1927_基于單片機的萬年歷設計,基于,單片機,萬年歷,設計 黃河科技學院本 科 畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書工 學院 機械 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 08 級 1 班學 號 080105038 學生 趙子雨 指 導 教 師 蔡 超 峰 畢業(yè)設計（論文）題目基于單片機的萬年歷設計 畢業(yè)設計（論文）工作內容與基本要求（目標、任務、途徑、方法，應掌握的原始資料（數據） 、參考資料（文獻）以及設計技術要求、注意事項等） （紙張不夠可加頁）一、設計技術要求、原始資料（數據） 、參考資料（文獻）萬年歷是一種應用非常廣泛的計時工具，數字顯示的日歷時鐘因其一目了然的特點已經越來越流行，特別是適合在家庭居室、辦公室、大廳、會議室、車站和廣場等使用，為人們提供實時信息。本課題要求基于單片機設計硬件電路，實現日期（包含公歷和農歷）的顯示、調整和查詢。該課題可以使學生運用所學知識進行綜合強化訓練，為其走向工作崗位奠定良好基礎。本課題需要掌握基于單片機的軟、硬件電路設計能力，并了解時鐘芯片 DS 1302 的使用方法。二、設計目標與任務1. 查閱文獻資料 12 種以上，外文資料不少于兩種。寫出 3000 字以上文獻綜述，單獨裝訂成冊；2. 翻譯外文科技資料，不少于 3000 漢字，單獨裝訂成冊；3. 完成開題報告，填寫開題報告表；4. 完成系統的軟、硬件電路設計，功能正常；5. 編寫摘要，英中文完全對照，中文不少于 300 字；6. 編寫設計說明書，不少于 8000 字符。三、時間安排第 1 周～第 3 周：完成文獻綜述、開題報告及英文資料翻譯；第 4 周～第 9 周：完成系統的軟、硬件電路設計，功能正常；第 10 周～第 11 周： 編寫設計說明書，進一步修改完善畢業(yè)設計，準備并完成畢業(yè)答辯稿；第 12 周：畢業(yè)答辯。畢業(yè)設計（論文）時間： 2012 年 02 月 13 日至 2012 年 05 月 15 日計 劃 答 辯 時 間： 2012 年 05 月 19 日專業(yè)（教研室）審批意見：審批人簽名：黃河科技學院畢業(yè)設計（論文）開題報告表課題名稱 基于單片機的萬年歷設計課題來源 教師擬訂 課題類型 AX 指導教師 蔡超峰學生姓名 趙子雨 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 號 080105038開題報告內容：（調研資料的準備，設計的目的、要求、思路與預期成果；任務完成的階段內容及時間安排；完成設計（論文）所具備的條件因素等。 ）調研資料的準備：1、初步了解萬年歷的組成和工作原理；2、查閱并參閱萬年歷設計手冊等各種書籍、資料；3、通過實習、查閱和收集資料，具備了設計基于單片機的萬年歷設計的思路。設計目的、要求、思路與預期成果：電子萬年歷是一種非常廣泛日常計時工具，對現代社會越來越流行。它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償等多種功能，而且時鐘芯片 DS1302 的使用壽命長，誤差小。本次設計主控模塊用 STC12C5A60S2、時鐘電路用時鐘芯片 DS1302、顯示模塊用 12864 液晶顯示、溫度檢測采用 DS18B20 溫度傳感器、鍵盤接口電路使用普通按鍵加上拉電阻完成；軟件利用 KEIL C51 語言編程實現單片機程序控制。單片機通過讀取時鐘芯片 DS1302 獲取時間數據和讀取 DS18B20 采集的溫度信號獲取溫度信息，然后再把時間數據和溫度數據進行處理后送給 12864液晶模塊，顯示陽歷年、月、日、時、秒、鬧鐘、星期、溫度等。預期結果為萬年歷。任務完成的階段內容及時間安排：第 1 周～第 2 周：了解相關原理和數據手冊，完成開題報告；第 3 周～第 4 周：完成文獻翻譯，文獻綜述，初步擬定總體設計方案；第 5 周～第 9 周：設計硬件原理圖電路圖，編寫軟件流程圖和程序代碼； 第 10 周～第 11 周：調試系統，撰寫設計說明書；第 12 周：撰寫論文，準備答辯。完成論文所具備的條件因素：擁有電路元器件、計算機、單片機開發(fā)裝置及相關的文獻資料。指導教師簽名： 日期： （可加頁）課題類型：（1）A—工程設計；B—技術開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究；（2）X——真實課題；Y——模擬課題；Z—虛擬課題要求（1） 、 （2）均要填，如 AY、BX 等。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 I 頁基于單片機的萬年歷設計摘 要電子萬年歷是一種用萬年歷時鐘芯片實現年、月、日、時、分、秒計時，并通過單片機處理后送給顯示芯片顯示的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且具有更長的使用壽命。本課題是設計一個基于單片機和時鐘芯片的電子萬年歷，由硬件電路和軟件組成。硬件由主控電路、時鐘電路、溫度采集電路、顯示電路、鍵盤接口 5 個模塊組成。主控電路采用單片機芯片 STC12C5A60S2、時鐘電路采用時鐘芯片 DS1302、顯示電路采用 KNY12864 液晶顯示、溫度采集電路采用 DS18B20 溫度傳感器、鍵盤接口電路使用普通按鍵加上拉電阻完成；軟件利用 KEIL C51 語言編程實現單片機程序控制。單片機通過讀取時鐘芯片 DS1302 獲取時間數據和讀取 DS18B20采集的溫度信號獲取溫度信息，然后再把時間數據和溫度數據進行處理后送給 12864液晶模塊，顯示陽歷年、月、日、時、分、秒、鬧鐘、星期、溫度等。