基于STC89C52单片机DS1302时钟芯片定时开关的设计与仿真
摘 要： 介绍一种以STC89C52单片机、DS1302，1602液晶显示为核心，具备调节时间，设置开启时间与关闭时间的定时开关的实现过程。采用C语言编写，与汇编语言相比具有更好的移植性和可读性，便于修改和增减功能，并通过Protues成功仿真。
关键词： STC89C52； 定时开关； C语言； Protues
中图分类号： TN710?34； TP39 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）08?0004?03
0 引 言
定时开关[1]在人们生活中扮演着重要的角色，给人们的生活带来了很大的方便。早在我国的古代采用滴水方式计时，当水滴到一定量时就引发机关报时。随着电子信息的快速发展， 如今的电视机，电风扇等电器产品都附带了定时器，但是电子产品附带的定时器只适用于该用电器，并不能扩展使用到其他用电器上。
本文所介绍的定时开关目的在于控制主电源，从而适用于能瞬间断电的一切电子产品，不仅能在规定的时间准时断开同时能在设定的时间内准时开启，给人们日常生活带来了极大的方便，如能通过应用此定时开关在上班期间定时煮饭，手机充电在适当时间将电源断开。
该定时器具备以下几个特点：采用C语言[2]编写程序，与汇编语[3]言相比便于修改和增减功能；所采用的芯片STC89C52单片机、1602液晶显示器，DS1302时钟芯片功耗低、可靠性高；与机械定时器相比不仅消除了噪声，更加准确，且使用寿命要长；采用Protues仿真，方便直观。
1 系统设计方案
以STC89C52[4]单片机为核心，通过DS1302时钟芯片进行时间控制，使用1×4键盘作为数据输入方式，驱动1602显示器提示程序运行过程和开锁的步骤。系统结构如图1所示。
2 系统设计
2.1 系统硬件组成
使用的元器件有：核心芯片STC89C52、时钟芯DS1302、液晶显示1602、继电器、蜂鸣器、1×4键盘[5]、发光二极管和三极管。
2.2 系统软件设计
本文采用单片机的C语言编写程序对整个系统的硬件进行管控，实现了对DS1302的控制，1602的显示，时间管控。其中时间管控包括：系统时间以及开启与关闭时间的设定，系统时间与开启或关闭时间相同时继电器、蜂鸣器和指示灯工作状态的管控 。系统程序流程如图2所示。
2.2.1 DS1302的控制[6]
DS1302的RST，SCLK和I/O分别与单片机的P2.0，P2.1和P2.2相连。单片机与DS1302进行数据交换时，首先要将RST变为高电位，也就是单片机P2.0必须为逻辑1。在RST保持为高电位时，SCLK时钟由低电位变为高电位的上升沿时，数据被写入DS1302中，数据从最低位通过I/O开始写入。在RST保持高电位，SCLK时钟由高电位变为低电位的下降沿时，从DS1302读取数据，数据也是从DS1302的最低位通过I/O读取。
DS1302读取数据子程序
unsigned char read（ unsigned char addr ）
{
unsigned char j，temp，value；
CE=0；
SCLK=0；
CE = 1；
//发送地址
for （ j=8； j>0； j-- ）
{
SCLK = 0；
temp = addr；
IO = （bit）（temp&0x01）；
addr >>= 1；
SCLK = 1；
}
//读取数据
for （ j=8； j>0； j?? ）
{
ACC_7=IO；
SCLK = 1；
ACC>>=1；
SCLK = 0；
}
CE=0；
value=ACC；
value=value/16*10+value%16；
return （value）；
}
2.2.2 1602的显示[7]
通过单片机指令控制1602光标是否闪烁，是否清除原来数据以及显示的具体位置，并不停地对数据显示进行刷新，从而显示了准确的时间，并为系统提供了智能的人机对话模式。
