畢業(yè)論文----基于單片機教室忙閑顯示系統(tǒng)的畢業(yè)設計畢業(yè)論文

吉 林 農 業(yè) 大 學 本 科 畢 業(yè) 設 計 論文題目 ： 綜合樓教室忙閑顯示系統(tǒng) 學生姓名： 專業(yè)年級： 電 子信息科學與技術 指導教師： 職稱 講師 2008 年 6 月 3 日 I 目 錄 題目 . 錯誤 !未定義書簽。 摘要 . I 1 前言 . 1 1.1 題目的來源與開發(fā)意義 . 1 1.2 系統(tǒng)功能概述 . 1 2 方案的提出及論證 . 1 3 系統(tǒng)硬件設計 . 2 3.1 系 統(tǒng)硬件總體設計概述 . 2 3.2 系統(tǒng)各個模塊的設計 . 3 3.2.1 教室狀態(tài)顯示模塊 . 3 3.2.2 時間顯示模塊 . 3 3.2.3 按鍵模塊 . 4 3.3 芯片介紹 . 4 3.3.1 AT89C51 單片機的簡介 . 4 3.3.2 DS1302 時鐘 . 9 3.3.3 8 位串入 /并出移位寄存器 74HC164 . 13 4 系統(tǒng)軟件設計 . 14 4.1 系統(tǒng)軟件總體設計思想 . 14 4.2 Keil 開發(fā)軟件的介紹 . 14 4.2.1 Keil 軟件開發(fā)的流程 . 15 4.2.2 Keil 軟件的使用 . 16 4.3 各功能模塊程序設計 . 18 4.3.1 數(shù)據模塊 . 18 4.3.2 時鐘模塊 . 21 4.3.3 功能模塊 . 25 5 系統(tǒng)調試 . 32 5.1 硬件 電路調試 . 32 5.2 各功能模塊軟件調試 . 32 6 結論 . 32 參考文獻 . 33 致謝 . 33 附錄一 ： 系統(tǒng)總體硬件原理圖 . 34 附錄二： 系統(tǒng)程序流程圖 . 35 附錄三：系統(tǒng)程序 . 38 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 I 綜合樓 教室忙閑狀態(tài)顯示系統(tǒng) 學 生： 左 晨 專 業(yè)： 電子信息科學與技術 指導教師： 宮鶴 摘 要 :本設計實現(xiàn)了綜合樓教室忙閑狀態(tài)顯示的功能。綜合樓教室忙閑顯示系統(tǒng)是建立在單片機的基礎上的電子監(jiān)控系統(tǒng)，它主要是用來 查詢和顯示綜合樓各個教室在某一時間段的忙閑狀態(tài)，顯示當前年月日等等。信息存儲調用系統(tǒng)是綜合樓教室忙閑狀態(tài)顯示系統(tǒng)中非常重要的一部分，而時鐘又是時間系統(tǒng)必不可少的。本設計就是以信息存儲調用系統(tǒng)和時鐘系統(tǒng)作為研究對象，主要介紹了信息存儲的基本概念，時鐘設置和編程的基本步驟等等，信息存儲系統(tǒng)是在 C+環(huán)境下進行串行通信編程的。我們這次研究的信息存儲系統(tǒng)是為了實現(xiàn)綜合樓各個教室信息的存儲，數(shù)據的調用。通過寫入程序來實現(xiàn)存儲和調出查詢功能，存儲系統(tǒng)和時間系統(tǒng)緊密結合，把從存儲調出的數(shù)據經過對比分析，最后顯示出 所需要的 數(shù)據，可以實現(xiàn)對數(shù)據庫的更新。另外，數(shù)據還包括對時間的 查詢。通過時間的查詢獲得相應時間教室的狀態(tài)信息。存儲系統(tǒng)和時鐘系統(tǒng)的有效結合，使系統(tǒng)工作更加準確。 關鍵詞 : 存儲系統(tǒng)； 單片機 ； C+；時鐘系統(tǒng) Comprehensive Building Blassroom Busy Idle Condition Display System Name： ZuoChen Major： Electronic information science and technology Tutor： GongHe Abstract: This design has realized the synthesis building classroom busy idle condition demonstration function. The comprehensive building classroom busy idle display systems are the establishment in SCMs foundation electron supervisory system, it is mainly uses for to inquire and demonstration synthesis building each classroom in some time section busy idle condition, demonstration current year, month and day and so on. The information storage transfer system synthesizes in the building classroom busy idle condition display system a very important part, but the clock is also the time system is essential. This design is takes the object of study by the information storage transfer system and the clock system, mainly introduced information storages basic concept, clock establishment and programming basic step and so on, the information storage systems are carry on the serial communication programming under the C+ environment. Our researchs information storage system is to realize the synthesis building each classroom information memory, the data transfer. Through reads in the procedure to realize saves and assigns out the inquiry function, the memory system and the time system unifies closely, data which assigns out from the memory after contrastive analysis, finally demonstrated needs the data, may realize to the database renewal. 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 II Moreover, the data also includes to the time inquiry. Obtains the corresponding time classroom the pass time passage period inquiry the status messages. The memory system and clock systems effective union, causes the system work to be more accurate. Keywords: memory system； SCM； C+； clock system 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 1 1 前言 1.1 題目的來源與開發(fā)意義 自 20 世紀 90 年代以來，單片機已進入了一個高速發(fā)展的階段，世界上著名的半導體廠商都注重新型單片機的研制、生產和推廣。單片機的應用已經深入到國民經濟的各個領域中，由單片機控制的微型電腦產品比比皆是。單片機正朝著面向多層次用戶的多品種多規(guī)格方向發(fā)展。 隨著 電子技術的發(fā)展 , 現(xiàn)在的忙閑顯示系統(tǒng)功能越來越強 , 可靠性和準確性的要求也越來越高。以前的忙閑顯示系統(tǒng)大部分都是基于數(shù)字電路組成的，其功能比較單一，使用起來也不夠理想，制作過程復雜 , 而且準確性與可靠性不高 , 成品面積大 , 安裝 , 維護困難。由于近年來單片機發(fā)展迅速 , 逐漸出現(xiàn)用單片機制作忙閑顯示系統(tǒng) , 制作過程簡單 , 而且安裝 , 維護簡單。 綜合樓 教室空閑狀態(tài)顯示系統(tǒng)主要是由存儲系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)三部分組成。本次畢業(yè)設計，我主要研究的是存儲系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)兩部分。它的主要功能是將預先輸入的信息數(shù)據通過 對應時間調用方式將信息通過二級管亮滅狀態(tài)顯示出來，并能對數(shù)據庫進行及時的更新。教室忙閑顯示系統(tǒng)的開發(fā)工具 KEIL。 1.2 系統(tǒng)功能概述 本設計以單片機 AT89C51 為核心，通過一片 AT89C51 單片機控制綜合樓各個教室在某一時間忙閑狀態(tài)的顯示及鍵盤和各顯示終端。利用 74164 使本系統(tǒng)具有了顯示查詢時間和北京時間以及年月日的功能，并且能夠設置和查詢特定的時間。 在實際的學習生活中，如果應用到此系統(tǒng)，必然要考慮到它的實用性，所以本設計采用并排顯示， 它主要功能是顯示和查詢在某一個特定的時間里，從存儲系統(tǒng)中 調出相應時間段所對應的綜合樓各個教室當前空閑或繁忙的狀態(tài)，通過發(fā)光二極管的亮、滅狀態(tài)來顯示。 