基于單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)

1、2017.04設(shè)計(jì)與研發(fā)19基于單片機(jī)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)敖明（成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院，四川成都，610059）摘要：設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易的時(shí)鐘電路，電路由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電平轉(zhuǎn)換模塊、按鍵輸入模塊，時(shí)鐘模塊、液晶顯示模塊組成。電路以STC89C52單片機(jī)為控制核心，控制串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片M41ST85W進(jìn)行時(shí)鐘讀、寫、報(bào)警操作。關(guān)鍵詞：時(shí)鐘電路；STC89C52；M41ST85WDesignofclockcircuitbasedonMCU

2、AoMing（ChengduUniversityofTechnology，ChengduSichuan，610059）Abstract：Asimpleclockcircuitisdesignedwhichiscomposedofasinglechipmicrocomputerminimumsystemalevelconversionmoduleakeyinputmoduleaclockmodulealiquidcrystaldispla

3、ymodule.ThecircuittakesSTC89C52MCUasthecontrolcecontrolstheserialrealtimeclockchipM41ST85Wtoreadwritealarm.Keywds：clockcircuitSTC89C52M41ST85W0前言隨著數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，鐘表的精度得到了極大改善，在報(bào)時(shí)基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)報(bào)警功能，給人們的生活帶來更多便捷。為此，使用時(shí)鐘芯

4、片M41ST85W，設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易時(shí)鐘電路。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易時(shí)鐘電路，系統(tǒng)框圖如圖1所示，電路由單片機(jī)主控單元、按鍵輸入模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊、時(shí)鐘模塊、液晶顯示模塊構(gòu)成。單片機(jī)與時(shí)鐘芯片建立I2C通信，由于單片機(jī)與時(shí)鐘芯片的工作電壓不同，通信時(shí)需要電平轉(zhuǎn)換芯片處理，按鍵作為時(shí)鐘信息寫入端口，液晶作為時(shí)鐘結(jié)果顯示。2硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)選用STC89C52，其外圍電路簡(jiǎn)單，由簡(jiǎn)單復(fù)位與時(shí)鐘電路構(gòu)成，設(shè)計(jì)成本低廉。按鍵模塊采用矩

5、陣鍵盤形式接入單片機(jī)IO口，控制方式靈活。液晶顯示模塊為L(zhǎng)CD1602液晶顯示屏，并行接口接入單片機(jī)用于時(shí)鐘數(shù)據(jù)顯示。選用時(shí)鐘芯片M41ST85W設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路，采用I2C控制協(xié)議，外圍電路簡(jiǎn)單，通信靈敏度高。電路原理圖如圖2所示。電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245用于單片機(jī)與時(shí)鐘芯片M41ST85W通信時(shí)的電平轉(zhuǎn)換。OE引腳低電平有效，DIR引腳為高電平時(shí)，圖2時(shí)鐘芯片電路原理圖圖3軟件流程圖圖1系統(tǒng)框圖2017.04正文.indd1920

6、1731012:37:08萬(wàn)方數(shù)據(jù)2017.04設(shè)計(jì)與研發(fā)20數(shù)據(jù)總線接口和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口的低八位，P2接口的作用就是提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的高八位，P2.7接口的作用就是控制隨機(jī)存儲(chǔ)器的片選信號(hào)，P3.6接口的作用就是控制隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫入信息P3.7接口的作用就是控制隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀入信息，PSEN接口的作用就是控制只讀存儲(chǔ)器的輸出信息，同時(shí)確保只讀存儲(chǔ)器選通狀態(tài)常開。由于只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)存儲(chǔ)器有著不同的控制指令和傳輸信息，所以這兩種元件可以使用同

