電子萬年歷設計方案(1)

1 引言

本文設計的電子萬年歷屬于小型智能家用電子產(chǎn)品。 利用單片機進行控制，實時時鐘芯片進行記時，外加掉電存儲電路和顯示電路，可實現(xiàn)時間的調(diào)整和顯示。

2 系統(tǒng)概述

本設計以AT89S52單片機為核心，構(gòu)成單片機控制電路，結(jié)合DS1302時鐘芯片和24C02FLASH存儲器，顯示陽歷年、月、日、星期、時、分、秒和陰歷年、月、日，在顯示陰歷時間時，能標明是否閏月，同時完成對它們的自動調(diào)整和掉電保護，全部信息用液晶顯示。 人機接口由三個按鍵來實現(xiàn)，用這三個按鍵對時間、日期可調(diào)，并可對鬧鈴開關(guān)進行設置。 軟件控制程序?qū)崿F(xiàn)所有的功能。 整機電路使用+5V穩(wěn)壓電源，可穩(wěn)定工作。 系統(tǒng)框圖如圖2-1所示，其軟硬件設計簡單，時間記錄準確，可廣泛應用于長時間連續(xù)顯示的系統(tǒng)中。

（圖2-1 系統(tǒng)框圖）

3 方案選擇

由于電子萬年歷的種類比較多，因此方案選擇在設計中是至關(guān)重要的。 正確地選擇方案可以減小開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期，降低成本，更快地將產(chǎn)品推向市場。

3.1 方案1——基于AT89S52單片機的電子萬年歷設計

不使用時鐘芯片，而直接用AT89S52單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設計。 AT89S52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。 單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦寫1000余次。 由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。
若采用單片機計時，利用它的一個16位定時器/計數(shù)器每50ms產(chǎn)生一個中斷信號，中斷20次后產(chǎn)生一個秒信號，然后根據(jù)時間進制關(guān)系依次向分、時、日、星期、月、年進位。 這樣就實現(xiàn)了直接用單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設計。

用單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設計，無須外接其他芯片，充分利用了單片機的資源。 但是精度不夠高，誤差較大，掉電后丟失所有數(shù)據(jù)，軟件編程較復雜。

3.2 方案2——基于DS1302的電子萬年歷設計

在以單片機為核心構(gòu)成的裝置中，經(jīng)常需要一個實時的時鐘和日歷，以便對一些實時發(fā)生事件記錄時給予時標，實時時鐘芯片便可起到這一作用。 過去多用并行接口的時鐘芯片，如MC146818,DS12887等。 它們已能完全滿足單片機系統(tǒng)對實時時鐘的要求，但是這些芯片與單片機接口復雜、占用地址, 數(shù)據(jù)總線接線多、芯片體積大占用空間多、近年來串行接口的各種芯片在單片機系統(tǒng)中應用愈來愈多，串行接口的實時時鐘芯片也出現(xiàn)了不少，DS1302是一個綜合性能較好且價格便宜的串行接口實時時鐘芯片。
利用單片機進行控制，采用DS1302作為實時時鐘芯片，其三線接口SCLK、I/O、/RST與單片機進行同步通信，外加掉電存儲電路、顯示電路、鍵盤電路，即構(gòu)成一個基本的電子萬年歷系統(tǒng)，若還要添加其他功能，在這基礎(chǔ)上外擴電路即可。

由于在系統(tǒng)設計時，需要考慮以下幾點因素：功耗低、精確度高、軟件編程較簡單，芯片的體積小、芯片成本低等，而DS1302芯片有上面所述的諸多優(yōu)點，所以本設計采用方案2。

4 系統(tǒng)硬件電路的設計

按照系統(tǒng)設計功能的要求，初步確定設計系統(tǒng)由主控模塊、時鐘模塊、存儲模塊、鍵盤接口模塊、顯示模塊和鬧鈴模塊共6個模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖4-1所示。 主控芯片使用52系列AT89S52單片機，時鐘芯片使用美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘芯片DS1302，存儲模塊采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗CMOS串行EEPROM存儲芯片AT24C02。 DS1302作為主要計時芯片，可以做到計時準確。 更重要的是，DS1302可以在很小電流的后備 （2.5～5.5V電源，在2.5V時耗電小于300nA）下繼續(xù)計時，并可編程選擇多種充電電流來對后備電源進行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。

（圖4-1 電子萬年歷電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖）