基于ds1302的数字钟设计课程设计说明书.doc

吉林化工学院课程设计说明书

基于DS1302的数字钟设计
Design of digital clock based on DS1302

学生学号： 10530221
学生姓名： 郭芬芬
专业班级： 电信1002
指导教师： 程立敏
起止日期： 2013.4.1～2013.4.19

吉林化工学院
Jilin Institute of Chemical Technology

信息与控制工程学院硬件课程设计说明书
课程设计任务书
一、设计题目：基于DS1302的数字钟设计
二、设计目的
1、掌握DS1302时钟芯片的硬件电路原理及软件编程方法，熟悉DS1302时钟芯片的性能指标和特点；
2、熟悉STC12C5A60S2单片机的性能特点，并掌握STC12C5A60S2单片机控制DS1302读写时间、日期的硬件电路组成及软件编程方法；
3、了解LED显示及按键电路的组成原理，熟悉LED动态显示原理及实现方法；
4、了解7805构成直流稳压电源的电路组成及工作原理。
三、设计任务及要求（宋体，小四号字，加黑）
设计并实现具有显示日期和时间的电子数字钟，数字钟具有以下基本功能：
1、使用6位LED显示时间、日期和星期，正常显示时、分、秒、星期，使用按键可切换显示年、月、日；
2、具有时间、日期调整功能，通过键盘可进行时间、日期的调整；
3、具有闹钟功能，使用键盘设定闹铃时间，由蜂鸣器产生闹铃；
4、定时控制功能，使用小型继电器完成定时控制功能（发挥部分）。
四、设计时间及进度安排（宋体，小四号字，加黑）
设计时间共三周（2013.4.1 – 2013.4.19）,具体安排如下表：
周安排
设 计 内 容
设计时间
第一周
硬件电路设计
13.4.01
13.4.05

第二周
硬件电路焊接与调试
13.4.08
13.4.12

第三周
编写课程设计说明书，课程设计答辩。
13.4.15
13.4.19

五、指导教师评语及学生成绩
指导教师评语:

年 月 日
成绩

指导教师(签字):

摘要
本系统采用STC89C52单片机和DS1302配合，实现LED数码管显示时间、日期和星期，正常显示时、分、秒、星期，使用按键可切换显示年、月、日。系统中还有四个独立式按键，用于系统操作与控制，并有一个直流蜂鸣器，用以产生闹铃。DS1302可以实现对系统的时、分、秒、星期、日期等信息的保存，使系统在掉电情况下仍然能够准确的保存并运行时间信息。利用单片机的定时器，实现了时间、日期和闹钟功能的设计。
关键词: 单片机；DS1302；LED数码管；蜂鸣器
Abstract
The system uses STC89C52 MCU and DS1302 to achieve LED digital tube display time, date and day.LED digital tube displays hours, minutes, seconds, day of the week.It will displays day, month,and year while the button is pushed . There are four separate buttons in the system for system operation and control, and a DC buzzer to generate alarms. DS1302 can be used to save much information such as hours,minutes, seconds, day, date, and so on.So that the system can still save and run-time and accurate information in the event of a power loss. The use of single-chip timer, to achieve the design of time, date and alarm clock function.
Key words:single-chip; DS1302;LED digital tube;buzzer

