基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘設(shè)計(jì)

學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：所在學(xué)院：信息技術(shù)學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化Xxxxxxx大學(xué)中國·xx

Xxxxxxx大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名所在班級(jí)導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職稱副教授論文題目基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘設(shè)計(jì)題目分類1．應(yīng)用與非應(yīng)用類：〇工程〇科研〇教學(xué)建設(shè)〇理論分析〇模擬2．軟件與軟硬結(jié)合類：〇軟件〇硬件〇軟硬結(jié)合〇非軟硬件（1、2類中必須各選一項(xiàng)適合自己題目的類型在〇內(nèi)打√）主要研究內(nèi)容及指標(biāo)：在穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)地載體上安裝20個(gè)LED發(fā)光器件，靜止時(shí)，各列發(fā)光管等間距分列排開，隨著掃描速度的加快，在計(jì)算機(jī)軟件精確的時(shí)序控制下，不斷掃描出預(yù)設(shè)的時(shí)間，文字，圖案等。主要參考文獻(xiàn)：[1]Fanyang,GuopingLi,HuipengLi.Design&DevelopmentOfARemoteTemperatureMonitorSystemsOfWebUsingVirtualInstruments.advancesincomputer,information,andsystemssciencesandengineering.2006[2]張迎新等.單片機(jī)初級(jí)教程——單片機(jī)基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2006[3]周堅(jiān).單片機(jī)C語言輕松入門.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2006[4]周興華.手把手教你學(xué)單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì).北京：北京航天航空大學(xué)出版社.2007階段規(guī)劃：20XX年12月20日——20XX年1月20日溫習(xí)單片機(jī)的理論知識(shí)20XX年1月21日——20XX年2月22日溫習(xí)單片機(jī)編程理論知識(shí)20XX年2月23日——20XX年3月12日溫習(xí)ProtelDXP基礎(chǔ)理論20XX年3月13日——20XX年3月19日購買電子元件20XX年3月20日——20XX年4月25日PCB設(shè)計(jì)硬件焊接及軟件編程20XX年4月26日——20XX年5月15日整理論文準(zhǔn)備答辯開題時(shí)間20XX年12月20日完成論文時(shí)間20XX年5月21日專家審定意見：系主任簽字：20XX年12月13日注：1．任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫后交給學(xué)生，要求學(xué)生妥善保存。2．此任務(wù)書夾于論文扉頁與論文一并裝訂，作為論文評(píng)分依據(jù)之。摘要摘要PAGE———PAGEI—摘要基于視覺暫留原理，開發(fā)出了一種旋轉(zhuǎn)式LED顯示屏。在穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)地載體上安裝20個(gè)LED發(fā)光器件，靜止時(shí)，各列發(fā)光管等間距分列排開，隨著掃描速度的加快，在計(jì)算機(jī)軟件精確的時(shí)序控制下，不斷掃描出預(yù)設(shè)的時(shí)間，文字，圖案等。裝在電機(jī)上的電路始終在高速旋轉(zhuǎn)，我們就無法使用通常的方法來給電機(jī)供電，但可以通過無限供電方式供直流電機(jī)使用。采用時(shí)鐘芯片DS1302以及電池能準(zhǔn)確顯示時(shí)、分、秒。