1  引  言

倒計時系統(tǒng)的任務(wù)， 就是對某一設(shè)定日期進(jìn)行倒數(shù),， 并在顯示屏顯示當(dāng)前至設(shè)定日期的時間,， 以增強(qiáng)人們的關(guān)注度和緊迫感。開發(fā)實踐表明: 以時鐘芯片DS12C887為時鐘模塊,、單片機(jī)AT89C51為控制模塊的高精度倒計時系統(tǒng)具有精度高,、能夠長時間連續(xù)穩(wěn)定地工作、使用方便的特點(diǎn),， 可較好滿足實際需要,。系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計如下。

2  系統(tǒng)的硬件設(shè)計

系統(tǒng)的控制模塊由AT89C51單片機(jī)構(gòu)成,， 用于完成對串行口控制器的初始化和數(shù)據(jù)讀寫,， 并對接收的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行識別、轉(zhuǎn)儲及顯示,。時鐘芯片DS12C887提供高精度的年,、月、日,、時,、分、秒時間,，校準(zhǔn)后直接與單片機(jī)相連,。倒計時顯示模塊由LED數(shù)碼管， 74HC595芯片和74LS245芯片組成,。

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示,。

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

圖1  系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2. 1  時鐘模塊及其與單片機(jī)的連接

時鐘模塊用于對時、分,、秒,、年、月、日和星期的計時,， 由美國DALLAS 公司生產(chǎn)的時鐘日歷芯片DS12C887構(gòu)成,， 該芯片集成度高， 可提供年,、月,、日、時,、分,、秒， 設(shè)定每一時刻產(chǎn)生中斷,， 并且其外圍電路設(shè)計簡單,， 性能好， 計時準(zhǔn)確性高,。DS12C887帶有128字節(jié)RAM,， 其中有11字節(jié)RAM 用來存儲時間信息， 4字節(jié)RAM用來存儲DS12C887的控制信息,，為控制寄存器,。用戶可以在任何時候?qū)ζ溥M(jìn)行訪問以對DS12C887進(jìn)行控制操作， 有113字節(jié)的通用RAM 供用戶使用,。用戶還可對DS12C887進(jìn)行編程以實現(xiàn)多種方波的輸出,， 并對內(nèi)部的三路中斷通過軟件進(jìn)行控制。DS12C887為雙列直插式封裝,， 與單片機(jī)的連接為: AD0~ AD7雙向地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線與單片機(jī)的P0口相聯(lián),， 用于向單片機(jī)交換數(shù)據(jù); AS地址選通輸入腳與單片機(jī)的ALE 相聯(lián)用于對地址鎖存， 實現(xiàn)地址數(shù)據(jù)的復(fù)用; CS片選線與單片機(jī)的P2. 6相聯(lián),， 用于選通時鐘芯片; DS數(shù)據(jù)選通讀輸入引腳與單片機(jī)的讀選通引腳相聯(lián),， 用于實現(xiàn)對芯片數(shù)據(jù)的讀控制; R /W讀/寫輸入與單片機(jī)的寫選通引腳相聯(lián)， 用于實現(xiàn)對時鐘芯片的寫控制;MOT 直接接地,， 選用INTEL 時序; IRQ 引腳與單片機(jī)的INT1相連,， 用于為時間的采集提供時間基準(zhǔn)。

2. 2  顯示模塊的設(shè)計

單片機(jī)將讀入的DS12C887時間信息經(jīng)過程序處理,， 輸出顯示信號到P1口,， 顯示信息包括倒計時信息(當(dāng)前距離設(shè)定時間的天數(shù))和當(dāng)前時間的星期、時,、分、秒信息,。顯示電路主要由9個LED 數(shù)碼管,， 9 片74HC595 芯片和一片74LS245芯片組成。