可以直觀的看到每一層樓各個教室在當前時間的忙閑狀態(tài)，還有年月日時間的顯示，大大方便了同學查詢。 簡單、實用、廉價是本設計的創(chuàng)新之處，可以輕松的實現(xiàn)對綜合樓各個教室忙閑狀態(tài)的顯示和查詢的功能。 2 方案的提出及論證 方案一： 系統(tǒng)采用 點陣 做顯示， 顯示年月日時間。 用 LS273 做鎖存器 ， DS1302 時鐘 I2C 總線模式， 24CXX 系列做存儲，利用單片機進行連接。 經過多次試驗嘗試，均不能成功。且系統(tǒng)成本較高，時間反應速度緩慢， 不能實現(xiàn)預期的效果。因此放棄了本方案。 方案二： 系統(tǒng)軟件處理部分采用 AT89C51 芯片，用 DS1302 建立時鐘電路， 利用主控單片吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 2 機的兩個 I/O 口作為新的串行口，利用 74164 做的靜態(tài)顯示模塊，使本系統(tǒng)具有了顯示回答時間和北京時間的功能，考慮到實際的應用，利用 2 個大數(shù)碼管顯示層數(shù)，方便同學查詢。 設置 S1， S2， S3 按鍵 圖 2.1方案二原理框圖 Fig 2.1 Project two principle frame diagram 3 系統(tǒng)硬件設計 3.1 系統(tǒng)硬件總體設計 概述 綜合樓教室忙閑狀態(tài)顯示系統(tǒng)就是用來準確的實時的顯示出當前在綜合樓里面每一個教室的狀態(tài)，以及查詢各個時間段教室空閑狀態(tài)。 本著這個原則，可以利用單片機控制其工作，將樓層信息教室狀態(tài)顯示出來 為了使系統(tǒng)更人性化，功能更加完善，同學可以按照自己的需求進行查詢某一個教室在某一個時間里是否有課。為了使同學能夠清楚的看到查詢的信息，利用數(shù)碼管進行動態(tài)顯示。 本設計的硬件系統(tǒng)分為 七 個模塊：處理 模塊 ，時鐘 模塊 ，晶振 模塊 ， 按鍵 模塊 ，復位 模塊 ， 時間顯示模塊，教室狀態(tài)顯示模塊。 年月顯示 查詢 北京時間 P3 P1 8 0 5 1 P2 P0 教室顯示 時鐘 數(shù)碼管 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 3 3.2 系統(tǒng)各個模塊的設計 3.2.1 教室 狀態(tài)顯示模塊 教室狀態(tài)顯示模塊中有一層教學樓的 40 個教室所一一對應的發(fā)光二極管，其顯示方式為亮、滅兩種，狀態(tài)亮為教室有課，狀態(tài)滅為教室沒有課。 本功能模塊的設計采用一起顯示 單獨 查詢的方式， 具有顯示當前時刻教室狀態(tài)的功能。譯碼器輸出驅動數(shù)碼管顯示。電源范圍為 318 伏，本設計采用 5V 電源輸出驅動電流可達到 10MA 以上，可直接驅動 LED 數(shù)碼管，而不需要其他的接口電路。 1其電路圖如 3.1 所示。 圖 3.1教室狀態(tài)模塊電路圖 Fig 3.1 Classroom condition module circuit diagram 3.2.2 時間顯示模塊 在同學沒有查詢的時候，系統(tǒng)顯示當前年月日時間和樓層數(shù)，在同學進行時間查詢的時候顯示查詢時間。 此顯示模塊是采用動態(tài)顯示。由 P2.0 和 P2.1 口進行串行送數(shù)據，經過串并轉換器74LS164 并行輸出數(shù)據。 2采用串行輸出可以大大節(jié)省單片機的內部資源，串并轉換器采用 74LS164，低電平時允許通過 8MA 的電流，無需添加其他的驅動電路，采用較小的驅動電流就可以得到較高的顯示亮度，其電路圖如圖 3.2 所示。 圖 3.2時間顯示模塊的電路圖 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 4 Fig 3.2 Time the circuit module 3.2.3 按鍵模塊 按鍵模塊連接到 P2 口，通過軟件來判斷哪個按鍵執(zhí)行哪個功能，是否按下。通過按鍵可以調整時間，達到查詢時間的作用。電路如圖 3.3 所示。 圖 3.3按鍵 模塊電路圖 Fig 3.3 Key module circuit diagram 3.3 芯片介紹 3.3.1 AT89C51 單片機的簡介 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。 3單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100次。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡版本。 AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了 一種靈活性高且價廉的方案 主要特性： 與 MCS-51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ，壽命： 1000 寫 /擦循環(huán)，數(shù)據保留時間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz-24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8 位內部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 5 個中斷源 可編程串行通道 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 5 低功耗的閑置和掉電模式 片內振蕩器和時鐘電路 管腳說明 ： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏極開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據存儲器，它可以被定義為數(shù)據 /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 5 P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收 6。 P2 口： P2 口為一 個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號 7。 P3 口： P3 口管腳 是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故 6。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD （串行輸入口） P3.1 TXD （串行輸出口） P3.2 /INT0 （外部中斷 0） P3.3 /INT1（外部中斷 1） P3.4 T0 （記時器 0 外部輸入） P3.5 T1 （ 記時器 1 外部輸入） P3.6 /WR （外部數(shù)據存儲器寫選通） P3.7 /RD （外部數(shù)據存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 6 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然 而要注意的是：每當用作外部數(shù)據存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 定時器 0和 1的操作 7 定時和計數(shù)功能由特殊功能寄存器 TMOD的控制位 C/T進行選擇。這兩個定時 /計數(shù)器有 4種操作模式，通過 TMOD的 M1和 M0選擇。兩個定時 /計數(shù)器的模式 0、 1和 2都相同，模式 3不同。如下所 述： 模式 0 將定時器設置成模式 0時類似 8048定時器，即 8位計數(shù)器帶 32分頻的預分頻器。 此模式下，定時器寄存器配置為 13位寄存器。當計數(shù)從全為 “1”翻轉為全為 “0”時，定時器中斷標志位 TFn置位。當 TRn=1同時 GATE=0或 INTn=1時定時器計數(shù)。置位 GATE時允許由外部輸入 INTn控制定時器，這樣可實現(xiàn)脈寬測量。 TRn為 TCON寄存器內的控制位。 該 13位寄存器包含 THn全部 8個位及 TLn的低 5位。 TLn的高 3位不定，可將其忽略。置位運行標志（ TRn）不能清零此寄存器。模式 0的操作對于定時器 0及定 時器 1都是相同的。兩個不同的 GATE位（ TMOD.7和 TMOD.3）分別分配給定時器 0及定時器 1。 模式 1 模式 1除了使用了 THn及 TLn全部 16位外，其它與模式 0相同。 模式 2 此模式下定時器寄存器作為可自動重裝的 8位計數(shù)器（ TLn）。 TLn的溢出不僅置位TFn，而且將 THn內容重新裝入 TLn， THn內容由軟件預置。重裝時 THn內容不變。模式2的操作對于定時器 0及定時器 1是相同的。 模式 3 在模式 3中，定時器 1停止計數(shù)，效果與將 TR1設置為 0相同。 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 7 此模式下定時器 0的 TL0及 TH0作為兩個獨立的 8位計數(shù)器 。 TL0占用定時器 0的控制位： C/T， GATE， TR0， INT0及 TF0。 TH0限定為定時器功能（計數(shù)器周期），占用定時器 1的 TR1及 TF1。此時 TH0控制 “定時器 1”中斷。 模式 3可用于需要一個額外的 8位定時器的場合。定時器 0工作于模式 3時， 80C51看似有 3個定時器 /計數(shù)器，當定時器 0工作于模式 3時，定時器 1可通過開關進入 /退出模式 3，它仍可用作串行端口的波特率發(fā)生器，或者應用于任何不要求中斷的場合。 