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1、摘 要随着生活节奏的加快，人们时间观念的加强，时钟已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，而如何在时钟的基础上，根据人们生活的需要增加相应的功能以方便人们的生活，成为时钟设计方面的重点。本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片STC89C52作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计了基于数字时钟的可定时报警并向手机发送短信的巡检定时器。其中时钟系统主要由时钟模块、液晶显示模块、键盘控制模块以及报警模块组成。系统具有简单清晰的操作界面，能在+5V直流电源下正常工作。能够准确显示日期和时间（显示格式为年、月、日、时、分、秒；24小时制），可随时进行时间调整。具有闹钟时间设置、闹钟开
2、/关、止闹功能。而定时向手机发送短信的部分则是基于单片机的GSM短信收发系统。关键词：单片机；数字时钟；巡检；定时AbstractWith the accelerated pace of life,with peoples concept of time to strengthen,the clock has become an integral part of daily life,and how to increase,according to the needs of peoples lives on the basis of the clock,the corresponding fu
3、nctions to facilitate peoples lives becomes what the clock design focuses on.Based on principles of single-chip computer,using chip STC89C52 as the core controller,the paper shows a design of a polling timer based on the design of the digital clock timing alarm.The design can realize the function of
4、 sending SMS to mobile phone. The clock system is mainly composed of a clock module, LCD display module, keyboard control module and a warning module. The system has a simple and clear user interface, and it can be in the +5V DC power supply to work. Also it can be able to accurately display the dat
5、e and time (display format for year, month, day, time, minutes, seconds. 24 hours system ).It may at any time to adjust time, and has funtions of setting the alarm time, turning the alarm on / off, stopping alarm. While the part of timing sending SMS to mobile phone is based on the MCU GSM SMS trans
6、ceiver system.Key words: Single chip microcomputer;digital clock; On-site inspection;Timing目 录第1章 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 数字时钟的发展现状11.3 论文主要内容及结构安排3第2章 总体方案论证与设计42.1 设计要求42.2 总体设计方案52.3 各功能模块方案选择52.4 本章小结7第3章 系统硬件设计83.1 单片机最小系统电路设计83.2 LCD显示系统硬件设计113.3 时钟系统电路设计123.4 键盘控制系统电路设计143.5 报警系统电路设计153.6 手机传送短信
7、系统电路设计153.7 串行通信接口系统电路设计183.8 本章小结20第4章 系统软件设计214.1 主程序的设计214.2 时钟电路程序的设计224.3 LCD显示电路程序的设计254.4 按键电路程序的设计274.5 报警电路程序的设计294.6 定时向手机发送短信电路程序的设计294.7 本章小结30第5章 系统调试315.1 系统调试环境315.2 软件调试315.3 硬件调试325.4 调试结果335.5 本章小结34结 论35参考文献36致 谢37附录1 程序清单38附录2 电路原理图47附录3 实物图48第1章 绪论1.1 课题研究背景及意义数字时钟显示的计时装置，广泛用于个人
8、家庭、车站、码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式指针式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。在数字时钟的基础上设计一种巡检定时器，突破了每次定时一次就只提醒一次的闹铃的功能，可以实现只预设一次时间就起到每隔特定时间提醒的作用。间隔的时