目 录

课程设计任务书 I
第1章 基于DS1302的数字钟设计的目的 1
第2章 基于DS1302的数字钟设计的方案选择 2
2.1 设计要求 2
2.2 各模块方案选择 2
2.2.1 主控模块的选择 2
2.2.2 时钟芯片的选择和说明 3
2.2.3显示模块的选择 3
2.2.4 键盘模块选择 4
2.2.5电源模块选择 4
2.3 最终选择方案 4
第3章 基于DS1302的数字钟设计系统硬件设计 5
3.1 STC89C52单片机 5
3.1.1 STC89C52单片机 5
3.1.2 STC89C52引脚介绍 7
3.2时钟芯片DS1302 8
3.2.1 DS1302简介 8
3.2.2 DS1302管脚说明 8
3.2.3 DS1302读写和控制说明 9
3.2.5 DS1302与STC89C52单片机接口 10
3.3 74HC164芯片 10
3.3.1 74HC164简介 10
3.3.2 74HS164特性 10
3.3.3 74HS164在本系统中的应用 11
3.4 MCU监控芯片X25045 11
3.4.1 X25045芯片简介 12
3.4.2 X25045芯片引脚功能 12
3.4.3 X25045看门狗电路设计 12
3.5 固定三端稳压芯片L7805 13
3.5.1固定三端稳压器简介 14
3.5.2三端稳压器(78, 79系列)管脚序号判断技巧 14
3.5.3固定三端稳压器的分类 14
3.5.4固定三端稳压器的使用 14
3.5.5三端稳压器稳压原理 15
3.6 按键电路 15
3.7 LED数码管 16
3.7.1 LED发光原理 16
3.7.2 LED显示的设计 16
3.8 蜂鸣器 17
第四章 基于DS1302数字钟设计软件调试 18
4.1 KeiuVision3软件使用 18
4.2 主程序 18
4.3 中断子程序 19
4.4 DS1302子程序 19
第5章 结论 20
附录一 21
参考文献 22

第1章 基于DS1302的数字钟设计的目的
通过基于DS1302的数字钟的设计，掌握DS1302时钟芯片的硬件电路原理及软件编程方法，熟悉DS1302时钟芯片的性能指标和特点；熟悉STC12C5A60S2单片机的性能特点，并掌握STC12C5A60S2单片机控制DS1302读写时间、日期的硬件电路组成及软件编程方法；了解LED显示及按键电路的组成原理，熟悉LED动态显示原理及实现方法；了解7805构成直流稳压电源的电路组成及工作原理。最重要的是从设计这个过程中学习怎么与队员合作，学习设计的基本思路与过程。