串行口 8 51單片機內部有一個全雙工的串行通信口，即串行接收和發(fā)送緩沖器（ SBUF），這兩個在物理 上獨立的接收發(fā)送器，既可以接收數(shù)據也可以發(fā)送數(shù)據。但接收緩沖器只能讀出不能寫入，而發(fā)送緩沖器則只能寫入不能讀出，它們的地址為 99H。這個通信口既可以用于網絡通信，亦可實現(xiàn)串行異步通信，還可以構成同步移位寄存器使用。如果在傳行口的輸入輸出引腳上加上電平轉換器，就可方便地構成標準的 RS-232接口 串行數(shù)據通信兩種形式 異步通信 在這種通信方式中，接收器和發(fā)送器有各自的時鐘，它們的工作是非同步的，異步通信用一幀來表示一個字符，其內容如下：一個起始位，僅接著是若干個數(shù)據位。 同步通信格式中， 發(fā)送器和接收器由同一個時鐘源控制，為了克服在異步通信中，每傳輸一幀字符都必須加上起始位和停止位，占用了傳輸時間，在要求傳送數(shù)據量較大的場合，速度就慢得多。同步傳輸方式去掉了這些起始位和停止位，只在傳輸數(shù)據塊時先送出一個同步頭（字符）標志即可。 同步傳輸方式比異步傳輸方式速度快，這是它的優(yōu)勢。但同步傳輸方式也有其缺點，即它必須要用一個時鐘來協(xié)調收發(fā)器的工作，所以它的設備也較復雜。 串行數(shù)據通信的傳輸速率 串行數(shù)據傳輸速率有兩個概念，即每秒轉送的位數(shù) bps（ Bit per second） 和每秒符號數(shù) 波特率（ Band rate），在具有調制解調器的通信中，波特率與調制速率有關。 9 串行口和控制寄存器 單片機串行口寄存器結構如圖 3.5所示。 SBUF為串行口的收發(fā)緩沖器，它是一個可尋址的專用寄存器，其中包含了接收器和發(fā)送器寄存器，可以實現(xiàn)全雙工通信。但這兩個寄存器具有同一地址（ 99H）。 10MCS-51的串行數(shù)據傳輸很簡單，只要向發(fā)送緩沖器寫入數(shù)據即可發(fā)送數(shù)據。而從接收緩沖器讀出數(shù)據即可接收數(shù)據。 移位時鐘 TI 發(fā)送中斷 TXD 串行輸出 接受 SBUF 輸入移位寄存器 RXD 串行輸入 RI 接受中斷 發(fā)送 SBUF 系統(tǒng)總線 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 8 圖 3.5 串行口寄存器結構圖 Fig 3.5 The string goes to deposit machine knot composition 串行口控制寄存器 : SCON控制寄存器，它是一個可尋址的專用寄存器，用于串行數(shù)據的通信控制，單元地址是 98H，其結構格式如表 3.1所示 . 表 3.1 SCON寄存器結構 Table 3.1 The SCON deposits machine structure SCON 寄存器結構 SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位地址 9FH 9EH 8DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H SM0、 SM1：串行口工作方式控制位。 SM0， SM1 工作方式 00 方式 0 01 方式 1 10 方式 2 11 方式 3 SM2：多機通信控制位。 多機通信是工作于方式 2和方式 3， SM2位主要用于方式 2和方式 3。接收狀態(tài)，當串行口工作于方式 2或 3，以及 SM2=1時，只有當 接收到第 9位數(shù)據（ RB8）為 1時，才把接收到的前 8位數(shù)據送入 SBUF，且置位 RI發(fā)出中斷申請，否則會將接受到的數(shù)據放棄。 11當 SM2=0時，就不管第位數(shù)據是 0還是 1，都難得數(shù)據送入 SBUF，并發(fā)出中斷申請。 工作于方式 0時， SM2必須為 0。 REN：允許接收位。 REN用于控制數(shù)據接收的允許和禁止， REN=1時，允許接收， REN=0時，禁止接收。 TB8：發(fā)送接收數(shù)據位 8。 在方式 2和方式 3中， TB8是要發(fā)送的 即第 9位數(shù)據位。在多機通信中同樣亦要傳輸這一位，并且它代表傳輸?shù)牡刂愤€是數(shù)據， TB8=0為數(shù)據， TB8=1時為地址。 RB8：接收數(shù)據位 8。 在方式 2和方式 3中， RB8存放接收到的第 9位數(shù)據，用以識別接收到的數(shù)據特征。 TI：發(fā)送中斷標志位。 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 9 可尋址標志位。方式 0時，發(fā)送完第 8位數(shù)據后，由硬件置位，其它方式下，在發(fā)送或停止位之前由硬件置位，因此， TI=1表示幀發(fā)送結束， TI可由軟件清 “0”。 RI：接收中斷標志位。 可尋址標志位。接收完第 8位數(shù)據后，該位由硬件置位，在其他工作方 式下，該位由硬件置位， RI=1表示幀接收完成。 