關(guān)鍵詞：視覺暫留單片機(jī)時(shí)鐘芯片無線供電ABSTRACT—PAGE7—ABSTRACTBasedonthepersistenceofvisionprinciple,developedarotatingLEDdisplay.VectorrotationinastablewaytoinstallaLEDlight-emittingdevice,staticwhenglibenclamideLEDrowsequallyspacedpoints,withthescanratespeedsup,thecomputersoftwareunderthecontrolofprecisetiming,andconstantlyscanthedefaulttext,patternsandsoon.Packedinmotorsinhigh-speedcircuitalways,wecan'tusetheusualwaytogivemotorpowersupply,butcanthroughtheinfinitepowersupplymodefordcmotorusing.UsingclockchipDS1302andbatterycanaccuratelyshows,minutesandseconds.Keywords:PersistenceofVisionMCUClockchipWirelesspowersupply目錄目錄TOC\o"1-2"\h\u32452摘要 I17921ABSTRACT II4757前言 IV256241基本組成及原理 1130371.1電機(jī)部分 1224621.2單片機(jī)控制發(fā)光二極管顯示部分 2253562PCB制板設(shè)計(jì)與制作 1027682.1PCB板的設(shè)計(jì) 10209082.2硬件的焊接與檢查 10125583系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 12275753.1系統(tǒng)程序介紹 1249243.2系統(tǒng)編程 13123803.2程序在線下載 1439394數(shù)字式旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘擴(kuò)展 1515050結(jié)論 1623573參考文獻(xiàn) 1722240致謝 1912004附錄 1前言前言基于單片機(jī)原理的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘是一種實(shí)用性很高的新型時(shí)鐘。它利用了視覺暫留原理。顯示方式上采用平衡式的兩排LED，這除了在旋轉(zhuǎn)時(shí)能較好的保持平衡外，主要能利用兩邊交替顯示方式，比單排要快一倍。用LED燈排成一列，取中間一點(diǎn)為圓心，使LED燈圍繞圓心旋轉(zhuǎn)，最外側(cè)的發(fā)光二極管顯示時(shí)間刻度，當(dāng)時(shí)針在12點(diǎn)時(shí)我們假設(shè)角度為0o，則每個(gè)小時(shí)時(shí)針之間的角度為360o/12=30o.于是當(dāng)這一列發(fā)光二極管每旋轉(zhuǎn)30o，最外側(cè)的發(fā)光二極管就點(diǎn)亮一個(gè)瞬間一呈現(xiàn)時(shí)間刻度。這樣，如果在0.1s內(nèi)這列發(fā)光二極管能旋轉(zhuǎn)完一圈，則人眼就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)覺，而把先后產(chǎn)生的時(shí)間刻度連成12個(gè)完整的時(shí)間刻度。電機(jī)帶動(dòng)一系列發(fā)光二極管繞軸旋轉(zhuǎn)，單片機(jī)控制發(fā)光二極管在旋轉(zhuǎn)過程中的相應(yīng)位置上點(diǎn)亮以指示時(shí)時(shí)鐘和文字，與此同時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行時(shí)鐘的計(jì)時(shí)操作，以控制旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘顯示正確的走時(shí)。此設(shè)計(jì)首先由一位外國人設(shè)計(jì)，近幾年在國內(nèi)隨著感興趣的人漸漸增多，許多類似的產(chǎn)品，如搖搖棒，也逐漸被大家所了解。這里就詳細(xì)介紹一下旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘這一設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容。結(jié)論Xxxxxxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1基本組成及原理旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘制作所需主要材料：電動(dòng)機(jī)，發(fā)光二極管，時(shí)間寄存器（DS1302），單片機(jī)(STC89C52)，紅外發(fā)射管，紅外接收頭，電池。旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘主要有兩部分組成：電機(jī)部分和單片機(jī)控制發(fā)光二極管顯示部分。1.1電機(jī)部分1.1.1無線供電電路由于裝在電機(jī)上的電路始終在高速旋轉(zhuǎn)，無法使用通常的方法來給電機(jī)供電，但可以通過無限供電方式供直流電機(jī)使用。在這里此設(shè)計(jì)采用了一個(gè)小小的無線電路供電的電路板。它的原理圖如下圖1：圖1無線供電原理圖圖中左側(cè)為電機(jī)啟動(dòng)部分，右側(cè)為一個(gè)振蕩電路，通電后振蕩電路通路，大線圈上有交變電流，使磁環(huán)產(chǎn)生磁場，實(shí)現(xiàn)無線供電原理。