9、间可以通过按键来设定，在预设的时间点上报警并向手机发送短信告诉人们时间。将巡检定时器应用于工厂中，给工作人员带来了很大的方便。1.2 数字时钟的发展现状现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英表、石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高、稳定性好、使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LCD显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好1。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是
10、指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。近些年，随着科技的发展和社会的进步，人们对数字闹钟的要求也越来越高，传统的时钟不能满足人们的需求。多功能数字闹钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化，有电子闹钟、数字闹钟等等2。数
11、字时钟的发展现状：一、基于微机系统的数字时钟设计计时单元由定时计数器8253的通道0来实现。定时采用硬件计数和软件技术相结合的方式，即通过8253产生一定的定时时间，然后再利用软件进行计数，从而实现24小时制定时。8253定时时间到了之后产生中断信号，8253在中断服务程序中实现时、分、钞的累加。时间显示采用实验平台上的6个LED数码管分别显示时、分、秒，采用动态扫描方式实现。校时和闹铃定时通过键盘电路和单脉冲产生单元来输入。按键包括校时键、闹钟定时键、加1键、减1键等。报警声响用蜂鸣器产生，将蜂鸣器接8253的一个端口，通过输出电平的高低来控制蜂鸣器的发声。二、基于VHDL的数字时钟设计基于
12、VHDL语言，用Top_Down的思想进行设计。用CN6无进位六进制计数器选择数码管的亮灭以及对应的数、循环扫描显示，用SEL61六选一选择器选择给定的信号输出对应的数送到七段码译码器。K4模块进行复位，设置小时和分、输出整点报时信号和时、分、秒信号。三、基于单片机数字时钟设计基于单片机的数字时钟设计是模块化设计，以单片机做主控制模块，控制时钟芯片、温度传感器芯片等，又将数据控制输出到显示模块。基于单片机的数字时钟系统具有显示准确、直观、易于调整等特点。单片机自诞生以来给全世界人类的生活和工作起到了剧烈的变化，通过该系统的设计，对单片机的原理和功能有个比较系统和全面的掌握。单片机指一个集成在一
13、块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上3。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，录象机、摄象机，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人
14、、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的，人们对数字钟的功能及工作顺序都非常熟悉。但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。通过键盘可以进行定时、校时功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管显示技术。单片机在多功能数字闹钟中的应用已是越来越普遍，人们对数字闹钟的功能及工作顺序都非常熟悉。但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。由单片机作为数字闹钟的核心控制器，可以通过它
15、的时钟信号进行计时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来，与此同时，还可以设定时间，当到达设定的时间时，在LCD上可以显示的温度，通过键盘可以进行定时、校时功能。输出设备显示器用液晶显示技术4。1.3 论文主要内容及结构安排 本次在数字时钟的基础上设计一种巡检定时器，突破了每次定时一次就只提醒一次的闹铃的功能，可以实现只预设一次时间就起到每隔特定时间提醒的作用。本次的数字时钟设计中由单片机AT89S52芯片和LCD为核心，辅以必要的电路，如调时按键、蜂鸣器等。实现了对各个单元的有效控制，本文分五章对系统设计进行了详细介绍，各章节安排如下：第1章 简要介绍了数字时钟的发展现状
16、，提出了研究课题，介绍了论文的章节安排。第2章 本章给出了总体方案的论证与设计，其中提出了设计要求，给出方案的比较并最终确定了方案。第3章 本章主要是对巡检定时器各个功能模块进行设计。并且分别阐述了各个功能模块的工作原理、具体工作过程以及硬件连接。第4章 本章主要研究了在电路的基础上设计相应的软件程序，说明程序运行过程，给出各个功能模块应用程序的流程图以及源程序。第5章 本章主要介绍数字时钟的调试，包括调试环境、硬件制作和软件调试过程，给出了调试软件的成功运行结果。第2章 总体方案论证与设计2.1 设计要求本系统采用单片机STC89C52为LCD显示屏的控制核心，基本要求是设计键盘电路，用按键
17、完成系统信息的输入，用三个按键分别实现调整，按键加和按键减的功能；显示电路拟采用LCD液晶显示；要求显示屏可以显示两个界面：一个界面显示实时日期和时间，另一个界面显示闹钟时间和设定闹钟响起的间隔时间。有定时报警系统，用蜂鸣器实现，预计响声持续一分钟；有定时向手机传送短信系统。在数字时钟的基础上设计一种巡检定时器，突破了每次定时一次就只提醒一次的闹铃的功能，可以实现只预设一次时间就起到每隔特定时间提醒的作用。间隔的时间可以通过按键来设定，在预设的时间点上报警并向手机发送短信告诉人们时间。将巡检定时器应用于工厂中，给工作人员带来了很大的方便。其中巡检定时器的功能有：本设计时钟能用LCD显示年、月份
18、、日期、小时（24小时制）、分钟、秒，能对各位进行调节。(1)本设计有2种显示模式，分别是显示模式和调整模式，并且有两个界面，分别是时间、日期界面和闹钟界面。(2)用户可以设置电子时钟的时间。设置时间时必须先单击模式选择按钮，进入调整时间模式，选择相应的调节位，然后再单击调整时间加减按钮，使其调节为正确的时间。(3)单击调整时间的加按钮时，数字时钟的分或者秒会一直往上增加，当增加到59就会循环到0，数字时钟的时会增加到23就会循环到0，数字时钟的月也是增加到12循环至0，但日就不一样了，它会由月来决定增加到的最高数值，其数值遵循现实的值。当单击调整时间的减按钮时，与增刚好相反，减为0时，循环到