第2章 基于DS1302的数字钟设计的方案选择
2.1 设计要求
电子钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时间精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点，被广泛应用于生活和工作当中。电子时钟首先是数字化了的时间显示报时器，在此基础上，人们根据不同场合的要求，在时钟上加置其他功能，比如定时闹铃、万年历、环境温度、湿度检测、环境空气质量检测、USB扩展口功能等。结合实际情况，本设计希望达到下面的功能要求 ：
（1） 使用6位LED显示时间、日期和星期，正常显示时、分、秒、星期，使用按键可切换显示年、月、日。
（2） 具有时间、日期调整功能，通过键盘可进行时间、日期的调整。
（3） 具有定时控制功能，使用小型继电器完成定时控制功能（发挥部分）。
（4） 具有闹钟功能，使用键盘设定闹铃时间，由蜂鸣器产生闹铃。
2.2 各模块方案选择
2.2.1 主控模块的选择
方案一：MSP430F169单片机，小巧灵活、成本低、易于产品化，它能方便地组装成各种智能式控制设备以及各种智能仪器仪表。面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而有较强性能。抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣环境下都能可靠地工作，这是其他机型无法比拟的。可以很方便地实现多机和分布式控制。使整个系统的效率和可靠性大为提高。但 MSP430F169单片机性价比不高，一块MSP430F169单片机要60元左右，而且易烧坏，不适合我们初学者使用。
方案二：采用AT89C2051单片机。该系列单片机均采用标准MCS-51内核，硬件资源相互兼容，品类齐全，功能完善，性能稳定，体积小，价格低廉，货源充足，调试和编程方便，所以应用极为广泛。并且AT89C2051单片机，带有2KB Flash可编程、可擦除只读存储器（E2PROM）的低压、高性能8位CMOS微型计算机。拥有15条可编程I/O引脚，2个16位定时器/计数器，6个中断源，可编程串行UART通道，并能直接驱动LED输出。
方案三：采用STC89C52单片机，它拥有AT89C2051单片机所有优点，而且它的I/O引脚有32根比AT89C2051单片机多。
综上所述，考虑到性价比，应采用8XC5X系列单片机。仅仅是为了完成时钟设计，应用AT89C2051单片机完全可以实现。但是本设计中需要更多的I/O引脚，故本设计采用具有32根I/O引脚的STC89C52单片机。
2.2.2 时钟芯片的选择和说明
方案一：DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是有主电源/后背电源双电源引脚，可以同时对后背电源进行涓细电流充电。
方案二：DS12887也是是美国DALLAS半导体公司最新推出的串行接口实时时钟芯片，采用CMOS技术制成，内部具有晶振和时钟芯片备份锂电池。采用DS12887芯片设计的时钟电路无需任何外围电路和器件，并具有良好的微机接口。DS12887芯片具有微功耗、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠等优点，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟系统中。但是由于它是串行接口的，外接单片机需要接很多引脚，才能对它达到一个很好的控制。
综上所述，结合本设计的实际问题及单片机的I/O口线，选择方案一中的DS1302作为本设计的实时时钟电路的芯片。其控制方便、占单片机I/O口线少、体积小、价格便宜，方便本设计的使用。
2.2.3显示模块的选择
方案一：显示的方法有很多种，其中LED数码管是常用的一种显示方法。在这个设计中，可以用LED数码管来显示，。该设计中，显示时间信息，年、月、日各需要2个LED数码管，显示时、分、秒各需要2个LED数码管信息，即是显示时间和日期都需要六个数码管，我们可以只用六个数码管，通过按键来控制显示时间还是日期，这样我们就只需要留个数码管。考虑到数码管单价是1.2元，那6个共需要6×1.2=7.2（元），性价比不是太高。
方案二：采用LCD1602液晶显示器，其体积小，控制简单，使用方便。它能显示2行16列的数字或英文信息，另外连接它的线很少，只要8根数据线和3根控制线，这样给使用带来很大的方便，节约单片机I/O口。但是市场上一块LCD1602的价格要15元左右，比数码管贵很多。
方案三：功能强大、可以显示中文文字的LCD12864液晶显示器，其价格贵，体积大，控制比数码管稍微复杂点，但是使用也是很方便的。在控制使用上，需要8根数据线和3根控制线，其余的PSB、和BLA直接与VCC相连接。但是在本设计中使用它的性价比不高，体积大，占用覆铜板面积大，而且笨拙。
综上所述，在LCD液晶显示模块上，选择方案一中的LED数码管作为本设计的显示模块。显示时间年、月、日、周、日、时、分、秒。
2.2.4 键盘模块选择
方案一：采用普通四位按键模式，通过点阵显示器索显示的信息对系统进行控制，方便快捷，易于实现。
方案二：采用4×4矩阵键盘，其优点是按键数目较多，方便数据输入，但需要单片机对其进行动态扫描，耗电量较高，编程较难。
考虑到本系统输入信息较少，我们选用普通四位键盘作为本系统键盘模块。
2.2.5电源模块选择
方案一：采用三节1.5V电池供电，价格便宜，方便易购，但它稳定性不高。
方案二：采用L7805稳压电路，该电路具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点。
考虑到本系统采用的主控芯片STC89C52单片机，其工作电压范围相对较窄，为4.0～5.5V时钟芯片DS1302有很宽的工作电压范围，其工作电压为2.5～5.5V5V,三节1.5V电池电压为4.5V,不稳定，无法长时间提空稳定电压，所以我们选择L7805稳压电路作为本系统的电源模块。
2.3 最终选择方案
经过方案比较和论证，选择STC89C52作为主控芯片，时钟芯片选择DS1302，显示模块用LED数码管，用四个独立式键盘,L7805稳压模块。最后选择的方案系统结构图如图2-3所示：