1.1.2電源模塊任何電路都離不開電源部分，單片機(jī)也不例外，而且應(yīng)該高度重視電源部分，不能因?yàn)殡娫床糠蛛娐繁容^簡單而有所忽略，其實(shí)有將近一半的故障或制作失敗都和電源有關(guān)，電源部分做好才能保證電路的正常工作。電網(wǎng)提供的交流電源經(jīng)過整流、濾波，可得到直流電壓，但此電壓仍然存在波紋。同時(shí)，由于交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，負(fù)載的變化和溫度的影響等，使輸出電壓紋波會(huì)更大，即輸出電流電壓不穩(wěn)定。為了得到穩(wěn)定的輸出電壓，在濾波電路與負(fù)載之間常常加入穩(wěn)壓電路，以使負(fù)載得穩(wěn)定的輸出電壓。通過上面的分析可知，直流穩(wěn)壓電源主要由變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四大部分組成。直流穩(wěn)壓電路組成框圖如圖2所示。變壓變壓穩(wěn)壓濾波整流220V50Hz圖2穩(wěn)壓電路組成框圖在此設(shè)計(jì)中使用了100-240轉(zhuǎn)6V直流穩(wěn)壓電源來進(jìn)行電壓調(diào)控。1.2單片機(jī)控制發(fā)光二極管顯示部分1.2.1單片機(jī)控制部分單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)以其集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗低、價(jià)格廉、使用靈活等一系列優(yōu)點(diǎn)得到迅速的發(fā)展，滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)等，這些都離不開單片機(jī)。STC8051微處理器，低功耗，超低價(jià)，高速（0-90M）高可靠。掉電模式0.5uA，空閑模式20mA8位并行端口STC8051微處理器，低功耗，超低價(jià)，高速（0-90M）高可靠。掉電模式0.5uA，空閑模式20mA8位并行端口+P4.0-P4.3四個(gè)附送I/O端口1280字節(jié)SRAM2K-8K字節(jié)ISP引導(dǎo)碼8/16/32/64字節(jié)閃存雙數(shù)據(jù)指針看門狗UART（串口）三個(gè)定時(shí)器E2PROMDataflashA/D不加價(jià)P0P1P2P3圖3系統(tǒng)功能早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹唵慰煽慷阅懿诲e(cuò)獲得了很大的好評(píng),其系統(tǒng)功能如圖3。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTELi960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。STC公司的單片機(jī)主要是基于8051內(nèi)核，是新一代增強(qiáng)型單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，速度快8~12倍,帶ADC，4路PWM，雙串口，有全球唯一ID號(hào)，加密性好，抗干擾強(qiáng)。它的編程原理如圖4所示。單片機(jī)徹底沒電單片機(jī)徹底沒電給單片機(jī)上復(fù)位，冷啟動(dòng)冷啟動(dòng)，單片機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)ISP監(jiān)控程序檢測P3.0/RxD有沒有合法下載命令流下載用戶程序進(jìn)用戶程序區(qū)軟復(fù)位到用戶程序區(qū)運(yùn)行用戶程序外部手動(dòng)復(fù)位，看門狗復(fù)位單片機(jī)不會(huì)運(yùn)行ISP程序單片機(jī)運(yùn)行ISP程序，檢測有無下載命令流，會(huì)占時(shí)幾十mS-幾百mSPC機(jī)端的控制軟件必需先發(fā)下載命令流，再給單片機(jī)上電復(fù)位有無圖4STC單片機(jī)編程原理說明STC單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn):

超強(qiáng)抗干擾:高抗靜電(ESD保護(hù))輕松過2KV/4KV快速脈沖干擾(EFT測試)寬電壓,不怕電源抖動(dòng)寬溫度范圍,-40℃~85℃I/O口經(jīng)過特殊處理單片機(jī)內(nèi)部的電源供電系統(tǒng)經(jīng)過特殊處理單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路經(jīng)過特殊處理單片機(jī)內(nèi)部的復(fù)位電路經(jīng)過特殊處理單片機(jī)內(nèi)部的看門狗電路經(jīng)過特殊處理

三大降低單片機(jī)時(shí)鐘對(duì)外部電磁輻射的措施:禁止ALE輸出；如選6時(shí)鐘/機(jī)器周期,外部時(shí)鐘頻率可降一半；單片機(jī)時(shí)鐘振蕩器增益可設(shè)為1/2Gain.