19、相应数值最高位去。(4)闹铃响起时可通过按下加按钮停止响铃，减按钮使闹铃重新开始响起。(5)进入调整模式后，在预设闹钟的时间后再按一次调整按键可以调整闹钟响起的间隔时间，实现巡检定时的作用：定时响铃和发送短信。2.2 总体设计方案综合上述要求系统主要包括LCD显示系统模块、时间采集系统模块、按键控制系统模块、报警系统模块、手机发送短信模块，其中手机发送短信模块又是由TC35i模块和GSM网络组成的。系统框图如图2-1所示。下面对各模块的设计逐一进行论证比较。LCD液晶显示模块块手机发送短信模块报警模块采集模块主控器件STC89S52按键控制模块 图2-1总体硬件组成框图2.3 各功能模块方案选
20、择2.3.1 LCD显示系统模块方案一：用液晶12864显示。用可以显示汉字的12864液晶显示器可以增加显示信息的可读性，让人看起来会很方便。但是价格高些。方案二：用液晶1602显示。用1602液晶虽然显示数据有限，但对于本次的设计显示是足够的且显示数据的可读性好，价格便宜。比较以上两种方案，系统设计中采用方案二。2.3.2 时钟采集系统模块方案一：通过单片机内部的定时器/计数器，用软件实现，直接用单片机的定时器编程以实现时钟；虽然用软件实现时钟硬件线路简单，但是程序运行的每一步都需要时间，多一步或少一步程序都会影响记时的准确度，对定时器定时也不是十分准确，时钟精度很低，对于我们实现所需要的
21、功能造成软件编程非常复杂。方案二：用专门的时钟芯片实现时钟的记时，再把时间数据送入单片机，由单片机控制显示。用专用时钟芯片硬件成本相对较高，但它的精度很高，软件编程很简单。比较以上两种方案，方案二有明显的优点，因此选择方案二。2.3.3 按键控制系统模块方案一：购买集成键盘，采用矩阵形式连接。集成美观，与单片机的接口少，但是它的成本比较高。方案二：购买单个复位开关做成键盘。单片机的IO口对于我们的设计绰绰有余。比较以上两种方案，我们选用价格便宜的单个复位开关做成键盘。因此选择方案二。2.3.4 报警系统模块方案一：语音报警，电路复杂。方案二：采用蜂鸣器实现用声音报警。价格便宜，电路简单，易于实
22、现。比较以上两种方案，我们选用价格便宜的蜂鸣器实现用声音报警。因此选择方案二。2.3.5 手机短信发送系统模块方案一：通过移动网关发送短消息，使用该方法不需要附加的硬件，但是需要到电信部门申请网关，比较适用于一些大型的网络通讯公司开发，目前华为、中兴等公司就做的这方面的工作，并且还有相应的开发包供开发人员使用。方案二：通过一些网站上提供的短信发送功能来实现，比如新浪网、网易都提供这方面的服务，这种方法是这三种方法中实现起来最简单，所需资源最少的，但是对于网站的依赖性太强，对网络的依赖同样无法避免,不适用于项目开发。方案三：在电脑或单片要上通过GSM MODEM向手机发送中文短消息，这是目前比较
23、适合于小项目开发的一种方法，所需硬件包括一款手机，提供GSM MODEM，以及相应的数据线或是红外线适配器。该方法编码简单，只需对AT指令和串口编程比较熟悉就可以实现，而且对硬件需求不高，并能自动收发短消息。比较以上三种方案，选择方案三。2.4 本章小结 本章给出了各个模块的方案论证，比较与选择。经过多方比较，我们最终确定出各个模块的最佳方案。液晶显示采用LCD1602，时钟采集系统采用专用芯片DS1302来实现，按键用复位开关实现，报警系统用蜂鸣器实现，手机短信发送系统则利用TC35i模块和GSM网络实现。如图2-2所示。GSM网络TC35i模块用复位开关实现的按键控制模块用蜂鸣器实现的报警
24、模块主控器件STC89C52LCD1602液晶显示模块图2-2 模块选择形式方框图第3章 系统硬件设计为使该模块化LCD显示屏控制系统具有更加方便和灵活性，我们对系统的硬件做了精心设计。硬件电路包括LCD显示模块、时间采集系统模块、按键控制系统模块、报警系统模块、手机发送短信系统模块、串口下载程序模块。3.1 单片机最小系统电路设计3.1.1 单片机芯片选择单片机采用52系列单片机。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高
25、灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选5。 3.1.2 单片机管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。
26、P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口
27、，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外
28、部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0
29、。此时， ALE只有在执行MOVX、MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输
30、入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出6。3.1.3 单片机的最小系统单片机最小系统主要由复位电路、晶振电路、电源等几部分组成。(1)复位电路复位电路有两种方式：上电复位和按钮复位，我们采用上电和按键复位方式。如图3-1所示： 图3-1 复位电路(2)晶振电路 晶振电路原理图如3-2：选取原则：电容选取30pF，晶振为12MHz。如图3-2所示：图3-2 晶振电路(3)电源 AT89S52单片机的供电电源是5V的直流电。用USB口实现。如图表3-3所示。USB引脚如表3-3所示。 图3-3 电源电路 表3-1 USB引脚介绍针脚名称说明1VCC+5V电压2D-数据线负极3