图2-3 系统结构图
第3章 基于DS1302的数字钟设计系统硬件设计
该设计的硬件电路由主控部分(单片机STC89C52)、时钟部分（实时时钟芯片DS1302）、显示部分（LED数码管）、按键部分（独立式键盘）、音响部分（直流蜂鸣器）、电源部分（L7805稳压芯片）6个部分组成。各部分之间相互协作，构成一个统一的有机整体，实现数字时钟的功能。各部分的硬件电路设计如下：
3.1 STC89C52单片机
3.1.1 STC89C52单片机
STC89C52单片机是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用CMOS工艺和高密度、非易失性存储器（NURAM）技术制造，，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。STC89C52是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的STC89C52是一种高效微控制器，STC89C52是它的一种精简版本。STC89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案,可提供许多高性价比的应用场介，可灵活应用于各种控制领域。
STC89C52具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，STC89C52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。
（1）时钟电路及其产生
时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。本设计采用内部方式的产生方式，及外部由DS1302产生。
内部方式的时钟电路如图3-1-1所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率的范围通常是在1.2～12MHz之间选择，晶振的频率越高，系统的时钟频率也就越高，单片机运行速度越快。电容值通常在5～30pF之间选择，电容值的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。

图3-1-1内部时钟电路图

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出，XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入，XTAL2：来自反向振荡器的输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
（2）复位信号及其产生
复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。
整个复位电路包括芯片内、外两部分。本设计用X25045产生复位信号，复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。
3.1.2 STC89C52引脚介绍
STC89C52单片机管脚图如图3-1-2所示，其主要引脚如下：

图3-1-2 STC89C52引脚图

(1)主电源引脚（2根）：
VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源；
GND(Pin20)：接地线；
(2)外接晶振引脚（2根）：
XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端；
XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端；
(3)控制引脚（4根）：
RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位；
ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号；
PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号；
EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令；
(4)可编程输入/输出引脚（32根）：
STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根；
PO口（Pin39～Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7；
P1口（Pin1～Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7 ；
P2口（Pin21～Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7；
P3口（Pin10～Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7。
3.2时钟芯片DS1302
3.2.1 DS1302简介
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟日历芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。有主电源和备份电源双引脚，而且备份电源可由大容量电容（＞1F）来替代。需要强调的是，DS1302需要使用32.768KHz的晶振。
3.2.2 DS1302管脚说明
DS1302为8管脚封装，各引脚功能如表3-2-2所示，其引脚图如图3-2-2所示：

表3-2-2 DS1302的引脚功能
引脚 名称 功能描述
1 Vcc1 电源引脚
2 X1 32.768kH晶振引脚
3 X2 32.768kHz晶振引脚
4 GND 地
5 RST 复位引脚
6 I/O 数据输入/输出
7 SCLK 串行时钟
8 Vcc2 电源引脚

图3-2-2 DS1302芯片引脚图

3.2.3 DS1302读写和控制说明
DS1302的数据读写方式有两种，一种是单字节操作方式，另一种是多字节操作方式,其多字节传送时序图如图3-2-3-1所示，单字节传送时序图如图3-2-3-2所示。每次仅写入或读出一个字节数据称为单字节操作，每次对时钟/日历的8字节或31字节RAM进行全体写入或读出的操作，称其为多字节操作方式。当以多字节方式写时钟寄存器时，必须按数据传送的次序依次写入8个寄存器。但是，当以多字节方式写RAM时，不必写所有31字节。不管是否写了全部31字节，所写的每一个字节都将传送至RAM。