超低功耗:掉電模式:典型功耗<0.1μA

空閑模式:典型功耗2mA正常工作模式:典型功耗4mA-7mA4、掉電模式可由外部中斷喚醒,適用于電池STC89C52單片機(jī)中包含中央處理器（CPU），程序存儲(chǔ)器（Flash），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SRAM），定時(shí)/計(jì)數(shù)器，UART串口，I/O接口，EEPROM，看門狗等模塊。此類單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)。圖5STC89C52管腳圖本設(shè)計(jì)采用的是STC89C52單片機(jī)，其管腳圖如圖5所示，此系列單片機(jī)有很多種，本設(shè)計(jì)選用的是貼片PQFP。其管腳圖如圖6所示。圖6PQFP管腳圖P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能：P1.0T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。端口引腳第二功能：P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口）P3.2INTO(外中斷0)P3.3INT1(外中斷1)P3.4TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)P3.5T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位過程主要是指電阻給電容充電，電容的電壓緩慢上升直到Vcc，沒到Vcc時(shí)芯片復(fù)位腳近似低電平，于是芯片復(fù)位，接近Vcc時(shí)芯片復(fù)位腳近高電平，于是芯片停止復(fù)位，復(fù)位完成。ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。PSEN——程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)STC89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。1.2.2顯示模塊LED顯示LED顯示器具有功耗低，接口控制方便等優(yōu)點(diǎn)，而且模塊的接口信號(hào)和操作指令具有廣泛的兼容性，并能直接與單片機(jī)接口，可方便地實(shí)現(xiàn)各種不同的操作，在各類測量及控制儀表中被廣泛的應(yīng)用。當(dāng)在LED上顯示漢字時(shí)，應(yīng)先取得漢字的點(diǎn)陣構(gòu)成數(shù)據(jù)，然后將其寫入顯示存儲(chǔ)器中進(jìn)行顯示。旋轉(zhuǎn)LED顯示器是一種通過同步控制發(fā)光二極位置和點(diǎn)亮狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)圖文顯示的新型顯示器，其結(jié)構(gòu)新穎，成本低廉，可視角度達(dá)360°。本設(shè)計(jì)采用20個(gè)并排發(fā)光的貼片二極管，利用人眼的“視覺暫留效應(yīng)”顯示刻度及指針。SMDLED即為表面貼片發(fā)光二極管，它是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。顯示模塊如圖7所示。圖7顯示模塊原理圖時(shí)鐘芯片的選用本設(shè)計(jì)采用時(shí)鐘芯片DS1302，可以準(zhǔn)確的顯示北京時(shí)間。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM。DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。主要性能指標(biāo)：實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100年之前的秒、分、時(shí)、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年調(diào)整的能力。31×8位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM。I/O串行口方式使得管腳數(shù)量最少。工作電壓范圍：2.0～5.5V。工作電流：2.0V時(shí)，小于300mA。讀/寫時(shí)鐘或RAM數(shù)據(jù)時(shí)，有兩種傳送方式：單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送(字符組方式)?？刂谱止?jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位(位0)如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。DS1302的管腳排列及描述如圖8所示。圖8DS3102管腳圖DS1302引腳描述如表1所示。表1管腳描述引腳說明X1,X2GNDRSTI/OSCLKVcc1,Vcc232.768KHz晶振管腳地復(fù)位腳數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳串行時(shí)鐘電源供電管腳時(shí)鐘芯片工作原理圖如圖9所示：圖9DS1302工作原理圖2PCB制板設(shè)計(jì)與制作2.1PCB板的設(shè)計(jì)2.1.1軟件介紹在本設(shè)計(jì)中使用的是protelDXP2004進(jìn)行PCB板的設(shè)計(jì)。Protel系列軟件是Altium公司開發(fā)的一套用于電子電路設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件，它以先進(jìn)的技術(shù)、豐富的功能以及方便的操作的的了廣大用戶的一致認(rèn)可。ProtelDXP2004已不是單純的PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是由多個(gè)模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是SCH（原理圖）設(shè)計(jì)、SCH仿真、PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)、AutoRouter（自動(dòng)布線器）和FPGA設(shè)計(jì)等，覆蓋了以PCB為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和PCB圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計(jì)、拓?fù)渥詣?dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。