多功能实时时钟
                                              

    摘 要：早期RTC产品实质是一个带有计算机通讯口的分频器。它通过对晶振所产生的振荡频率分频和累加，得到年、月、日、时、分、秒等时间信息并通过计算机通讯口送入处理器处理。新一代RTC，它采用特殊CMOS工艺；功耗大为降低，典型值约0.5μA以下，更加入了复合功能，如低电压检测，主备用电池切换功能，抗印制板漏电功能，且本身封装更小（高度0.85mm，面积仅为2mm*2mm），如RICOH 公司的代表产品R2051。它的研究方法和相关理论也较以前有许多不同。                                                                                     
　　　关键字: 实时时钟 PIC16C5X 单片机 嵌入式应用系统
　　　
　　　1.课题背景
　　早期RTC产品实质是一个带有计算机通讯口的分频器。它通过对晶振所产生的振荡频率分频和累加，得到年、月、日、时、分、秒等时间信息并通过计算机通讯口送入处理器处理。这一时期RTC的特征如下：在控制口线上为并行口；功耗较大；采用普通CMOS工艺；封装为双列直插式；芯片普遍没有现代RTC所具有的万年历及闰年月自动切换功能，也无法处理2000年问题。现在已经被淘汰。                                                          
　　　2.相关理论
　　　2.1本论文主要是利用PIC16C5X系列单片机来设计的
　　这是基于它不但体积小而且集成了很多功能特点，节省了很多别的单片机应用中必须外接的元器件，所以它是目前最便宜的8位OTP单片机。加上它小巧，所以它可以嵌入几乎任何一种电子产品中，特别是对于那些便携式电子产品。典型的嵌入式应用系统一般要求功耗低、成本低、体积小，并且微控制器外围元件尽可能少。这里介绍的电路能实现24小时数字时钟，同时还具有闹铃、99 s及59 s倒定时器。由两节“AA”电池共3V电压供电。PIC16C54用在此很理想，这是由于它体积小、可以直接驱动LED显示器的大电流I/O口、低成本、快速指令、低频/小电流工作模式等特点所以用在此很理想。在加上PIC16C5X自身带有看门狗，所以可以用软件编程来实现本次设计实时时钟的音频信号的产生。
　　　2.2整个时钟的设计包括CPU、时间显示部分、按键扫描部分、声音输出、电源部分
　　　2.3 CPU振荡频率为32.768kHz，位扫描由RA口的四根线控制
　　三个按键状态也是由B口的RB6、RB5、RB4端输入。PIC在采用按键状态时，使这三个口为输入态，同时关闭数码显示，以消除输入电压对LED的影响；在数码显示时，使这三个口为输出态。无键按下时，RB6～ RB04输入低电平；有键按下时，相应的位输入高电平。电阻R4X和R5X串接在一起为20千欧姆，这就基本上消除了数码显示时键盘电路对段驱动的分流影响。RB7用作驱动蜂鸣器。
　　　2.4时间是以四个7段LED数码管来显示
　　低成本的PIC16C54有12个I/O口，每个口带灌电流和拉电流能力分别为25 mA和20mA，可直接驱动高亮度共阴极LED（其驱动电力约为3.5mA），不用再外加三级管作为现实驱动。7段LED数码管，则在一定形状的绝缘材料上，利用单只LED组合排列成“8”字型的数码管，分别引出它们的电极，点亮相应的点划来显示出0-9的数字。
　　　2.5 LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已
　　将多只LED的阴极连在一起即为共阴式，而将多只LED的阳极连在一起即为共阳式。以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。当然，LED的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。假如我们将"b"和"c"段接上正电源，其它端接地或悬空，那么"b"和"c"段发光，此时，数码管显示将显示数字“1”。而将"a"、"b"、"d"、"e"和"g"段都接上正电源，其它引脚悬空，此时数码管将显示“2”。其它字符的显示原理类同。
　　研究目的和意义：通过本论文，要初步地了解嵌入式系统的技术特点和它的结构、掌握PIC单片机的工作原理以及各条指令、最后通过实时时钟的设计来进一步了解PIC单片机的优点和缺点、巩固指令、掌握PIC单片机的设计和编程思想。
　　如今已经是计算机时代，时钟电路是保证计算机系统正常工作的基础,概述了用单片机实现电子时钟的硬件框图及软件实现方法。
　　研究的方法：本论文主要是根据PIC16C5X系列单片机原理来设计的，首先了解整个PIC16C5X系列的特点个功能，关于它的引脚功能及管脚，WDT的作用及实现方法：包括WDT的周期和编程。其次了解PIC16C5X的震荡、复位和睡眠。再单独对实时时钟的工作原理以及工作电路图做详细说明。对与音频信号的输出是由软件部分来实现的，所以对于软件编程的主程序功能的执行和使用资源也通过大量资料来熟悉并掌握应用。为了更进一步详细了解实时时钟的实现过程，在时钟的软件实现部分还写了工作原理流程图。每一步都是通过大量的查找相关书籍及上网查寻资料还有老师的帮助来完成的。
　　　参考文献：
　　[1]杨圣.PIC系列单片机的原理与实践[J].北京:中国科学技术大学出版社,2003：70-88.
　　[2]窦振中.PIC系列单片机的原理和程序设计[J].北京:北京航空航天大学出版社,2001：5-60.
[3]王有绪,许杰,李拉成.PIC系列单片机接口技术及应用系统设计[J.北京:北京航空航天大学出版社, 2001：10-33；141-143.
　　[4]江晓安,董秀峰.模拟电子技术[J].西安:西安电子科技大学出版社,2002：17-34.

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