31、D+数据线正极4GND接地(4)EA非/Vpp脚我们没有用外部扩展ROM，因此EA非/Vpp为高电平，即接+5V电源。3.2 LCD显示系统硬件设计3.2.1 LCD1602简介 工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符（16列2行）。注：为了表示的方便，后文皆以1表示高电平，0表示低电平。 1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形 （用自定义CGRAM，显示
32、效果也不好）1602LCD是指显示的内容为16X2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。 目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。蓝底白字，标准型16X2液晶显示字符模块（背光/蓝屏）。1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平
33、时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光电源正极。第16脚：背光电源负极。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文
34、字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A” 。3.2.3 液晶显示电路设计中采用 LCD1602液晶显示。1602的4脚与单片机的P1.0相连，5脚接地，6脚与单片机的P1.1相连。714脚与单片机的 P0口相连。1、16号脚接地，2号脚接电源，15号脚背光灯与电源相连。3号脚是对比度（亮度）调整，这里要用一个滑动变阻器来调整亮度，这里我们取电位器大小为10K。LCD1602显示电路如图3-4所示：图3-4 LCD驱动电路原理图3.3 时钟系统电路设计3.3.1 时钟芯片选择我们采用具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟
35、电路DS1302。它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。它采用主电源和备用电源双电源供电。它的工作电压范围2.05.5V，在2.2V时，小于300mA。它内部含有31个字节的静态RAM，可提供用户访问。DS1302可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，可以达到我们设计的基本要求。内部的寄存器为我们调时，闹钟定时提供了寄存空间。备用用电源也实现了当系统断电后，时钟仍然可以保持。而且它是串行接口，与单片机通信所需要的接口少。不像DS12887等芯片并行通信需要很多IO口。3.3.2 DS1302管脚及寄存器说明(1)DS1302的引脚排列 Vcc1为后备电源，Vcc2为
36、主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc10.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。因此，我们Vcc1用3V的纽扣电池作为备用电源，Vcc2用系统电源作为主电源。 X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。 RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，
37、允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.5V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)。 SCLK为时钟输入端。(2)DS1302的寄存器说明 DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式。此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：
38、一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。 3.3.3 DS1302时钟电路DS1302与单片机的连接仅需3条线：时钟线SCLK、数据线I/O和复位线RST。时钟线SCLK与P1.4相连，数据线I/O与P1.3相连，复位线RST与P1.2相连。由于DS1302是靠涓细电流充电来实现串行输入输出的，因此，在SCLK、I/O、RST线上要加上拉电阻，其中，它们的电流应该在500u1mA之间，若电源为5
39、V，则R约为5K，因此，我们的电阻R=4.7K。在单电源与电池供电系统中，Vcc1提供低电源并提供低功率的备用电源。Vcc2提供高电源作为芯片供电的主电源。因此，这里Vcc1用3V纽扣电池，Vcc2用5V的系统电源。晶振为32.768KHz接入X1、X2引脚。DS1302时钟电路如图3-5所示： 图3-5 时钟电路3.4 键盘控制系统电路设计按键需要3个，分别实现为时间调整、时间的加、时间的减三个功能。用单片机的3个I/O口接收控制信号，3个按键的一端与地相连，另一端分别与P2.0、P2.1、P2.2相连。这时当按键按下就输入低电平。其中按下K1set键后，系统进入调整模式，即可对年、月、日、
40、时、分、秒、闹钟定时时间及响铃间隔时间进行设定。K2up和K3down键分别是可实现进入调整状态后的加操作和减操作。另外，在闹钟响起时，按下K2up可使闹钟停止，再按下K3down则可使闹钟重新开始响起。其电路图如图3-6所示： 图3-6 键盘控制电路3.5 报警系统电路设计报警电路设计原理：用一个三极管，平时导通，短接基极和发射极该管截止蜂鸣器不响，一旦断开，三极管导通蜂鸣器鸣响。蜂鸣器与单片机的连接仅需1条线，与单片机的P3.5口相连。电路图如图3-7所示。 图3-7 报警电路3.6 手机传送短信系统电路设计在本次设计中采用单片机和GSM模块来实现手机短信的传送。GSM(Global Sy