關鍵詞：單片機，DS1302，液晶顯示黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 II 頁Author：Zhao ZiyuTutor：Cai ChaofengBased on SCM calendar designAbstractE-calendar clock is a device which can be calendar year, month, day, hour, minute, seconds for time, and sent to the graphics chip shown through microcontroller. Compared with the mechanical clock, e-calendar clock has a higher accuracy and Intuitive, and has a longer life. Digital Calendar is an application of SCM system, made of compatible hardware and software. Hardware has five modules including the control circuit, clock circuit, the temperature acquisition circuit, display circuit, keyboard interface. Main control module has STC12C5A60S2 microcontroller, the clock circuit with clock chip DS1302, LCD display module with 12864, the temperature detected by DS18B20 temperature sensor, the keyboard interface circuit using the common keys with pull-up resistor; software uses programming language KEIL C51 to achieve MCU process control. MCU get time by reading the data from DS1302 clock chip and read the temperature signal for DS18B20 collected temperature information, and then provide time data and temperature data to the 12,864 LCD module, displaying the Gregorian year, month, day, hour, seconds , Alarm clock, week, temperature and so on. Key words：MCU，DS1302，LCD Display黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 III 頁目 錄1 緒論 .........................................................................................................................................12 系統設計方案 .......................................................................................................................22.1 方案選擇和論證 ..........................................................................................................22.1.1 單片機芯片的選擇方案和論證 ..............................................................................22.1.2 時鐘芯片的選擇方案和論證 ..................................................................................22.1.3 顯示模塊的選擇方案和論證 ..................................................................................22.1.4 溫度傳感器的選擇方案和論證 ..............................................................................32.2 系統最終方案 ..............................................................................................................33 系統的硬件和軟件設計 .......................................................................................................43.1 系統的硬件設計 ..........................................................................................................43.1.1 系統設計框圖 ..........................................................................................................43.1.2 硬件概述 ..................................................................................................................43.1.3 單元電路的設計 ......................................................................................................53.1.3.1 單片機主控模塊設計 ..........................................................................................53.1.3.2 時鐘電路模塊設計 ...............................................................................................63.1.3.3 顯示電路模塊設計 ..............................................................................................73.1.3.4 溫度采集模塊設計 ..............................................................................................83.1.3.5 雙電源供電電路設計 ..........................................................................................93.1.3.6 RS-232 電路設計 ................................................................................................93.1.4 電路原理及說明 ....................................................................................................103.2 系統軟件設計 ............................................................................................................124 仿真與調試 ...........................................................................................................................134.1 調試儀器 ....................................................................................................................134.2 硬件測試 ....................................................................................................................134.3 軟件測試 ..................................................................................................................144.4 測試結果分析 ............................................................................................................14黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 IV 頁結論 ...........................................................................................................................................15致謝 ...........................................................................................................................................16參考文獻 ...................................................................................................................................17附錄 A 原理圖 ....................................................................................................................18附錄 B 程序清單 ................................................................................................................19黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 1 頁文獻綜述1、課題研究背景萬年歷就是記錄一定時間范圍內的具體陽歷與陰歷的日期的年歷，方便有需要的人查詢使用。隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，對時間的要求越來越高，精準數字計時的消費需求也是越來越多。二十一世紀的今天，最具代表性的計時產品就是電子萬年歷，它是近代世界鐘表業(yè)界的第三次革命。電子萬年歷的出現帶來了鐘表計時業(yè)界跨躍性的進步。近年來，電子鐘已成為人們日常生活中必不可少的物品，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇院、辦公室等公共場所，給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來了極大的方便。隨著技術的發(fā)展，人們已不再滿足于鐘表原先簡單的計時功能，希望出現一些新的功能，諸如日歷的顯示、鬧鐘的應用等，以帶來更大的方便，而所有這些，又都是以數字化的電子時鐘為基礎的。因此，研究實用電子時鐘及其擴展應用，有著非?，F實的意義，具有很大的實用價值。由于數字集成電路技術的發(fā)展和采用了先進的石英技術，現代電子鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、制作簡單等優(yōu)點，彌補了傳統鐘表的許多不足之處。我們利用單片機技術設計制作的電子萬年歷，可以很方便的由軟件編程進行功能的調整和改進，使其在能夠準確顯示年、月、日、時間、星期的同時，還能具有其他的功能。如設定鬧鐘、語單報時、陰陽歷的轉換、二十四節(jié)氣的顯示等，有一定的新穎性和實用性，同時體積小，攜帶方便，使用也更為方便，具有技術更新周期短、成本低、開放靈活等優(yōu)點，具備一定的市場前景。以基于單片機的萬年歷作為設計課題，因為它具有很好的開放性和可發(fā)揮性，要求比較高，不僅考察了對單片機的掌握能力而且強調了對單片機的擴展的應用。另外液晶顯示的萬年歷已經越來越流行，具有顯示清晰直觀、走時準確、可以進行夜視等功能，并且還可以擴展出其它多鐘功能。所以，電子萬年歷作設計課題很有價值。單片機從 20 世紀 70 年代末出現后，以其卓越的性能，得到了廣泛的應用，已經深入到各個領域。單片機芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設計的，分為民用、工業(yè)品、軍品，其中工業(yè)品和軍品具有較強的適合惡劣環(huán)境的能力。由于單片機本身就是一個計算機系統，因此，只要在單片機的外圍適當加一些必要的擴展電路及通黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 2 頁道接口，就可以構成各種應用系統，如控制系統、數據采集系統、自動控制系統、檢測監(jiān)視系統、智能儀表、功能模塊等。單片機的應用領域十分廣泛，自 20 世紀80 年代以來，單片機的應用已經深入到工業(yè)，農業(yè)、國防、科研、機關、教育、商業(yè)以及家電、生活、娛樂、玩具等各個領域中。單片機應該在檢測、控制領域中，具有以下特點：（1）小巧靈活、成本化、易于產品化。 （2）可靠性好，適用范圍廣。由于數字集成電路技術的發(fā)展和采用了先進的石英技術，現代電子鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、制作簡單等優(yōu)點，彌補了傳統鐘表的許多不足之處。我們利用單片機技術設計制作的電子萬年歷，可以很方便的由軟件編程進行功能的調整和改進，使其在能夠準確顯示年、月、日、時間、星期的同時，還能具有其他的功能。如設定鬧鐘、語單報時、陰陽歷的轉換、二十四節(jié)氣的顯示等，有一定的新穎性和實用性，同時體積小，攜帶方便，使用也更為方便，具有技術更新周期短、成本低、開放靈活等優(yōu)點，具備一定的市場前景。這里要介紹的就是一款可滿足使用者特殊要求，輸出方式靈活、計時準確、性能穩(wěn)定、維護方便的實用電子萬年歷。2 本課題研究目的及引入2.1 課題研究目的當今社會電子技術迅速的發(fā)展，特別是隨大規(guī)模集成電路的出現，給人類生活帶來了根本性的改變。尤其是單片機技術的應用產品已經走進了千家萬戶。電子萬年歷的出現給人們的生活帶來了諸多方便。電子鐘是一種利用數字電路來顯示秒、分、時的計時裝置，與傳統的機械鐘相比，它具有走時準確、顯示直觀、無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛應用。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到數字電子鐘。在城市的主要營業(yè)場所、車站、碼頭等公共場所使用 LCD 數字電子鐘已經成為一種時尚。但目前市場上各式各樣的 LCD 數字電子鐘大多數使用全硬件電路實現，電路結構復雜，功率損耗大等缺點。