設(shè)計采用動態(tài)顯示方式， 即將所有位的段選線并聯(lián)在一起由一個8位I /O 口控制,。74HC595是硅結(jié)構(gòu)的高速CMOS器件,， 內(nèi)置8 位移位寄存器和一個存儲器， 具有三態(tài)輸出功能,， 當(dāng)使能端OE 為低電平時,， 將存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。利用74HC595并行輸出端具有的輸出鎖存功能,， 采用74HC595芯片的串入并出方式控制數(shù)碼管的顯示,，具體的連接方式為: 芯片的Q7引腳和SER 引腳級聯(lián)， 通過三個I/O口與單片機(jī)連接,。74HC595的14腳( SER)為串行輸入端,， 12腳( RCLR) 為移位時鐘端， 時鐘上升沿將14腳數(shù)據(jù)移入寄存器; 11腳( SRCLR )為鎖存時鐘端,， 時鐘上升沿鎖存數(shù)據(jù); 8腳( E )為3態(tài)輸出控制端,， 接低電平時輸出數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)和移位時鐘均由單片機(jī)輸出: 單片機(jī)P1. 0口輸出數(shù)據(jù),， 在移位脈沖上升沿到來時數(shù)據(jù)移出進(jìn)入74HC595; P1. 1 口輸出移位脈沖; P1. 2口輸出鎖存脈沖,。出現(xiàn)在并行輸出端上的數(shù)據(jù)經(jīng)74LS245驅(qū)動數(shù)碼管顯示， 由于數(shù)據(jù)已被鎖存,， 在傳送下一組數(shù)據(jù)時,， 前一組數(shù)據(jù)的內(nèi)容不變， 以此方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送和顯示,， 故在顯示模塊軟件中將P1. 0,、P1. 1、P1. 2均定義為模擬串行口,。調(diào)整鍵盤的接口有 4個鍵: 1個設(shè)定/確認(rèn)鍵,、1個修改+ 1鍵、1個修改- 1鍵,、1個移位鍵,。對應(yīng)秒、分,、時,、倒計時、星期,， 有5 個LED,。LED亮， 表示對應(yīng)的秒或分或星期或倒計時數(shù)據(jù)可按修改鍵修改,。在設(shè)定時間狀態(tài),， 首先移位為秒位,， 對應(yīng)秒移位LED亮， 按下移位鍵,， 移位LED燈按秒→分→時→倒計時→星期逐次循環(huán); 按下修改+ 1鍵或修改- 1 鍵可對相應(yīng)位的數(shù)據(jù)進(jìn)行+ 1或- 1操作,。

3  系統(tǒng)的軟件設(shè)計

系統(tǒng)的主程序包括: 對單片機(jī)串行口的設(shè)置以及初始化→讀取DS12C887時鐘芯片→判斷是否計算倒計時→顯示。初始化12887為24小時制,， BCD碼,， 不允許中斷， 分配12887的始地址為B000H,， A寄存器的地址為B00AH,， B 寄存器的地址為B00BH， C寄存器的地址為B00CH,， D寄存器的地址為B00DH,， DS12887的內(nèi)部分配如表1所示。

表1  DS12887的內(nèi)部分配,。

DS12887的內(nèi)部分配

顯示子程序首先通過模擬串行口讀取DS12C887的數(shù)據(jù),， 然后利用74HC595 對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。具體步驟為: 顯示子程序?qū)1. 0 置位 將P1. 0送入段碼 將P1. 1送入移位脈沖 將P1. 2送入鎖存脈沖 返回主程序,。倒計時子程序首先由單片機(jī)讀DSl2C887的時間單元,， 并將其存放在以69H 為起始的單元中， 操作時先讀取月份,， 然后利用查表方法計算其下月份到預(yù)定時間的天數(shù),， 再利用查表方式判斷其月份是31天、30天,， 28天或29天,，將查表得到的天數(shù)減去讀取日期， 將二個天數(shù)相加就可得到實際天數(shù),。進(jìn)行時,、分、秒計算時,， 可以直接利用預(yù)定時,、分、秒減去讀取的時,、分,、秒得到相差的時、分,、秒,， 完成后返回主程序。

4  結(jié)束語

綜上,， 所設(shè)計的倒計時系統(tǒng)由DS12C887構(gòu)成時鐘模塊,， 單片機(jī)AT89C51 對系統(tǒng)進(jìn)行控制,， 設(shè)定從模擬串行口讀取DS12C887 的數(shù)據(jù)后， 再利用74HC595將數(shù)據(jù)送入數(shù)碼管顯示,。系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試和參數(shù)整定后運(yùn)行穩(wěn)定可靠， 連續(xù)長期運(yùn)行積累誤差為零,， 為高精度的倒計時系統(tǒng),。實踐開發(fā)表明， 基于上述技術(shù)的倒計時系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊,、簡單,， 價格低廉， 可靠性高等特點(diǎn),， 便于實際應(yīng)用,。