3 系统硬件设计 （4） ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条 MOVX 和MOVC指令才能将ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 禁止位无效。
（5） PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51 由外部程序存储器取指令（或数 据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
（6） EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。
（7） XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 （8） XTAL2：振荡器反相放大器的输出
3.2 实时时钟芯片DS1302
DS1302由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。DS1302 存在时钟精度不高，易受环境影响，出现时钟混乱等缺点。DS1302可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。 3.2.1 DS1302引脚功能
DS1302的引脚排列，其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。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Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。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，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Vcc>2.0V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。
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3 系统硬件设计 3.2.2 DS1302内部结构图
DS1302内部结构图如图3-2：
图3-2 DS1302内部结构图
3.2.3 DS1302的数据输入输出
在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位至高位7，数据读写时序如图3-3所示：
图3-3 DS1302的数据输入输出
3.2.4 DS1302的寄存器
DS1302共有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。其日历、时间寄存器及其控制字见表1.1。
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的内容。 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类，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C0H--FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；再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）。
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3 系统硬件设计
表1.1 DS1302日历、时间寄存器及其控制字
寄存器名 命令字 取值范围
写操作 读操作 7 秒寄存器 80H 81H 00-59 CH 分寄存器 82H 83H 00-59 0 时寄存器 84H 85H 00-12/24 12/24 日寄存器 86H 87H 00-28/29/30/31 0 月寄存器 88H 89H 00-12 0 周寄存器 8AH 8BH 01-07 0 年寄存器 8CH 8DH 01-99
各位内容
6 5 4 3 2 1 0
10SEC SEC 10MIN MIN 0 10 HR HR 0 10DATE DATE 0 0 10M MONTH 0 0 0 0 DATE 10YEAR YEAR
3.3 电源模块的设计
电源模块采用7805进行稳压，保证+5V电压的稳定输出，进一步提高系统的抗干扰能力和稳定性。电源模块的设计如图3-4所示：
图3-4 电源模块的设计
3.4 独立按键模块
系统有三个独立按键，独立按键S1、S2、S3分别接至单片机P3.2、P3.3、P3.4口。 S1用来功能选择，其功能可以用按键次数N来表示: N=1：校准计时的小时位 N=2：校准计时的分钟位 N=3：校准闹铃的小时位 N=1：校准闹铃的分钟位 N=5：退出
S2主要功能用来进行加一操作。在有功能选择的情况下，无论选中那一种功能操作，按下S2即进行一次加一操作，在没有功能选择的情况下，系统不响应此按键的任何操作。
S3用来控制闹铃的开或者关，在任意时间只要按下此键即可打开（或关闭）闹铃，在按键一次就可以关闭（或打开）闹铃。闹铃模块的设计如图3-5所示：
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3 系统硬件设计
图3-5 闹铃模块的设计
3.5 显示模块
一个良好的显示模块对一个系统非常重要，所有操作结果和计时结果，都要通过显示模块来显示出来。同时显示模块提供了良好的人机交互平台。常用的显示模式有LED 7段数码管显示、点阵显示和液晶显示。
液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。但由于液晶其成本也偏高。在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶的显示芯片。鉴于LED 7段数码管成本低，也比较容易实现的特点，最终确定使用共阴极数码管来显示。
本系统显示模块电路由一块74HC573、一块74HC138芯片和两个四位一体7段数码管组成。74HC573用来驱动数码管，74HC573的Q0～Q7分别接四位一体数码管的A～dp。74HC138控制位选。显示模块的设计如图3-6所示：
图3-6 显示模块的设计
3.6 复位电路模块
复位电路主要的功能是是整个系统初始化，在每次上电时系统自动初始化，如果在程序运行的过程中程序没有响应或者需要进行一次初始化，这是可以通过按复位开关来实现需要的有效操作。复位电路模块的设计如图3-7所示：
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3 系统硬件设计
图3-7 复位电路模块的设计
3.7闹铃模块
闹铃模块由蜂鸣器和蜂鸣器的驱动组成。在有闹铃发生的时候，蜂鸣器的驱动电路驱动蜂鸣器发声，产生闹铃的效果。闹铃模块的设计如图3-8所示：
图3-8 闹铃模块的设计
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