因此有必要對數字電子鐘進行改進。2.2 本課題的引入本設計是能對時、分、秒以數字顯示精確計時的裝置，能廣泛應用于個人家庭、車站、碼頭、辦公室等公共場所。由于數字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 3 頁泛應用，使得數字鐘的精度，遠遠超過老式鐘表，鐘數字化給人們生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動啟閉路燈、定時開關烘箱、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，但是所有這些，都是以鐘表數字化為基礎。因此，研究萬年歷及擴大其應用，有著非?，F實的意義。3 本課題國內外研究現狀目前國內外面臨的單片機應用技術，如同 60 年代面臨晶體管技術，70 年代面臨數字集成電路一樣。單片機和可編程門陣列相結合，構成新一代電子應用技術是不可能回避的一項新型的工程應用技術。單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，錄像機，攝像機，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。科技越發(fā)達，智能化的東西就越多。學習單片機是社會發(fā)展的必然需求，也是大學期間的必修課。國內超大規(guī)模集成電路的出現，微處理器及其外圍芯片有了迅速的發(fā)展。集成技術的最新發(fā)展之一是將 CPU 和外圍芯片，如程序存儲器、數據存儲器、并行 I/O口、串行 I/O、定時/計數器、中斷控制器及其他控制部件集成在一個芯片之中，制成單片計算機（Single-Chip Microcomputer） 。而近年來推出的一些高檔單片機還包括有許多特殊功能單元，如 A/D、D/A 轉換器、調制解調器、通信控制器、鎖相環(huán)、DMA、浮點運算單元、PWM 控制輸出單元、PWM 輸出時的死區(qū)可編程控制功能等。我國生產的電子萬年歷有很多種，總體上來說以研究多功能電子萬年歷為主，使萬年歷除了原有的顯示時間，日期等基本功能外，還具有鬧鈴，報警等功能。商家生生產的電子萬年歷更從質量，價格，實用上考慮，不斷的改進電子萬年歷的設計，使其更加的具有市場。隨著科技的快速發(fā)展，時間的流逝，自從觀太陽，鐘擺到電子鐘，人類不斷的創(chuàng)新記錄。美國 DALLAS 公司推出的具有涓細電流充電能的低功耗實時時鐘電路黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 4 頁DS1302 的使用壽命長，誤差小，可以對于數字電子萬年歷采用直觀的數值表示。4 本課題研究內容本次設計是基于單片機和時鐘芯片的電子萬年歷，由硬件和軟件組成。本次設計基于時鐘芯片讀取時間和日期，單片機獲取時間后送給液晶顯示，具有設計合理，功能完備，運行穩(wěn)定、可靠的性能，且實現后具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔等諸多優(yōu)點。該設計的硬件部分由主控電路、時鐘電路、溫度采集電路、顯示電路、鍵盤接口 5 個模塊組成。主控模塊采用 STC12C5A60S2 單片機作為核心，具有在線編程技術和大容量存儲空間，方便下載和調試；時鐘電路采用時鐘芯片 DS1302，可自動計數且精度更高；顯示模塊采用 KNY12864 液晶顯示，顯示功能強大，外觀優(yōu)美；溫度采集電路采用 DS18B20 溫度傳感器，僅需要一條數據線進行數據傳輸，易于與單片機連接，可以去除 A/D 模塊，簡化系統電路，且精度高； 鍵盤接口電路使用普通按鍵加上拉電阻完成。系統的軟件部分利用 KEIL C51 語言編程實現單片機程序控制，可以線編譯檢查錯誤。單片機通過讀取時鐘芯片 DS1302 獲取時間數據和讀取DS18B20 采集的溫度信號獲取溫度信息，然后再把時間數據和溫度數據進行處理后送給 12864 液晶模塊，顯示陽歷年、月、日、時、分、秒、鬧鐘、星期、溫度等。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 5 頁參考文獻[1] 王法能 單片機原理及應用 科學出版社 2004[2] 張毅剛 單片機原理及應用 高等教育出版社 2006[3] 李宗吾.中國萬年歷.北京：中國科學技術出版社.2006:115-191[4] 夏墨英.中國天文年歷.北京：科學出版社.1984:1256-2581[5] 周慈航.單片機應用程序設計技術[H].北京：北京航空航天大學出版社，1992[6] Anastasios Alexiadis,Ioannis Refanidis.Defining a Task’s Temporal Domain for Intelligent Calendar Applications[7] 余永權.ATMEL89 系列單片機原理及應用[M].西安：電子工業(yè)出版社，1999.[8] 王毅平. MCS-51 單片機原理及應用[H].北京：人民郵電出版社，1999[9] 陳堅，李昕，黃櫻 .CHEN Jian.LI Xin.HUAN Ying 51 單片機最小化應用系統的Proteus 仿真-電腦知識與技術.2008,2（18）[10] 陳正振 電子電路設計與制作 廣西交通職業(yè)技術學院信息工程系 2007[11] 竇振中 單片機外圍器件實用手冊存儲器分冊 北京航空航天大學出版社 2006[12] Joe Tullio,Elizabeth D.Mynatt.Use and Implications of a Shared,Forecasting Calendar.[13] 王威，劉佳，張志雄等.基于 Proteus 和 Keil 的單片機虛擬仿真平臺的設計-上海電力學院學報.2009,25（6）.[14] 閆小坤編 數字電路 吉林大學出版社 2004[15] 朱定華，戴汝平.單片機微機原理與應用[M].北京：北京交通大學出版社，2003.[16] Ashraf Khalil，Kay Connelly.Improving Cell Phone Awareness by Using Calendar Information.[17] 51 單片機 C 語言應用開發(fā)技術大全 龍脈工作室 劉坤 寧戈 趙紅波 張憲棟 人民郵電出版社 2008 年 9 月黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 6 頁 畢業(yè)設計文獻綜述院 （ 系 ） 名 稱 工 學 院 機 械 系專 業(yè) 名 稱 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化學 生 姓 名 趙 子 雨指 導 教 師 蔡 超 峰2012 年 03 月 08 日黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）1特性★ 實時時鐘計算年、月、日、時、分、秒、星 期，直到 2100 年，并有閏年調節(jié)功能 ★ 31 x 8位通用暫存 RAM ★ 串行輸入輸出使管腳數最少 ★ 2.0V 至 5.5V 寬電壓范圍操作 ★ 在 2.0V 時工作電流小于 300nA ★ 讀寫時鐘或 RAM 數據時有單字節(jié)或多字節(jié)（脈沖串模式）數據傳送方式 ★ 8管腳 DIP 封裝或可選的 8 管腳表面安裝 SO 封裝 ★ 簡單的 3 線接口 ★ 與 TTL 兼容 (V CC = 5V) ★ 可選的工業(yè)溫度范圍：-40°C 至 +85°C ★ 與 DS1202 兼容 ★ 美國保險商試驗室(UL ?) 認證 管腳定義黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）2訂貨信息型號 溫度范圍 管腳封裝 頂端標志+ 表示無鉛/符合 RoHS 標準的封裝。 *頂端標識上的 N 表示工業(yè)溫度范圍器件，A 表示無鉛器件。 UL 是美國保險商試驗室的注冊商標。詳細描述 DS1302 涓流充電計時芯片包含一個實時時鐘/日歷和 31字節(jié)的靜態(tài)RAM。通過簡單的串行接口與微處理器通訊。這個實時時鐘/日歷提供年月日,時分秒信息。對于少于 31天的月份月末會自動調整,還有閏年校正。由于有一個 AM/PM 指示器，時鐘可以工作在 12 小時制或者 24 小時制。 使用同步串行通訊簡化了 DS1302 與微處理器的接口。與時鐘/RAM 通訊只需要三根線: CE, I/O ( 數據線), and SCLK ( 串行時鐘)。數據輸出輸入時鐘/RAM 一次 1 字節(jié)或者在脈沖串中多達 31字節(jié)。DS1302 被設計工作在非常低的電能下,在低于 1μW 時還能保持數據和時鐘信息。DS1302 是 DS1202 的后繼者。除了 DS1202 的基本計時功能以外,DS1302 有額外特點比如,雙管腳主電源和備用電源,可編程涓流充電器 VCC1,還附加 7 字節(jié)的暫存器。操作 圖 1 顯示了串行計時器的主要元素：移位寄存器，控制邏輯，振蕩器，實時時鐘，還有RAM。 典型工作電路黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）3圖 1 框圖：典型工作性能 (VCC = 3.3V, TA = +25°C,除非另外聲明。) 黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）4管腳描述管腳 名稱 功能1 VCC2 雙供電配置中的主電源供應管腳，V CC1 連接到備用電源，在主電源失效時保持時間和日期數據。DS1302 工作于 VCC1 和 VCC2 中較大者。當 VCC2 比 VCC1 高 0.2V 時，VCC2 給 DS1302 供電.當 VCC1 比 V CC2 高時, VCC1 給DS1302 供電。2 X13 X2與標準的 32.768kHz 石英晶體相連 . 內部振蕩器被設計與指定的 6pF 裝載電容的晶體一起工作. 更多關于晶體選擇和布局注意事項的信息請參考應用筆記 58 頁:Dallas 實時時鐘晶振注意事項. DS1302 也可以被外部的32.768kHz 振蕩器驅動. 這種配置下, X1 與外部震蕩信號連接，X2 懸浮.4 GND 電源地5 CE 輸入.CE 信號在讀寫時必須保持高電平 .此管腳內部有一個 40kΩ( 典型值)的下拉電阻連接到地. 注意:先前的數據手冊修正把 CE 當作 RST. 管腳的功能沒有改變.黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）56 I/O 輸入/推挽輸出.I/O 管腳是三線接口的雙向數據管腳.此管腳內部有一個 40kΩ(典型值 )的下拉電阻連接到地.7 SCLK 輸入. SCLK 用來同步串行接口上的數據動作.此管腳內部有一個 40kΩ(典型值)的下拉電阻連接到地.8 VCC1 低功率工作在單電源和電池工作系統和低功率備用電池.在使用涓流充電的系統中，這個管腳連接到可再充能量源. UL 認證在使用鋰電池時確保避免反向充電電流 .振蕩電路 DS1302 使用一個外部 32.768kHz 晶體.振蕩電路工作時不需要任何外接的電阻或者電容表 1 詳細指明了幾個外部晶體的參數。圖 1 顯示了震蕩電路的功能簡圖。如果使用指定規(guī)格的晶體,啟動時間通常少于 1秒鐘。 