2.1.2元器件圖旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的PCB圖如圖10。圖10PCB圖旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的PCB器件圖如圖11。圖11PCB器件圖2.2硬件的焊接與檢查2.2.1PCB板的硬件焊接在焊制過程中有很多困難和問題需要注意，首先就是貼片單片機(jī)（STC89C52）的焊制，貼片的元器件應(yīng)該首先焊，不能等到其它器件都焊完再焊，最后焊的時(shí)候會(huì)將周圍的幾個(gè)器件都拆卸下來，這樣不僅是很麻煩的，而且有的器件多次拆裝很容易燒壞。2.2.2無線供電電路板的硬件焊接無線供電電路板的焊制也很重要。本設(shè)計(jì)的這一部分沒有制作PCB板，使用的是萬能板，這就需要在板子背面自行連接。第一次焊接，振蕩電路沒有導(dǎo)通，連電機(jī)都沒有轉(zhuǎn)。經(jīng)過反復(fù)三次審改最后終于成功實(shí)現(xiàn)了無限供電。這三次錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下：電源正負(fù)極接反，電機(jī)沒有轉(zhuǎn)，指示燈也沒有亮，無線供電沒能實(shí)現(xiàn)。二極管正負(fù)極接反，電機(jī)轉(zhuǎn)，但沒能產(chǎn)生振蕩電路。在這次拆卸過程中，作為紅外發(fā)射的二極管由于過熱而燒壞。只好再配一次元件。穩(wěn)壓三極管發(fā)射集和集電極接反，沒能產(chǎn)生振蕩電路?？偨Y(jié)這三個(gè)失誤后，最后將無線供電電路完成。3系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)程序介紹匯編語言是一種用文字助記符來表示機(jī)器指令的符號(hào)語言，是最接近機(jī)器碼的一種語言。其主要優(yōu)點(diǎn)是占用資源少、程序執(zhí)行效率高。但是不同的CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。C語言是一種結(jié)構(gòu)化的高級(jí)語言。其優(yōu)點(diǎn)是可讀性好，移植容易，是普遍使用的一種計(jì)算機(jī)語言。缺點(diǎn)是占用資源較多，執(zhí)行效率沒有匯編高。對(duì)于目前普遍使用的RISC架構(gòu)的8bitMCU來說，其內(nèi)部ROM、RAM、STACK等資源都有限，如果使用C語言編寫，一條C語言指令編譯后，會(huì)變成很多條機(jī)器碼，很容易出現(xiàn)ROM空間不夠、堆棧溢出等問題。而匯編語言，一條指令就對(duì)應(yīng)一個(gè)機(jī)器碼，每一步執(zhí)行什么動(dòng)作都很清楚，并且程序大小和堆棧調(diào)用情況都容易控制，調(diào)試起來也比較方便。所以在單片機(jī)開發(fā)中，采用匯編語言比較好。程序流程圖如圖12所示。初始化初始化標(biāo)志位=0送碼表顯示標(biāo)志位置0等待否是圖12程序流程圖3.2系統(tǒng)編程STC89系列單片機(jī)大部分都具有在系統(tǒng)可編程（ISP）特性。ISP的好處是：省去購買通用編程器，單片機(jī)在用戶上即可下載/燒錄用戶程序，而無需將單片機(jī)從以生產(chǎn)好的產(chǎn)品上拆下，再用通用編程器將程序代碼燒錄進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部。有些程序尚未定型的產(chǎn)品可以一邊生產(chǎn)，一邊完善，加快了產(chǎn)品進(jìn)入市場的速度，減小了新產(chǎn)品由于軟件缺陷帶來的風(fēng)險(xiǎn)。由于可以將程序直接下載進(jìn)單片機(jī)看運(yùn)行結(jié)果故也可以不用仿真器。大部分STC89單片機(jī)在銷售給用戶之前已在單片機(jī)內(nèi)部固化有ISP系統(tǒng)引導(dǎo)程序，配合PC端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，故無需編程器（速度比編程器快）。不要用通用編程器編程，否則有可能將單片機(jī)內(nèi)部已固化的ISP系統(tǒng)引導(dǎo)程序擦除,造成無法使用STC提供的ISP軟件下載用戶的程序代碼。STC89C52RC/RD+系列單片機(jī)在系統(tǒng)編程中的應(yīng)用圖如圖13所示。圖13STC89C52RC/RD+系列單片機(jī)在系統(tǒng)編程中的應(yīng)用3.2程序在線下載在線下載基本步驟：步驟1：選擇所使用的單片機(jī)型號(hào)，如STC89C58RD+，STC89LE516AD等。步驟2：打開文件，要燒錄用戶程序，必須調(diào)入用戶的程序代碼步驟3：選擇串行口，你所使用的電腦串口，如串行口1--COM1，串行口2--COM2，……有些新式筆記本電腦沒有RS-232串行口，可買一條USB-RS232轉(zhuǎn)接器。步驟4：設(shè)置是否雙倍速，雙倍速選中DoubleSpeed即可。有的系列單片機(jī)如STC89C51RC/RD+可以反復(fù)設(shè)置雙倍速/單倍速。步驟5：選擇“Download/下載”按鈕下載用戶的程序進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，可重復(fù)執(zhí)行步驟5。此步驟也可選擇“Re-Download/重復(fù)下載”按鈕。下載時(shí)注意看提示，主要看是否要給單片機(jī)上電或復(fù)位，下載速度比一般通用編程器快。一般先選擇“Download/下載”按鈕，然后再給單片機(jī)上電復(fù)位（先徹底斷電），而不要先上電。ISP引導(dǎo)程序擦除。一般使用缺省設(shè)置即可，無須設(shè)置。OSCDN：單片機(jī)時(shí)鐘振蕩器增益降一半，選1/2gain為降一半，降低EMI；選fullgain（全增益）為正常狀態(tài)。最后，經(jīng)過軟件硬件的結(jié)合調(diào)試，搭建成了一個(gè)由6V電機(jī)帶動(dòng)的由STC89C52作為主控芯片貼片LED作為顯示元件的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘。旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘系統(tǒng)比較穩(wěn)定，顯示效果良好，達(dá)到了預(yù)期的效果。