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可以实现时钟 日期 温度 实时显示,带源程
序
基于 DS1307 的多功能时钟系统
摘要:以 单片机为控制核心,通过实时时钟芯片 和数字温
度传感器 构成了一个多功能的数字时钟系统。本报告详细介绍了整
个系统的硬件组成结构、工作原理和系统的软件程序设计。系统采用液晶
作为显示器,具有实时时间与日历显示、环境温度显示、按键调
时、闹铃定时等功能。软件程序采用均采用 语言编写,便于移植与升级。
关键词:实时时钟日历 单片机
引言
目前家用的数字电子钟,多数只能显示小时、分钟等信息,功能单一,而
且大都采用 数码管作为显示器件,功耗大,不能令消费者满意。为此,我
开发了一款多功的数字式电子钟,它可以显示年、月、日、小时、分钟等时间
信息,同时可以显示环境的温度信息。还具有按键调时、设定闹铃等功能,而
且通过一块 的备用电池,在单片机断电后让时钟芯片 独立工
作,因此每次给单片机上电即可显示当前时间,无需调整。时钟采用 作为
显示器,界面友好,功耗低。
一、系统的硬件构成
系统以 单片机作为核心控制器件,外围主要有实时时钟芯片
、温度传感器 等,均为串行通信器件,使得系统线路简单
可靠性高。系统结构框图 所示。
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图 1 系统结构框图
1.1 单片机主控模块
系统采用 单片机作为控制核心。 单片机与
系列单片机产品兼容,采用了 存储器结构,可以在线下载程序,易于日
后的升级。它主要负责各个模块的初始化工作;设置定时器、寄存器的初值;
读取并处理时间、温度等信息;处理按键响应;控制液晶实时显示等。
硬件电路连接如图 所示。系统采用 晶振;,, 口为
单片机与液晶显示器连接的控制和通信的数据端口; 和 组
成系统上电复位电路; 和 为单片机与时钟芯片 通信的端
口; 为闹铃的控制端口; 为单片机与温度传感器 的通信
端口;, 为按键模块的接口。
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图 2 单片机主控电路
1.2 实时时钟日历模块
系统采用 实时时钟芯片。
电路连接如图 。 为 !"# 的晶振,为时钟芯片提供计时脉冲;
$% 为 的备用电源,以便在没有主电源的情况下能够保存时间信息
和一些重要的数据;两个电阻为 总线的上拉电阻。
⑴ 是美国 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯
片,它是一款 总线接口的时钟日历芯片,采用两线与 & 进行通信,片含
有 个特殊功能寄存器和 $'% 的 。
主要技术性能指标:具有秒、分、时、日、星期、月、年的计数功能,并
且具有 小时制和 小时制的计数模式,可自动调整每月的天数,具有闰年
调整的功能,具有自动掉电保护和上电复位的功能。
1 的引脚功能
的引脚图如图 所示,采用 引脚双列直插 (') 封装,芯片部结
构图如图 所示。各个引脚功能如下:
**:主电源;
$%:备份电源。当 $%+**, 时,由 ** 向 供电,
当 $%-** 时,由 ** 向 供电;
./:逻辑地;
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: 总线时钟线;
: 总线数据线;
0123&:
图 3 DS1307 的引脚分配
图 4 DS1307 的部结构
2 的部寄存器
DS1302 有关日历、时间的寄存器共有 12 个,其中有 7 个寄存器(读时 8
1h~8Dh,写时 ~),存放的数据格式为 BCD 码形式,如图 5 所示。
小时寄存器(85、)的位 用于定义 是运行于 小时模式还
是 小时模式。当为高时,选择 小时模式。在 小时模式时,位 是
,当为 时,表示 。在 小时模式时,位 是第二个 小时位。
秒寄存器(、)的位 定义为时钟暂停标志(")。当该位置为
时,时钟振荡器停止, 处于低功耗状态;当该位置为 时,时钟开
始运行。
控制寄存器(、)的位 是写保护位(1),其它 位均置为
。在任何的对时钟和 的写操作之前,1 位必须为 。当 1 位为 时,
写保护位防止对任一寄存器的写操作。
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图 5 DS1307 的时间寄存器
3 DS1307 硬件电路设计
DS1307 采用与 CPU 进行通信,电路连接简单。DS1307 的部振荡电路结
构如图 6 所示,在芯片部连接有两个电容,目的是为了使晶振起振,所以在电
路设计中就不需要另外再加电容了,电路图如图 7 所示,其中晶振采用的是 32.
768kHz,经部电路分频后可获得一个标准的秒脉冲信号;电阻 R_SCL、R_SDA
是 总线的上拉电阻。
图 6 DS1307 的部振荡电路
图 7 DS1307 的电路连接
1.3 温度传感器模块
系统采用 作为温度传感器。它是美国 公司推出的单总线
数字温度传感器,它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易匹配处
理器等优点。处理器与 通信只需要一根数据线即可,同时该数据线
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