時鐘精確度 時鐘的精確度取決于晶振的精確度，以及振蕩電路容性負載與晶振校正的容性負載之間匹配的精確度。另外溫度改變引起的晶振頻率漂移會使誤差增加。外圍電路噪音與震蕩電路耦合可能導致時鐘運行加快。 圖 2 顯示了一個典型的隔離晶體與振蕩器噪音的印刷電路板布局詳細信息請參考應用筆記 58頁: Dallas 實時時鐘的晶振注意事項。表 1 晶振詳細說明 *晶振，布線和晶振輸入管腳應該與射頻產生信號隔離，更詳細請參考應用筆記58頁: Dallas 實時時鐘的晶振注意事項。 圖 2 典型晶振印刷電路板布局黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）6命令字 圖 3顯示的是命令字.命令字啟動每一次數據傳輸。 MSB (位 7)必須是邏輯 1。 如果是 0, 則禁止對 DS1302 寫入。 位 6 在邏輯 0時規(guī)定為時鐘/日歷數據,邏輯 1時為 RAM 數據。 位 1 至 位 5 表示了輸入輸出的指定寄存器。LSB (位 0) 在邏輯 0時為寫操作(輸出),邏輯 1時為讀操作(輸入) 。命令字以 LSB (位 0)開始總是輸入。 圖 3. 地址/命令 字CE 與時鐘控制 所有數據傳輸開始驅動 CE 輸入高.CE 輸入實現兩個功能。第一 , CE 開啟允許對地址/ 命令序列的移位寄存器進行讀寫的控制邏輯。 第二 CE 信號為單字節(jié)和多字節(jié) CE 數據傳輸提供了終止的方法。 一個時鐘周期是一系列的上升沿伴隨下降沿.要輸入數據在時鐘的上升沿數據必須有效，而且在下降沿要輸出數據位。如果 CE 輸入為低電平,則所有數據傳輸終止, 并且 I/O 口成高阻抗狀態(tài)。圖 4 顯示了數據傳輸。 在上電時, CE 必須為邏輯 0 直到 VCC 大于 2.0V。同樣, SCLK 必須為邏輯 0 當 CE 變成邏輯 1狀態(tài)。 數據輸入 輸入寫命令字的 8個 SCLK 周期后 ，接下來的 8個 SCLK 周期的上升沿數據字節(jié)被輸入，如不慎發(fā)生，多余的 SCLK 周期將被忽略，數據輸入以位 0黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）7開始。 數據輸出 輸入讀命令字的 8個 SCLK 周期后， 隨后的 8個 SCLK 周期的下降沿，一個數據字節(jié)被輸出。注意第一個數據位的傳送發(fā)生在命令字節(jié)被寫完后的第一個下降沿。只要 CE 保持高電平，若不慎發(fā)生，多余的 SCLK 周期會重新發(fā)送數據字節(jié)。 此操作允許連續(xù)不斷的脈沖串模式讀取能力。并且， I/O 管腳在 SCLK 的每個上升沿被置為三態(tài)。數據輸出從位 0開始。 脈沖串模式 通過尋址 31（十進制）存儲單元（地址 /命令位 1到位 5為邏輯 1），脈沖串模式可以指定時鐘/ 日歷或者 RAM 寄存器.如前所述,位 6指定時鐘或者RAM，位 0指定讀寫。時鐘/日歷寄存器的存儲單元 9至 31和 RAM 寄存器的存儲單元 31無數據存儲能力。脈沖串模式下的讀寫從地址 0的位 0開始。 在脈沖串模式下寫時鐘寄存器時，前 8個寄存器必須按順序寫要發(fā)送的數據。然而， 在脈沖串模式下寫 RAM 時，不必寫入要發(fā)送數據的所有 31個字節(jié)。不管是否所有 31個字節(jié)都被寫入，每個寫入字節(jié)都會被發(fā)送到 RAM。 時鐘/日歷 讀取適當的寄存器字節(jié)可以得到時間和日歷信息。表 3 說明了 RTC 寄存器。寫入適當的寄存器字節(jié)可以設置或初始化時間和日歷。時間和日歷寄存器的內容是二進制編碼的十進制（BCD ）格式的。 周中的天寄存器在午夜 12點增加。周中的天相應的值可以由用戶定義，但是必須是連續(xù)的( 例如，如果 1代表周日，那么 2代表周一，等等。).非法的時間和日期輸入導致未定義操作。 當讀寫時鐘和日期寄存器時，第二（用戶）緩存用來防止內部寄存器更新時出錯。讀時鐘和日期寄存器時， 在 CE 上升沿用戶緩存與內部寄存器同步 。 每當秒寄存器被寫入，遞減計數電路被復位。 寫傳輸發(fā)生在 CE 的下降沿。為了避免翻轉問題， 一旦遞減計數電路復位， 剩下的時間和日期寄存器必須在一秒內被寫入。 DS1302 可以工作在 12 小時制和 24 小時制兩種模式下。小時寄存器的位 7 定義為小時模式選擇位。為高時是 12 小時制，12 小時制模式下，位 5 是上午/下午黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）8位且高電平是下午。24 小時制模式下，位 5 是第二 10-小時位 (20 點–23 點)。一旦 12/24 改變，小時數據必須被重新初始化。 時鐘暫停標志 秒寄存器的位 7 被定義為時鐘暫停標志。 當此為置 1 時，時鐘振蕩器暫停，DS1302 進入漏電流小于 100nA 的低功耗備用模式。 當此為置 0 時,時鐘開始.初始加電狀態(tài)未定義。 寫保護位 控制寄存器的位 7 是寫保護位，前 7 位（位 0 至位 6）被強制為 0 且讀取時總是讀 0。 在任何對時鐘或 RAM的寫操作以前，位 7 必須為 0.當為高時，寫保護位禁止任何寄存器的寫操作。 初始加電狀態(tài)未定義。 因此，在試圖寫器件之前應該清除 WP 位。 涓流充電寄存器 此寄存器控制 DS1302 的涓流充電特性。圖 5的簡化結構圖顯示了涓流充電器的基本元件。 涓流充電選擇( TCS) 位(位 4 到 位 7)控制涓流充電器的選擇.為了防止意外使能 ,只有 1010 的模式才能使涓流充電器使能。 所有其他模式都會禁止涓流充電器。 DS1302 加電時涓流充電器是禁止的。 