電源管理寄存器 PCON PCON主要是為 CHMOS型單片機的電源控制而設置的專用寄存器，單元地址是87H，其結構格式如表 3.2所示。 表 3.2PCON電源管理寄存器結構 Table 3.2 The PCON power supply management deposits machine structure PCON 電源管理寄存器結構 PCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符號 SMOD - - - GF1 GF0 PD IDL 在 CHMOS 型單片機中，除 SMOD 位外，其他位均為虛設的， SMOD 是串行口波特率倍增位，當 SMOD=1 時，串行口波特率加倍。系統(tǒng)復位默認為 SMOD=0。 3.3.2 DS1302 時鐘 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 2.5V 5.5V。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據。 DS1302 內部有一 個 318 的用于臨時性存放數(shù)據的 RAM寄存器。 DS1302 是 DS1202 的升級產品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。 12 DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當 Vcc2 大于 Vcc1 0.2V 時， Vcc2 給 DS1302 供電。當 Vcc2 小于 Vcc1 時， DS1302 由 Vcc1 供電。X1 和 X2 是振蕩源，外接 32.768kHz 晶振。 RST 是復位 /片選線，通過把 RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數(shù)據傳送。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據的傳送手段。當 RST 為高電平時，所有的數(shù)據傳送被初始化，允許對 DS1302 進行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會終止此次數(shù)據傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在 Vcc2.5V 之前， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時，才能將RST 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據輸入輸出端 (雙向 )，后 面有詳細說明。 SCLK 始終是輸入端。 DS1302 的控制字如圖 2 所示?？刂谱止?jié)的最高有效位 (位 7)必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據寫入 DS1302 中，位 6 如果為 0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據，為 1吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 10 表示存取 RAM 數(shù)據 ;位 5 至位 1 指示操作單元的地址 ;最低有效位 (位 0)如為 0 表示要進行寫操作，為 1 表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數(shù)據被寫入 DS1302，數(shù)據輸入從低位即位 0 開始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK 脈沖 的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據，讀出數(shù)據時從低位 0 位到高位 7。 DS1302 有 12 個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數(shù)據位為BCD 碼形式 ,其日歷、時間寄存器及其控制字。此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內容。 DS1302 與 RAM 相關的寄存器分為兩類：一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作 ；另一類為突發(fā)方式下的 RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫 )、FFH(讀 )。 時鐘是單片機系統(tǒng)中不可或缺的。時鐘可以通過軟件實現(xiàn) ,當時鐘只是系統(tǒng)的輔助功能時 ,用大量的軟件來實現(xiàn)時鐘功能 ,會影響主要功能的實現(xiàn)或使軟件復雜化。