图3-2-3-1 DS1302多字节传送时序图

图3-2-3-2 DS1302单字节传送时序图

为了启动数据的传输，CE引脚信号应由低变高，当把CE驱动至逻辑1的状态时，SCLK必须为逻辑0，数据在SCLK的上升沿串行输入。无论是读周期还是写周期，也无论送方式是单字节传送还是多字节传送，都要通过控制字指定40字节中的哪个将被访问。在开始8个时钟周期把命令字（具有地址和控制信息的8位数据）装入移位寄存器之后，另外的时钟在读操作时输出数据，在写操作时输入数据，所有的数据在时钟的下降沿变化。所有写入或读出操作都是先向芯片发送一个命令字节。对于单字节操作，包括命令字节在内，每次为2个字节，需要16个时钟；对于时钟/日历多字节模式操作，每次为7个字节，需要72个时钟；而对于RAM多字节模式操作，每次则为32字节，需要多达256个时钟。
3.2.4 DS1302与STC89C52单片机接口
时钟芯片DS1302与单片机STC89C52的接口是由3条线来完成的，单片机STC89C52的P1.5与时钟芯片的数据传输端相连，P1.4用来作为DS1302输入时钟SCLK控制端,P1.6控制DS1302的复位输入端。DS1302的第8管脚与一个独立充电电池连接，2、3管脚接标准32.768KHz石英晶振。DS1302与单片机的连接电路如图3-2-4所示，图中8脚所接为3.6V/60mAh充电电池，用于时钟/日历数据掉电保护。

图3-2-4 DS1302与单片机的连接电路图

3.3 74HC164芯片
3.3.1 74HC164简介　
74HC164、74HCT164 是高速硅门 CMOS 器件，与低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引脚兼容。74HC164、74HCT164 是 8 位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数据通过两个输入端（DSA 或 DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。
时钟 (CP) 每次由低变高时，数据右移一位，输入到 Q0， Q0 是两个数据输入端（DSA和 DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。
主复位 (MR) 输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。
3.3.2 74HS164特性
74HS164特性：门控串行数据输入；异步中央复位符合 JEDEC 标准 no. 7A；静电放电 (ESD) 保护；HBM EIA/JESD22-A114-B 超过 2000 V； MM EIA/JESD22-A115-A 超过 200 V；多种封装形式，如DIP14、SO14、SSOP14 和TSSOP14 封装；额定从 -40 °C 至 +85°C 和 -40 °C 至 +125 °C 。
3.3.3 74HS164在本系统中的应用
图3-3-3-2为74HS164引脚图，74HS164与数码管在本系统中的应用电路图如图3-3-3-1所示，通过单片机控制管脚1、管脚8、管脚2，为六位数码管提供段选信号，来实现显示时间、日期等信息。

图3-3-3-1 74HS164应用电路图

图3-3-3-2 74HS164引脚图

3.4 MCU监控芯片X25045
3.4.1 X25045芯片简介
X25045是美国Xicor公司的生产的标准化8脚集成电路，它将EEPROM、看门狗定时器、电压监控三种功能组合在单个芯片之内，大大简化了硬件设计，提高了系统的可靠性，减少了对印制电路板的空间要求，降低了成本和系统功耗，是一种理想的单片机外围芯片。
3.4.2 X25045芯片引脚功能
X25045管脚图如图3-4-2所示。各管脚功能如下：

图3-4-2 X25045管脚图

CS：片选择输入；
SO：串行输出，数据由此引脚逐位输出；
SI：串行输入，数据或命令由此引脚逐位写入X25045；
SCK：串行时钟输入，其上升沿将数据或命令写入，下降沿将数据输出；
WP：写保护输入。当它低电平时，写操作被禁止；
Vss：地；
Vcc：电源电压；
RESET：复位输出。
X25045在读写操作之前，需要先向它发出指令，指令名及指令格式如表1所示。
3.4.3 X25045看门狗电路设计
X25045与单片机连接图如图3-4-3所示，管脚1接单片机P1.1，管脚2接单片机P1.0，管脚5接单片机P1.3，管脚6接单片机P1.2，管脚7接单片机复位键。