二極管選擇(DS)位 (位 2和位 3) 選擇 VCC2 和 VCC1之間連了一個還是兩個二極管。 如果 DS 是 01，一個二極管，10 就是 2個二極管。 如果 DS 是 00或者 11,不管 TCS，涓流充電器被禁止。RS 位(位 0 和位 1)選擇連在 VCC2 和 VCC1之間的電阻。 表 2顯示了 RS 和 DS 選擇電阻和二極管。表 2 涓流充電電阻和二極管選擇電阻和二極管的選擇是由用戶根據電池或超級電容充電所需的最大電流決定黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）9的。最大充電電流可以向下面的例子所示那樣計算出來。 假設 5V系統供電電源加在 VCC2 ，一個超級電容連在 VCC1。 同時假設涓流充電器被使能且 VCC2與 VCC有一個二極管和電阻 R1。最大電流 IMAX 如下式計算: IMAX= (5.0V –二極管壓降) / R1 ≈ (5.0V – 0.7V) / 2kΩ ≈ 2.2mA 超級電容充電時，V CC2與 VCC1 之間壓降增加，因此充電電流增加。 時鐘/日歷脈沖串模式 時鐘/日歷命令字節(jié)指定脈沖串模式操作. 此模式下, 前八個時鐘/日歷寄存器必須從地址 0的位 0開始連續(xù)讀寫（見表 3） 如果當指定為寫時鐘/日歷脈沖串模式是、時寫保護位置高, 八個時鐘/ 日歷寄存器（包括控制寄存器）都不會發(fā)生數據傳輸. 脈沖串模式下涓流充電器是不可讀寫的. 在時鐘脈沖串讀取的開始, 當前時間被傳送至另外的存儲器集合. 當時鐘繼續(xù)運行時，會從這些第二寄存器讀回時間信息.這就消除了萬一讀取時主寄存器更新重新讀取寄存器的必要. RAM 靜態(tài) RAM 在 RAM 地址空間內是以 31 x 8字節(jié)連續(xù)編址的. RAM 脈沖串模式 RAM 命令字節(jié)定義了脈沖串模式操作.此模式下 , 31RAM 寄存器可以從地址0的位 0開始連續(xù)讀寫（見表 3）. 寄存器摘要 表 3顯示了寄存器數據格式摘要. 晶振選擇 一個 32.768kHz 晶振可以通過管腳 2和 3（X1 ，X2）直接連接到 DS1302. 選擇所使用的晶振需要一個指定的 6pF 負載電容. 關于晶振選擇和晶振布局注意事項的詳細信息請參考應用筆記 58頁: Dallas 實時時鐘的晶振注意事項. 黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）10圖 4 數據傳輸摘要表 3 寄存器地址/定義RTC時鐘脈沖串黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）11RAMRAM 脈沖串圖 5 可編程涓流充電器絕對最大額定值 任何管腳與地之間的電壓范圍……………………………………….-0.5V- +7.0V 工作溫度范圍，商用級……………………………………………….0°C - +70°C 工作溫度范圍，工業(yè)級(IND)……………………………………… -40°C - +85°C 存儲溫度范圍………………………………………………………-55°C - +125°C 焊接溫度（導線，10 秒鐘） ……………………………………………….260°C 焊接溫度（表面安裝）…………………………………見 IPC/JEDEC J-STD-020 黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）12超出絕對最大額定值表中列出的應力會使器件產生永久損壞.這些只是額定值,不包括處于或者超出說明書的工作區(qū)間所指明的狀態(tài)的功能性操作. 長期處于絕對最大額定值會影響器件的可靠性.推薦直流工作條件 (TA = 0°C - +70°C 或 TA = -40°C - +85°C.) (注 1)直流電氣特性 (TA = 0°C - +70°C 或 TA = -40°C - +85°C.) (注 1) 電容 (TA = +25°C)黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）13交流電氣特性 (TA = 0°C - +70°C 或 TA = -40°C -+85°C.) (注 1) 注 1: -40°C 的限制是設計所保證，并未進行生產測試. 注 2: 所有電壓以地為參考點 . 注 3: ICC1T 和 ICC2T 由 I/O 開, CE 和 SCLK 為 0 指定. 注 4: ICC1A 和 ICC2A 由 I/O 開, CE 高指定, SCLK = 2MHz 當 VCC = 5V; SCLK = 500kHz, VCC = 2.0V. 注 5: CE, SCLK, I/O 都有 40kΩ 下拉電阻接到地. 注 6: VIH = 2.0V 或 VIL = 0.8V 時測定， 10ns 最大上升下降時間. 注 7: VOH = 2.4V 或 VOL = 0.4V 時測定. 注 8: 負載電容 = 50pF. 注 9: ICC1S 和 ICC2S 由 CE, I/O, SCLK 開指定 . 注 10: VCC = VCC2 ,當 VCC2 > VCC1 + 0.2V; VCC = VCC1, 當 VCC1 > VCC2. 注 11: VCC2 = 0V. 黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）14注 12: VCC1 = 0V. 注 13: 典型值為 +25°C時. 圖 6 時序圖：讀數據傳輸圖 7 時序圖：寫數據傳輸芯片信息 晶體管數量：11，500熱性能信息封裝信息修正歷史黃河科技學院畢業(yè)設計（文獻翻譯）15