2.2.3 时间的管控
当系统启动时，STC89C52单片机立即从DS1302时钟芯片获取时间，并通过键盘和1602显示器配合完成对当系统时间、启动时间和关闭时间的设定。当系统时间与启动时间相同，从而控制继电器闭合，直到系统时间与关闭时间相同时断开。
3 系统仿真
本文采用具有强大的EDA仿真功能的Protues[8]软件进行仿真，仿真图如图3所示。
3.1 系统介绍
系统仿真图中的STC89C52为真个系统的控制核心，将其编写的程序以二进制的形式烧入后，它将按照编写的指令运行。通过P2.0，P2.1和P2.2与右上方的DS1302时钟芯片的联系在一起，从而控制DS1302的执行方式。在STC89C52的控制下，1602液晶显示器能显示当前时间，提示用户修改时间；左下方的继电器能在设定的开启时间闭合，在设定的关闭时间断开；中间的蓝色信号灯在继电器闭合是点亮；四个独立键盘在1602液晶显示器配合下完成系统时间、开启时间和关闭时间的设置；右下方整个模块为系统提示模块，当系统时间与设定的开启或者关闭时间相同时，D1将闪烁3次同时蜂鸣器响3声；D2用于模拟用电器，当继电器闭合时，将会被点亮。
3.2 系统时间的设置
当电源开启时，1602将显示系统初始化时间，按下FUC键后，时间停止走动并且显示秒的数字将会闪烁，此时可以通过ADD和SUB键调节。其中每按下一次ADD键数字将加1，每按下SUB键数字将减1。调节完秒后，再次按下FUC键，闪烁的光标将转移到分钟位置，同样通过调节ADD和SUB键盘调节当前的时间。同样的原理调节小时与日期。当调节星期时候，按下ADD和SUB将按照星期的英文缩写变化显示。调节完星期后在此按下FUN键后，闪烁光标将消除，同时时间开始在调节完毕的基础上开始运行。
3.3 开启与关闭时间的设置
在1602显示器正常显示时间的期间，按下CHOOSE键一次，液晶显示器显示当前设置的开启时间，如图4所示。按下FUC键后，光标在秒位闪烁，同样通过ADD和SUB键进行调节。再次按下CHOOSE键后，液晶显示器显示当前关闭时间。同样按下FUC键配合ADD与SUB键调节关闭时间。再次按下CHOOSE键，显示器回到系统时间显示界面。当系统时间与设定的启动时间相同时，继电器闭合，蜂鸣器[9]响3声，D1闪烁3次，信号灯变蓝，同时D2被点亮。直到系统时间与设定的关闭时间相同，蜂鸣器再次响3声，D1闪烁3次，信号灯和D2都熄灭。
4 结 语
该智能定时开关系统采用C语言编写，以STC89C52和DS1302为核心，具备时间准确，功耗低，增加功能方便。通过Protues的仿真，直观展示了系统的运行界面，证明了此设计方案的可行性。
参考文献
[1] 雷道仲，李书成，罗政球.基于单片机定时开关的设计[J].贵州教育学院学报，2005（4）：224?225.
[2] 张天凡.完全手册：51单片机C语言开发详解[M].北京：电子工业出版社，2008.
[3] 王振宇.基于单片机设计的多功能定时器[J].贵州教育学院学报，2005（4）：79?81.
[4] 刘焕平，李娟.基于51单片机的智能定时控制系统设计[J].石家庄职业技术学院学报，2010（6）：26?28.
[5] 张自聪，金永兴.基于AT89S52的奥运倒计时牌的设计[J].中国计量学院学报，2007（4）：305?307.
[6] 曹晖，彭小军.DS1320的C51编程[J].新余高专学报，2001（2）：28?29.
[7] 于志赣，刘国平，张旭斌.液显LCD1602模块的应用[J].机电技术，2009（3）：21?23.
[8] 李娜，刘雅举.Proteus在单片机仿真中的应用[J].现代电子技术，2007，30（4）：181?182.
[9] 金桂，向国梁.基于C语言STC89C52单片机电子密码锁的设计与仿真[J].现代电子技术，2010，33（19）：176?178.