41、stem for Mobile communication)系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。目前已建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众移动通信网的主要方式。基于GSM的短信息服务，是一种信息在移动网络上储存和转寄的过程。由于公众GSM网络在是一种在移动网络上传送简短信息的无线应用全球范围内实现了联网和漫游，建立上述系统不须再组建专用通信网络，所以具有实时传输数据功能的短信应用将得到迅速普及。目前，国内已经开始使用的GSM模块有Falcom的A2D系列、Wavecome的WMO2系列、西门子的TC35系列、爱立信的DM10/DM20
42、系列、中兴的ZXGM18系列等，而且这些模块的功能、用法差别不大。其中西门子的TC35系列模块性价比很高，并且已经有国内的无线电设备入网证7。所以本设计选用的是西门子TC35系列的TC35i。这是西门子推出的最新的无线模块，功能上与TC35兼容，设计紧凑，大大缩小了用户产品的体积。TC35i与GSM2/2+兼容、双频（GSM900/GSM1800）、RS232数据口、符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，且易于升级为GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。3.6.1 TC
43、35i模块简介TC35i新版西门子工业GSM模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块,工作在EGSM900和GSM1800双频段，电源范围为直流3.34.8V，电流消耗休眠状态为3.5mA，空闲状态为25mA，发射状态为300mA(平均)，2.5A峰值；可传输语音和数据信号, 功耗在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为2W和1W，通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。SIM电压为3V/1.8V，TC35i的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据，可选波特率为300b/s115kb/s，自动波特率为1.2kb/s115kb/s。它支持Text
44、和PDU格式的SMS(Short Message Service,短消息)，可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复，资料如下： TC35i由供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。作为TC35i的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。 TC35i硬件设计：TC35i模块有40个引脚，通过一个ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。 TC35i的第15引脚是正电源输入脚通常推荐值4.2V，第610引脚
45、是电源地。11、12为充电引脚，可以外接锂电池，13为对外输出电压(共外电路使用)，14为ACCU-TEMP接负温度系数的热敏电阻，用于锂电池充电保护控制。15脚是启动脚IGT，系统加电后为使TC35i进入工作状态，必须给IGT加一个大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过1ms。623为数据输入/输出，分别为DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0 和DCD0。tc35i模块的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU-T RS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps115kbps之间可选，默认
46、9600。硬件握手信号用RTS0/CTS0，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。其中18脚RxD0、19脚TxD0为TTL的串口通讯脚，需要和单片机或者PC通讯。 TC35i使用外接式SIM卡，2429为SIM卡引脚，SIM卡同TC35i是这样连接的：SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通过SIM卡阅读器与TC35i的同名端直接相连，ZIF连接座的CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好，如果连接正确，则CCIN引脚输出高电平，否则为低电平。TC35i的第32脚SYNC引脚有两种工作模式，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示T
47、C35i的工作状态，可用AT命令AT+SYNC进行切换，本模块使用的是后一种。当LED熄灭时，表明TC35i处于关闭或睡眠状态；当LED为600 ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35i正在进行网络登录；当LED为75 ms亮/3s熄时，表明TC35i已登录进网络，处于待机状态。30、31、32脚为控制脚，其中30为RTC backup，31为Power down，32 为SYNC。3538为语音接口，35、36接扬声器放音。37、38可以直接接驻极体话筒来采集声音（37是话筒正端，39是话筒负端）8。 TC35i开发技巧：模块的供电电压如果低于3.3V会自动关机。同时模块在发射时，电流峰值可高达2A。同时在此电流峰值时，电源电压（送入模块的电压）下降值不能超过0.4V。所以该模块对电源的要求较高，电源的内阻+FFC联接线的电阻必需小于200m。 单片机通过两根I/O口控制TC35的开关机、复位等，通过串口与TC35进行数据通信，通信速率为9600Kbps，
