发布时间 : 星期六 文章基于FPGA的病房环境监测系统-精品更新完毕开始阅读c6fbd3ab0b4c2e3f56276384
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1、X2为振荡源，外接32.768Hz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。
VCC212348765VCC1X1SCLKX2I/OGNDRST
图4.10 DS1302管脚图 表4.1 DS1302引脚功能表
编号 1 2，3 4 5 6 7 8 2.DS1302的控制字节
名称 Vcc2 X1,X2 GND RST I/O SCLK Vcc1 功能 主电源 接32768Hz晶振 地线 复位 数据输入输出 串行时钟 备用电源 DS1302的控制字节如表4.2所示。DS1302的一次数据传送是从发送控制字节开始的。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1；位6表示要读写的数据类型，为0表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1指示要操作单元的地址；最低有效位(位0)表示命令类型，为0表示要进行写操作，为1表示要进行读操作。控制字节总是从最低位开始输出。
表4.2 DS1302的控制字节
RAM～CLKRAM～R1A4A3A2A1A0 3.DS1302的复位特征和时钟控制要求
RST输入有两种功能：(1)RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；
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(2)终止单字节或多字节数据的传送。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。如果在传送过程中置RST为低电平，则会终止此次数据传送，并且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。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。
4.DS1302的数据输入输出
向DS1302写入数据时，数据在控制字节输入后的下一个SCLK周期的上升沿被写入，多余的SCLK将被忽略。数据写入时从低位(位0)开始；同样，从DS1302读取数据时，数据在紧跟控制字节后的下一个SCLK的下降沿读出，读出数据时也是从低位(0位)到高位(7位)，只要/RST保持高电平，额外的SCLK将导致数据字节的持续读出，这个特性用于实现该芯片的突发读模式。DS1302的读时序如图4.11所示，DS1302的写时序如图4.12所示。
图4.11 DS1302的读时序
图4.12 DS1302的写时序
5. 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如表4.3所列。DS1302还有控制寄存器、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内容。
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内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 表4.3 DS1302的日历、时钟寄存器及其控制字
寄存器名秒寄存器分寄存器时寄存器日寄存器月寄存器周寄存器年寄存器命令字写操作读操作80H82H84H86H88H90H9BH81H83H85H87H89H9AH9CH取值范围00-5900-59各位内容7CH0000010YEAR6510SEC10MIN10432SECMIN1001-12或00-2312/2401-28，29，30，3100-1201-0700-99000HRHRDATEMONTH0YEARDAY10DATE0010M0
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；另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)。 4.2.4.3 DS1302的电路设计
FPGA与与DS1302的连接示意图如图4.13所示，FPGA使用3个IO口分别与DS1302串行总线的I/O、SCLK、/RST相连，其中I/O需规定为双向口线，DS1302的Vcc1接系统电源Vcc。Vcc2接可充电电池或超大容量电容器，启动DS1302的涓流充电器功能，根据充电电流的大小选择充电二极管为一只或两只，选择限流电阻为2K、4K或8K，根据充放电时间选择电容器容量或电池容量。充电二极管和限流电阻为DS1302内置，只需规定充电控制寄器相应各位即可。X1、X2之间接一只32768HZ晶体即可，注意连线尽量要短。
+5VVCC23.3VVCC1SCLK4.7K+5V+5VFPGA4.7K4.7KIO0X1X232.768HzGNDI/OIO1RSTIO2
图4.13 FPGA与与DS1302的连接示意图
4.2.5 请求信息
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系统的应用地点是在病房，所以为了更加的体现设计的人性化之处，增加了请求信息的发送部分。传统的请求信息的设计，一般是使用按键，但从病人的身体状况考虑，按键有时不是很方便。本系统采用另外一种设计方法，实现了无需接触的一种信息发送方法。当病人在病房需要医生服务时，可将手放入到系统设计的感应区内，系统将认为这是一次有效的请求信息，然后将信息传输到上位机，上位机收到信息后，将进行声音提醒。请求信息的电路由红外发送和红外接收部分组成，利用的是红外线的发送和接收。非接触式的设计使的操行性上更加人性化。 4.2.5.1红外发射电路设计
红外发射部分由20KΩ电阻、红外接收管RX、74LS04、LED指示灯、510Ω电阻组成。红外发光二极管的反向电阻通常为数百千欧至无穷大，其正向电阻有15～40kΩ之间。当输入(CON1)为低电平时，74LS04的2引脚输出高电平，4引脚输出低电平，红外发射管TX发出红外线，向外传输数据。三极管的基极为高电平，三极管导通，LED指示灯亮。红外发射电路如图4.14所示。
图4.14 红外发射电路
4.2.5.2红外接收路设计
红外接收部分采用20KΩ电阻，74LS04，红外接收管RX，LED指示灯，510Ω电阻组成。当红外接收管RX没有接收到红外线时 ，红外接收管的电阻特别大。当红外接收管收到红外线后电阻为3-4kΩ左右，没有红外线照射时反向电阻大于5O0kΩ。红外接收管接收到红外线后，74LS04的5号引脚的输入为低电平，74LS04的8号引脚输出低电平，LED指示灯发光，CON1输出低电平。没有收到红外线，RX的阻值特别大，74LS04的5号引脚输入为高电平，74LS04的8号引脚为为高电平，CON1的输出为高电平。红外接收电路如图4.15所示。
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