實時時鐘電路DS1302是DALLAS公司的一種

11、具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768kHz晶振。 </p><p>　　一、數(shù)字電子時鐘產(chǎn)品的功能、特點、結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　1、功能 ：電路具備時、分、秒顯示功能，且時、分、秒可自動關(guān)聯(lián)進(jìn)位，具有24小時制、12小時制的切換功能，具有手動調(diào)節(jié)功能</p>&

12、lt;p>　　2、特點 ：DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、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(jìn)行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增

13、加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力</p><p>　　3、結(jié)構(gòu)及工作原理 ： 3.1引腳功能及結(jié)構(gòu)     圖1示出DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋0.2V時，Vcc2給DS1

14、302供電。當(dāng)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(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，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(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)

15、傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc≥2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說明。SCLK始終是輸入端。 </p><p>　　3.2 DS1302的控制字節(jié)     DS1302 的控制字如圖2所示?？刂谱止?jié)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)寫入DS

16、1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);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(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 </p><p>　　3.3數(shù)據(jù)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(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

17、字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。 3.4 DS1302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(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其日歷、時間寄存器及其控制字見表1。 </p><p>　　此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時

18、鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與RAM相關(guān)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(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)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(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。 4、DS1302實時顯示時間的軟硬件     DS13

19、02與CPU的連接需要三條線，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。圖3示出DS1302與89C2051的連接圖，其中，時鐘的顯示用LCD。 4.1 DS1302與CPU的連接     實際上，在調(diào)試程序時可以不加電容器，只加一個32.768kHz 的晶振即可。只是選擇晶振時，不同的晶振，誤差也較大。另外，還可以在上面的電路中加入DS18B20，同時顯示實時溫度。只要占用CPU一個口線即可。 L

20、CD還可以換成LED，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的10位多功能8</p><p>　　DS1302與CPU連接的電路原理圖</p><p>　　4.2 DS1302實時時間流程     圖4示出DS1302的實時時間流程。根據(jù)此流程框圖，不難采集實時時間。下面結(jié)合流程圖對DS1302的基本操作進(jìn)行編程：   

21、 #include “Intrins.h”</p><p>　　sbit t_clk=P3^3</p><p>　　sbit t_io=P3^4</p><p>　　sbit t_rst=P3^5</p><p>　　sbit BIT7=ACC^7</p><p>　　sbit BIT0=ACC^0</p>

22、<p>　　void inputbyte(unsigned char ucda)//8位數(shù)據(jù)寫入函數(shù)</p><p>　　{unsigned char I;</p><p>　　ACC=ucda;將要寫入的數(shù)放入ACC</p><p>　　t_rst=1;啟動數(shù)據(jù)傳送</p><p>　　for(i=8;i>0;i--);

23、循環(huán)8次，寫入8位數(shù)據(jù)，</p><p><b>　??；從低位到高位</b></p><p>　　{t_io=BIT0;將ACC^0的值賦給時鐘數(shù)據(jù)線</p><p><b>　　t_clk=0</b></p><p>　　t_clk=1;在時鐘線的上升沿寫入1位數(shù)據(jù)</p><

24、p>　　ACC=ACC》1;將高1位數(shù)據(jù)移至ACC^0</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　unsigned char outputbyte(void)//8位數(shù)據(jù)讀出函數(shù)</p><p>　　{unsigned char i；&

25、lt;/p><p>　　t_rst=1;啟動數(shù)據(jù)傳送</p><p>　　for（i=8;i>0;i--）;讀出8位數(shù)據(jù)，從低到高</p><p>　　{ACC= ACC》1;將前一下降沿讀出的數(shù)據(jù)右移1位</p><p>　　;從而該次讀出的數(shù)放入ACC^7</p><p>　　t_io=1;P1口輸入之前置1&l

26、t;/p><p>　　t_clk=0;時鐘線下降沿讀出1位數(shù)據(jù)</p><p>　　BIT7=t_io;can not use P1^7=t_io for P1^7 not</p><p>　　;a varient</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return(ACC)&l

27、t;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void wr_1302(unsigned char add,unsigned char ucda)//將指令或數(shù)據(jù)寫入對應(yīng)寄存器</p><p><b>　　{t_rst=0</b></p><p><b>　　t_clk=0&l

28、t;/b></p><p><b>　　t_rst=1</b></p><p>　　inputbyte(add)//delay15(1)</p><p>　　inputbyte(ucda)</p><p><b>　　t_rst=0</b></p><p><b&

29、gt;　　t_io=1</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　unsigned char re_1302(unsigned char add)//讀出對應(yīng)寄存器內(nèi)容</p><p>　　{unsigned char ucda</p><p><b>　　trst=0&l

30、t;/b></p><p><b>　　t_clk=0</b></p><p><b>　　t_rst=1</b></p><p>　　inputbyte(add)//delay15(1)</p><p>　　ucde=outputbyte()</p><p><