图3-4-3 X25045与单片机连接图

X25045芯片内包含有一个看门狗定时器，可通过软件预置系统的监控时间。在看门狗定时器预置的时间内若没有总线活动，则X25045将从RESET输出一个高电平信号，经过微分电路C2、R3输出一个正脉冲，使CPU复位。CPU的复位信号共有3个：上电复位(C1、R2)，人工复位(S、R1、R2)和Watchdog复位(C2、R3)，通过或门综合后加到RESET端。C2、R3的时间常数不必太大，有数百微秒即可，因为这时CPU的振荡器已经在工作。
看门狗定时器的预置时间是通过X25045的状态寄存器的相应位来设定的。如表2所示，X25045状态寄存器共有6位有含义，其中WD1、WD0和看门狗电路有关，其余位和EEPROM的工作设置有关。
X25045状态寄存器
WD1＝0，WD0=0，预置时间为1.4s。
WD1＝0，WD0=1，预置时间为0.6s。
WD1＝1，WD0=0，预置时间为0.2s。
WD1＝1，WD0=1，禁止看门狗工作。
看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长即可。编程时，可在软件的合适地方加一条喂狗指令，使看门狗的定时时间永远达不到预置时间，系统就不会复位而正常工作。当系统跑飞，用软件陷阱等别的方法无法捕捉回程序时，则看门狗定时时间很快增长到预置时间，迫使系统复位。
需要注意的是，在程序正常运行的时候，应该在适当的地方加一条喂狗指令，使系统正常运行时的定时时间达不到预置时间。系统就不会复位。喂狗指令如下。
main()
{
...;系统正常运行的程序部分
{
cs=0; /*产生cs脉冲*/
cs=1;
}
}
X25045的看门狗电路使用十分方便。X25045内部还集成了512BEEPROM和电压运行监视系统，只需这样一块芯片，外加晶振和复位电路就可以组成单片机的应用系统，非常适合于便携式仪器和嵌入式系统的设计。
3.5 固定三端稳压芯片L7805
3.5.1固定三端稳压器简介
三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压器，其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。
3.5.2三端稳压器(78, 79系列)管脚序号判断技巧
在78**,79**系列三端稳压器中最常应用的是TO-220和TO-202两种封装。这两种封装的图形以及引脚序号、引脚功能，如图3-5-2所示。

图3-5-2 三端稳压器管脚序号

图中的引脚号标注方法是按照引脚电位从高到底的顺序标注的，这样标注便于记忆。引脚1为最高电位，3脚为最低电位，2脚居中。从图中可以看出，不论正压还是负压，2脚均为输出端。对于78**正压系列，输入是最高电位，自然是1脚，地端为最低电位，即3脚。对与79**负压系列，输入为最低电位，自然是3脚，而地端为最高电位，即1脚。
用万用表判断三端稳压器的方法与三极管的判断方法相同当于大功率三极管。此外，还应注意，散热片总是与最低电位的第3脚相连。
3.5.3固定三端稳压器的分类
三端稳压器的通用产品有78系列(正电源)和79系列(负电源)输出电压由具体型号中的后而两个数字代表，有5V, 6V, 8V, 9V, 12V,15V, 18V, 24V等档次。输出电流以78(或79)后面加字母来区分L表示0.1： AM表示0.5A，无字母表示1.5A，如78L05表示5V / 0.1A。
3.5.4固定三端稳压器的使用
（1）固定三端稳压器使用注意事项
在使用时必须注意:Vi和VO之间的关系，以7805为例，该三端稳压器的固定输出电压是5V，而输入电压至少大于7V，这样输入/输出之间有2-3V及以上的压差。使调整管保证工作在放大区。但压差取得大时，又会增加集成块的功耗，所以，两者应兼顾，即保证在最大负载电流时调整管不进入饱和，又不至于功耗偏大。另外一般在三端稳压器的输入输出端接一个二极管，用来防止输入端短路时，输出端存储的电荷通过稳压器，而损坏器件。
（2）固定三端稳压器用途
一般稳压管和稳压三级管的用途是一样的，都用于控制板电路的稳压，以防止电压过高烧毁电路。
3.5.5三端稳压器稳压原理
这样在78**系列中，散热片和地相连接，而在79**系列中，散热片却和输入端相连接。其稳压电路图如图3-5-5.所示。