7、一根縱向。只讀存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)儲(chǔ)存地址空間為0000H1FFFH，而隨機(jī)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址空間為0000H7FFFH。RF418元件共有八個(gè)引腳，其中第四個(gè)引腳控制線路電源的開斷，如果其接地，那么元件則沒有電源供應(yīng)，如果空開或者是和其他電源提供裝置相接，則元件通電。本文設(shè)計(jì)的無線傳輸系統(tǒng)中RF418元件第四個(gè)引腳為空開狀態(tài)。單片機(jī)的P1.O接口產(chǎn)生的控制指令控制RTS接口動(dòng)作，P1.1接口發(fā)出的指令可控制CTS模塊動(dòng)作，動(dòng)作觸發(fā)的條件為低電

8、平。單片機(jī)RXD引腳和模塊RX引腳相對(duì)應(yīng)，單片機(jī)TXD引腳和模塊TXD引腳相對(duì)應(yīng)。3軟件設(shè)計(jì)3.1PC機(jī)程序設(shè)計(jì)方法本文設(shè)計(jì)的無線通信系統(tǒng)通信方式為雙向一對(duì)多，也就是一臺(tái)個(gè)人電腦可以和多臺(tái)單片機(jī)進(jìn)行通信，一臺(tái)單片機(jī)也可以和多臺(tái)個(gè)人電腦進(jìn)行通信。個(gè)人電腦將通信信息傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)接受這些信息，并且對(duì)這些信息進(jìn)行處理。個(gè)人電腦所傳遞的通信信息的大小為五字節(jié)，其中第一字節(jié)開始地址為FEH；第二個(gè)字節(jié)開始地址為EFH；第三個(gè)字節(jié)開始地址為0

9、0H，其作用就是進(jìn)行信息傳遞單片機(jī)的標(biāo)示；第四個(gè)字節(jié)開始地址為00H，其作用就是進(jìn)行傳輸命令的接受和傳遞；第五個(gè)字節(jié)開始地址為FFH。當(dāng)該指令傳輸給單片機(jī)后，單片機(jī)首先會(huì)提取第四個(gè)字節(jié)中所含信息，判斷其和自身地址是否相匹配，如果匹配成果則將SM2中的信息清除，如果匹配不成功，則將接受到的信息重新傳輸給個(gè)人電腦。之后在進(jìn)行指令命令符的判斷和處理，若指令命令傳輸給從機(jī)，單片機(jī)就要利用從機(jī)進(jìn)行指令程序的接受。如果指令命令符是由從機(jī)發(fā)出，那么單

10、片機(jī)就要利用從機(jī)進(jìn)行指令程序的發(fā)出。由于本文設(shè)計(jì)的無線傳輸系統(tǒng)沒有考慮信息傳輸?shù)恼鎸?shí)性，從機(jī)傳輸給上位機(jī)中的信息也不會(huì)傳遞給下位機(jī)。由于系統(tǒng)子程序?qū)ξ帐中畔⑦M(jìn)行判斷，同時(shí)進(jìn)行處理。通過觸發(fā)Timer事件的方法對(duì)個(gè)人電腦主機(jī)接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和判讀，利用單片機(jī)Out普通功能進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。3.2通信模塊開發(fā)本論文所設(shè)計(jì)的通信模塊需要完成一臺(tái)個(gè)人電腦向多臺(tái)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受。由個(gè)人電腦將握手信息主動(dòng)傳遞給單片機(jī)，之后由單片機(jī)對(duì)個(gè)人電

11、腦傳遞過來的信息進(jìn)行處理。握手信息大小為五個(gè)字節(jié)，每一字節(jié)都有不同的功能。地址FEH為握手信息的起始符，表示握手信息的第一個(gè)字節(jié)；地址EFH同樣也為握手信息的起始符，表示握手信息的第二個(gè)字節(jié)；地址OOH表示通信單片機(jī)地址，是握手信息第三個(gè)字節(jié)；地址OOH表示通信內(nèi)容，是握手信息第四個(gè)字節(jié)；地址OOH表示個(gè)人電腦接受到的信息，是握手信息第四個(gè)字節(jié)；地址FFH表示握手信息的結(jié)束，是握手信息第四個(gè)字節(jié)。當(dāng)握手信息由個(gè)人主機(jī)全部傳遞給單片機(jī)后，