31、b>　　t_rst=0</b></p><p>　　return(ucda)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void set1302(unsigned char*pda)//設(shè)置時間初值</p><p>　　{unsigned char i</p><p

32、>　　unsigned char add=ox80</p><p>　　wr_1302(ox8e,ox00);將控制寄存器值設(shè)為零，</p><p>　　；最高位WP=0允許寫</p><p>　　for(i=7;i>0;i--);將七個時間初值寫入對應(yīng)寄存器</p><p>　　{wr_1302(add,*pda);寫對應(yīng)時鐘寄

33、存器的值pda++</p><p><b>　　add+=2;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　wr_1302(ox8e,ox00);寫保護(hù)，防止干擾影響時間值</p><p><b>　　}</b></p><p>

34、　　void get_1302(unsigned char cuntime[])//讀取當(dāng)前時間值</p><p>　　{unsigned char i,j</p><p>　　unsigned char add=ox81</p><p>　　bdata unsigned char sec</p><p>　　for(i=0;i<7;i

35、++)</p><p>　　{curtime [i]=re_1302(add);讀對應(yīng)時鐘寄存器的值</p><p>　　sec=curtime[i]</p><p>　　j=sec》4;將BCD碼轉(zhuǎn)化成對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)</p><p><b>　　j*=10</b></p><p>　　sec=se

36、c&oxof</p><p><b>　　sec+=j</b></p><p>　　curtime[i]=sec</p><p><b>　　add+=2</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　二、

37、硬件電路設(shè)計</b></p><p><b>　　1、電路設(shè)計的圖紙</b></p><p>　　2、電路設(shè)計的原理 </p><p>　　數(shù)字電子中是一個將“時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，另外應(yīng)有校時功能和報時功能。因此，一個基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示

38、器、“時”，“分”，“秒”計數(shù)器、校時電路、報時電路和振蕩器組成。主電路系統(tǒng)有秒信號發(fā)生器、“時”，“分”，“秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路組成。</p><p>　　秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體整蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用60進(jìn)制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖

39、。“分計數(shù)器”也采用60進(jìn)制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用24進(jìn)制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。</p><p>　　譯碼顯示電路將“時”，“分”，“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)用七段顯示譯碼器譯碼，通過七段顯示器顯示出來。整點報時電路時根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生—脈沖信號，然后去觸發(fā)—音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路是用來對“時”，“分”，“秒”顯示數(shù)字進(jìn)

40、行校對調(diào)整。</p><p>　　三、用Protel繪制出電路原理圖</p><p>　　四、繪制出電路圖的PCB板</p><p>　　五、調(diào)試使之正常工作</p><p>　　根據(jù)本人在調(diào)試中遇到的問題，特作如下說明：     DS1302 與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字

41、節(jié)最高位MSB(D7)必須為邏輯1，如果D7=0，則禁止寫DS1302，即寫保護(hù)；D6=0，指定時鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定RAM數(shù)據(jù)；D5～D1指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位LSB(D0)為邏輯0，指定寫操作(輸入)， D0=1，指定讀操作(輸出)。     在DS1302的時鐘日歷或RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，DS1302必須首先發(fā)送命令字節(jié)。若進(jìn)行單字節(jié)傳送，8位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下2個SCLK周期

42、的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。     DS1302與RAM相關(guān)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(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性讀、寫所有的RAM的31個字節(jié)。     要特別說明的是備用電源B1，可以用電池或

43、者超級電容器(0.1F以上)。雖然DS1302在主電源掉電后的耗電很小，但是</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計，我明白了一個道理：無論做什么事情，都必須養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)真，善思的工作作風(fēng)。這次畢業(yè)設(shè)計由于我采用的是數(shù)字電路來實現(xiàn)的，所以電路較為復(fù)雜，但容易理解。</p><p>　　通過這次設(shè)計，我掌握

44、了Protel軟件中的一系列步驟，我?guī)讉€月的時間里，我把本設(shè)計的整個電路圖畫好了，生成了PCB板圖。還利用Proteus7.5professional軟件對其設(shè)計進(jìn)行了仿真。</p><p>　　這個實例還不是很完整，因為時間、條件和個人能力的限制，本設(shè)計還存在不完善的地方，希望能在今后的不斷學(xué)習(xí)與應(yīng)用中把它做的更加豐富和完整。這次設(shè)計的數(shù)字電子時鐘對我來說是一個將所學(xué)知識從書本運用到實際操作的初次體驗。相信這些

45、知識將對我的工作帶來很好的幫助。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文是在**老師的悉心指導(dǎo)下完成的。非常感謝*老師的悉心指導(dǎo)，也非常的感謝各位同學(xué)的熱情幫助，在做此次論文中讓我明白了很多。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]Pr