图3-5-5 稳压电路图

电源模块是让AC220V电源通过变压器降压，整流滤波后得到要调节电压输入端，降压为AC15V整流滤波后经过三端稳压7812、7912得到直流正负12V电压为运算放大器供电，同时，又经过三端稳压7805、 7905得到直流正负5 V为DS1302、X25045、STC89C52等芯片提供工作电压。
3.6 按键电路
键盘电路图如图3-6所示，四个独立按键一端同时接地，另一端分别接单片机P3.1、P3.3、P3.4、
P3.5上，四个二级管正极连接接单片机P3.2口上，负极分别与四个按键没有接地的一端相连接。AN1测试，AN2设置功能，AN3上翻功能，AN4下翻功能。

图3-6 按键电路图
3.7 LED数码管
3.7.1 LED发光原理
LED(Light Emitting Diode)发光二极管，利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压时，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED显示屏则是将文字、图像、动画等各种静态或动态信息，在由LED器件阵列组成的显示屏上进行显示。
常用的LED显示器为8段，每一个段对应1个发光二极管。这种显示器有共阴和共阳极两种，本设计采用共阳极数码管。
3.7.2 LED显示的设计
该设计采用六个共阳极LED7段数码管、六个PNP三极管和8个2K电阻组成显示电路。其中的8条段选线分别与74HS164的Q1到Q7相连接。PNP管相当于LED管开关通过写在单片机中的程序来控制三个PNP管的e极，从而控制三极管的导通与闭合。对于三极管的位选控制是通过单片机的P2.0到P2.5引脚来控制。
在本次实习中所用的显示方式为动态显示方式，既在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段码线上输出相应位要显示的段码。这样在同一时刻，6位LED中只有选通的那一位显示出字符，而其他5位则熄灭。下一时刻同样只让另一个位的信息显示。如此循环，就可以使各位显示出要的结果，所以在不同时刻显示不同的字符，但是由于LED显示器的余辉和人眼的视觉暂留作用，只要间隔时间足够短就可以造成多位同时亮的假象，达到同时显示的效果。
3.8 蜂鸣器
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器。采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。在本系统中蜂鸣器通过单片机P3.0口控制，如图3-8所示。

图3-8蜂鸣器与单片机接口图
第四章 基于DS1302数字钟设计软件调试
4.1 KeiuVision3软件使用
第一步 创建一个workspace(Target)。
第二步 创建一个工程文件uVision Project并设置目的芯片型号。
第三步 创建并编辑一个C文件并加载到所创建的workspace(Target)。
第四步 设置生成.HEX文件。
第五步 编译程序。
第六步 使用STC-ISP-V4下载软件把C程序下载到目的单片机。
4.2 主程序
主程序流程图如图4-2所示，单片机主程序主要完成系统片内功能模块的初始化，包括系统时钟的初始化、定时器初始化。系统各模块初始化完毕后，单片机正常工作进行时间日期等的显示。

图4-2主程序流程图
4.3 中断子程序
中断子程序流程图如图4-3所示，当键盘电路有按键被按下时，系统进入中断，通过判断哪个按键被按下，选择性执行相应子程序。

图4-3 中断子程序

4.4 DS1302子程序
程序主要实现对DS1302写保护、充电，对年、月、日、时、分、秒等寄存器的读写操作。在读写操作子程序中都执行了关中断指令，因为在串行通信时对时序要求比较高，而且在此是用I/O口软件模拟串行时钟脉冲，所以在通信过程中最好保证传输的连续性，不要允许中断。其流程图如图4-4所示。

图4-4 DS1302子程序
第5章 结论
本设计采用DS1302与STC89C52单片机结合，实现了LED数码管显示时间、日期和星期，正常显示时、分、秒、星期，使用按键可切换显示年、月、日，并且本设计具有闹钟功能，使用键盘设定闹铃时间，由蜂鸣器产生闹铃。
在这次的课程设计中，我学到了如何把学到的