4數(shù)字式旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘擴(kuò)展圖象是由一個(gè)一個(gè)的點(diǎn)組成的，這些點(diǎn)稱為象素。LED點(diǎn)陣就是利用很多個(gè)發(fā)光二極管（LED）有序排列，通過電子電路自動(dòng)控制發(fā)光和關(guān)閉，從而形成圖案或者文字，因此需要很多的LED和復(fù)雜的電子電路。但是LED搖搖棒和旋轉(zhuǎn)LED點(diǎn)陣則利用人的視覺暫留特性，用幾十分之一數(shù)量以及更低數(shù)量的LED來代替密密麻麻的均勻排列的LED點(diǎn)陣，也能有效穩(wěn)定的顯示出圖案或者文字。黑夜中的香煙頭或流星劃過夜空，大家看到的不是一個(gè)點(diǎn)，而是一條線?，F(xiàn)在我們可以用單片機(jī)高速的控制這個(gè)點(diǎn)快速的點(diǎn)亮或者熄滅，當(dāng)多個(gè)點(diǎn)排在一起，經(jīng)取模后被同時(shí)按規(guī)則控制時(shí)，就會(huì)形成圖案或者文字。此擴(kuò)展我沒有設(shè)計(jì)，只是初步的設(shè)想。結(jié)論在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我鞏固了在大學(xué)四年內(nèi)學(xué)過的知識(shí)，尤其是單片機(jī)和模擬電子方面的知識(shí)，同時(shí)通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)提高了單片機(jī)編程的能力，也獲得了軟件調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，在加強(qiáng)了我的實(shí)際編程能力的同時(shí)也讓自己更加的知道了自己知識(shí)領(lǐng)域里的不足和缺陷。由于時(shí)間太倉促，經(jīng)驗(yàn)不足，理論方面也相應(yīng)的存在不足，加上條件有限，仍存在著一些設(shè)計(jì)方面的問題，個(gè)人技能也有待提高。理論知識(shí)還要鞏固加強(qiáng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，它既是對(duì)學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好開端，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè)。隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)創(chuàng)新事物和美感的追求，傳統(tǒng)的固定的電子時(shí)鐘無法滿足現(xiàn)代人們的物質(zhì)和文化生活的需要，必將被淘汰。這種新興的，創(chuàng)意無限的，視覺效果好的創(chuàng)意電子旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘必將越來越多的走進(jìn)人們的生活。這種新興的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘將會(huì)倍受人們的青睞，成為人們裝飾、送人的首選佳品。結(jié)論參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]劉和平.單片機(jī)原理及應(yīng)用.重慶：重慶大學(xué)出版社.2002[2]聶榮等.實(shí)例解析PCB設(shè)計(jì)技巧—基于ProtelDXP.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2006[3]談世哲.ProtelDXP2004電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20XX[4]張迎新等.單片機(jī)初級(jí)教程——單片機(jī)基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2006[5]周堅(jiān).單片機(jī)C語言輕松入門.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2006[6]周興華.手把手教你學(xué)單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì).北京：北京航天航空大學(xué)出版社.2007[7]王兆安.電力電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2000[8]許瑛琪.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例.北京：清華大學(xué)出版社.2002[9]皮大能.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京：北京理工大學(xué)出版社.20XX[10]馬忠梅、籍順心等.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)(第4版).北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2007[11]王東鋒、王會(huì)良等.單片機(jī)C語言應(yīng)用100例.北京：電子工業(yè)出版社.2009[12]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).北京：清華大學(xué).2004[13]豈興明等.51單片機(jī)編程基礎(chǔ)與開發(fā)實(shí)例詳解.北京：人民郵電出版社.2008[14]丁向榮.STC系列增強(qiáng)型8051單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社.20XX[15]孔維功等.C51單片機(jī)編程與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社.20XX[16]丁向榮等.單片機(jī)C語言編程與實(shí)踐.北京：電子工業(yè)出版社.2009[17]PhilipsSemiconductors.AT89C51DATASHEEP.1999[18]Fanyang,GuopingLi,HuipengLi.Design&DevelopmentOfARemoteTemperatureMonitorSystemsOfWebUsingVirtualInstrumen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