第二章  多功能计时控制器硬件电路的设计方案

2。1 多功能计时控制器方案的确定与论证

2。1。1 多功能计时控制器计时方式的确定与论证

多功能计时控制器计时方式，一共有两种方案：

方案一：采用软件计时方式：采用软件计时即是通过利用单片机自带的定时、计数器，接着通过对程序的编写，实现计时功能。其工作方式就是通过在单片机外部频率一定的晶振下，对其脉冲进行计数，当累加到一定数量时，将数据送到定时器，产生秒时间，接着对秒进行计数，产生分时间，接着对分计数产生时，因此，我们需要在单片机里确定四个单元来作为中断计数器、秒计数器、分计数器和时计数器。采用软件计时方式的时候，对单片机运行时的内存占用比较大，但是不需要外接其他计时装置。

方案二：外接DS1302时钟芯片： DS1302时钟芯片是一款低功耗，高性能的实时时钟芯片。此芯片可以自动计时，为系统提供秒、分、时、星期和年、月、日等时间信息，而且此芯片具有闰年补偿的功能。单片机可通过I/O口对时间信息进行传输，在系统运行时对系统内存占用比较少。 

综上所述：采用软件计时方式，所需要外接的元器件较少，但对编写的程序要求较高，而且程序运行时，对系统的内存占用较多，降低了系统运行的效率。而采用外接DS1302时钟芯片来计时时，对编写程序的要求较低，而且运行时对单片机内存的占用较小，有利于系统流畅的运行。同时，DS1302时钟芯片采用双电源，当发生意外断电时，可是保证时钟信息不丢失，而使用软件计时的时候，当发生意外断电时，单片机无法对数据进行存储，系统的数据丢失。综合两种方案的优缺点和本次设计的要求，我选择第二种方案，采用外接DS1302时钟芯片计时。

2。1。2多功能计时控制器数据存储方式的确定与论证

多功能计时器的存储方案，有两种方案： 

方案一：数据存储在单片机的RAM中，不间断的给系统供电或者采用后备电源，保证单片机不会断电，从而保证数据不会丢失。

方案二：给系统额外的增加一个数据存储模块，实时将数据更新到存储模块中。存储模块就是利用芯片24C32形成的一个掉电保护电路。当系统的数据发生了变化，则会给存储模块中的芯片24C32中的EEPROM推送数据，当意外断电的时候，数据存储在芯片24C32中，不会发生丢失的情况。

综上所述：选用方案一，需要给单片机增加后备电源，会造成系统的总体体积增大和设备的成本增加，同时也增加了系统的复杂性。方案二则是通过增加一个以存储芯片24C32为核心的掉电保护电路，此保护电路体积小，成本低，而且数据记录准确且运行稳定。对比两种方案的优缺点，我选择第二种方案。

2。2 多功能控制计时器主控芯片的介绍

本次设计的主控制芯片我选择型号为STC12C5A32S2的单片机，此芯片拥有一个大容量的1289SRAM，同时还具有32K的Flash程序存储器，其内部放置一个ISP的监控程序。其正常工作电压范围在4。0V到5。5V之间。，芯片内部放置了一个R/C时钟，具有可编程的能力。而且其功耗比较低，抗干扰的能力比较强。论文网

图2-1 STC12C5A32S2单片机

如图2-1所示，STC12C5A32S2单片机具有44引脚的直插式芯片，它有五组8位的并行端口P1、P2、P3、P4，和Vcc、GND、XTAL1、XTAL2共44个I/O端口。根据本次实验的要求，我将P0口与数码管的驱动芯片ULN2803链接在一起，通过P0口的输出字符信号来控制数码管显示的数字，将P2接口与数码管的驱动芯片TD62783连接在一起，通过控制P2口的输出信号来进行位选，来决定字符显示的位置。P10到P13用来接外部的键盘，通过键盘的输入，来控制单片机的运行的模式，对时间进行更改和控制，从而控制单片机的输出的时间信息。P14用来接指示灯，作为备用的指示灯，一共具有四个指示灯，另外三个分别接在P43、P44、P45三个端口上，P43接的是通信指示灯，当时钟同步外部的信号时，该指示灯点亮，P44所接的指示灯是用来表示计时时间到，P45所接的指示灯和P14所接的指示灯一样，作为备用指示灯。SCL(P1。6)、SDA(P1。7)与存储芯片24C32接在一起，以避免突然断电时数据的丢失，即接掉电保护电路。SW1（P3。2）、SW2(P3。3)、SW3（P3。4）接外部接口。RET1(P4。7)接复位电路。WDI(P4。6)接看门狗电路，以保证系统的稳定。RXD（P3。0）、TXD(P3。1)、RSI(P3。7)接通讯模块，可以用来和外部的信号同步。BULL（P3。6）接响铃模块，通过该端口输出的高低电平来控制有源蜂鸣器是否发出声音。下面的RET D(P4。0)、DIO D(P4。1)、SCLK D(P4。2)与时钟芯片DS1302相连，用来控制时钟芯片和获取时间信息，还有XTAL1和XTAL2接金振电路。STC12C5A32S2是此系统的核心部分，对个其他部分进行控制，实现各功能的切换和正常运行，是系统的大脑。同时，我们可以利用单片机的内部时钟，通过对程序的编写，实现计时的功能，可以实现正计时，也可以实现倒计时，还可以设计超时功能，超时时蜂鸣器发出声音提醒，而且可以消除声音。