12、單片機(jī)就會(huì)提取第三個(gè)字節(jié)中信息，檢查信息接收地址和自身地址是否相符，如果信息接收地址就是自身地址的話，就將SM2位中的信息清空，之后分析接收信息中命令信息。如果命令信息由從機(jī)接受，那么單片機(jī)就要利用從機(jī)進(jìn)行命令子程序的接收；如果命令信息由從機(jī)發(fā)出，那么單片機(jī)就要利用從機(jī)進(jìn)行命令子程序的傳遞，同時(shí)個(gè)人電腦也需要進(jìn)行數(shù)據(jù)接受和傳遞。由于本部分中缺少信息傳遞校驗(yàn)?zāi)K，從機(jī)中信息接受和傳遞數(shù)量無法從上位機(jī)傳輸給下位機(jī)，單片機(jī)R6中存儲(chǔ)了從機(jī)信息

13、發(fā)出數(shù)量；單片機(jī)R7中存儲(chǔ)了從機(jī)信息接受的數(shù)量。外部隨機(jī)存儲(chǔ)器既要存儲(chǔ)從機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)出數(shù)量，又要存儲(chǔ)從機(jī)數(shù)據(jù)接收數(shù)量，前者地址為000H5FFFH，后者地址為6000H7FFH.：4結(jié)語(yǔ)無線技術(shù)的不斷進(jìn)步，PC機(jī)與單片機(jī)的技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了通訊事業(yè)的發(fā)展，而人們也對(duì)無線數(shù)據(jù)通訊提出了更高的需求，故而對(duì)PC機(jī)與單片機(jī)的無線通信技術(shù)進(jìn)行持續(xù)不斷地研究是十分重要的。參考文獻(xiàn)[1]孫瑞杰吳曉宇張瑜馬鐵華.用VB實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與MSP430單片機(jī)串行通信的

14、研究[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù).2009(11).[2]博文.妙用手機(jī)短信遙控PC[J].電腦知識(shí)與技術(shù).2005(13).數(shù)據(jù)傳輸方向?yàn)锳至B，DIR引腳為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸方向?yàn)锽至A。OE引腳為高電平或懸空時(shí)，通道不開放，無數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。3軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)流程如圖3所示。系統(tǒng)初始化完成后，單片機(jī)對(duì)時(shí)鐘芯片進(jìn)行讀操作。由于初次上電時(shí)，HT默認(rèn)被硬件置1，緩沖傳輸寄存器將無法更新到當(dāng)前時(shí)間，液晶顯示時(shí)鐘為固定時(shí)間，這是掉電時(shí)間，因此需要對(duì)0C

15、H地址清零操作，即將HT置0。然后通過按鍵寫入當(dāng)前時(shí)鐘信息，包括：世紀(jì)、年、月、日期、星期、時(shí)、分、秒、毫秒，時(shí)鐘的配置通過I2C通信完成，再讀取時(shí)鐘信息，顯示在液晶LCD1602上。按鍵可用于數(shù)據(jù)寫入與時(shí)間修改，因此，還可用于報(bào)警時(shí)間的預(yù)設(shè)置。4總結(jié)利用STC89C52單片機(jī)對(duì)時(shí)鐘芯片M41ST85W的控制，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)，通過按鍵實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信息的調(diào)整，通過液晶LCD1602實(shí)現(xiàn)時(shí)間的顯示。設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉、可靠性強(qiáng)，具

16、有較好的應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)[1]黃瑜.基于AT89C51的電子鬧鐘設(shè)計(jì)[J].農(nóng)家科技旬刊2015(12).[2]王立華劉志軍.DSP系統(tǒng)中時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)[J].電子世界2005(5):2930.[3]沃招軍陳志良.LCD驅(qū)動(dòng)控制時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)[J].微電子學(xué)200131(3):216219.[4]陳小忠黃寧趙小俠.單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)用子程序[J].2005.[5]陳勇黃石紅.液晶顯示模塊與單片機(jī)接口技術(shù)[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)