本文介紹串行實時時鐘芯片 DS1302,采用該芯片 ,單片機只需定時讀出芯片的時鐘 ,其余時間可作別的工作。 DS1302 的實時時鐘包括秒、分、小時、日、月、星期、年等信息 ,與單片機采用串行通信。時鐘可選 24 小時制或 12 小時制 ,可自動調整閏年及 月份、日期。讀寫命令字節(jié)的格式及讀寫操作方式如圖 1。最高位為 “1”,允許寫操作 ,為 “0”,禁止寫操作。RAM/CK 為 “0”,表示讀寫時鐘 /日歷數(shù)據 ,為 “1”,表示讀寫 RAM 數(shù)據。 A4A0 為數(shù)據讀寫的地址。 R/W 為 “0”,表示可進行寫操作 ,為 “1”則進行讀操作。單字節(jié)操作需 16 個時鐘 ,前 8 個時鐘寫命令字 ,后 8 個時鐘讀寫數(shù)據。多字節(jié)突發(fā)模式讀寫 ,其命令字的地址A4A3A2A1A0=11111 即可。其命令字的格式及操作方式如圖 2。 DS1302 的時鐘 /日歷數(shù)據格式為 BCD 碼 ,秒、分、小時、日、月、星期、年的地址分 別為 00H、 01H、 02H、03H、 04H、 05H、 06H。寫保護寄存器的地址 A4A3A2A1A0=00111,格式如圖 3。 WP 為“0”,可對時鐘或 RAM 進行寫操作。 WP 為 “1”,禁止寫任何寄存器。 LED 數(shù)碼顯示用MC14499 四位七段譯碼驅動器 ,輸入為 BCD 碼 ,譯碼輸出直接驅動 LED 的各段。當使能信號 EN 為 “0”時 ,在時鐘 CLK 的作用下 ,串行數(shù)據輸入端接收 20 位串行數(shù)據 ,然后使 EN為 “1”,將移位寄存器中的內容裝入鎖存器。其數(shù)據格式如圖 4。前 4 位數(shù)據為小數(shù)點 ,后16 位是 4 位數(shù)碼顯示器顯示的數(shù)據。 MC14499 級聯(lián)使用時 ,小數(shù)點顯示無效 ,小數(shù)點代碼鎖存器需裝入全 “1”。單片機選用 Microchip 公司的 PIC16C63A,電路如圖 5。本例中只顯示年、月、日、小時、分、秒等 ,不顯示星期 ,但對 DS1302 的讀、寫采用突發(fā)模式。為了保證讀、寫時地址的連續(xù)性 ,在操作中設有星期的讀、寫。程序中小數(shù)點位用 “1111”填充 ,先輸入的第一字節(jié)是秒的 BCD 碼 ,第二字節(jié)是分的 BCD 碼 ,第三字節(jié)的低四位是小數(shù)點填充位 “1111”,第三字節(jié)的高四位及第四字節(jié)的低四位是小時的 BCD 碼 ,依此類推 ,顯示年、月、日、小時、分、秒需輸入 8 字節(jié) 數(shù)據 ,PIC16C63A 發(fā)送了 88=64 位數(shù)據 ,吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 11 三片 MC14499 實際接收 60 位 ,第八字節(jié)的高四位 “1111”被移出 ,實現(xiàn)了 MC14499 的級聯(lián)。 DS1302 數(shù)據的讀取采用中斷方式 ,0.1 秒讀取 1 次數(shù)據。時間 /日歷的顯示每變化 0.05秒顯示 1 次。 實際上，在調試程序時可以不加電容器，只加一個 32.768kHz 的晶振即可。只是選擇晶振時，不同的晶振，誤差也較大。另外，還可以在上面的電路中加入 DS18B20，同時顯示實時溫度。只要占用 CPU 一個口線即可。 LCD 還可以換成 LED，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展 有限公司生產的 10 位多功能 8 段液晶顯示模塊 LCM101，內含看門狗 (WDT)/時鐘發(fā)生器及兩種頻率的蜂鳴器驅動電路，并有內置顯示 RAM，可顯示任意字段筆劃，具有 3 4 線串行接口，可與任何單片機、 IC 接口。功耗低，顯示狀態(tài)時電流為 2A (典型值 )，省電模式時小于 1A，工作電壓為 2.4V 3.3V，顯示清晰。 DS1302 與微處理器進行數(shù)據交換時，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位 MSB(D7)必須為邏輯 1，如果 D7=0，則禁止寫 DS1302，即寫保護； D6=0，指定時鐘數(shù)據， D6=1，指定 RAM 數(shù)據； D5 D1 指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位LSB(D0)為邏輯 0，指定寫操作 (輸入 )， D0=1，指定讀操作 (輸出 )。 在 DS1302 的時鐘日歷或 RAM 進行數(shù)據傳送時， DS1302 必須首先發(fā)送命令字節(jié)。若進行單字節(jié)傳送， 8 位命令字節(jié)傳送結束之后，在下 2 個 SCLK 周期的上升沿輸入數(shù)據字節(jié)，或在下 8 個 SCLK 周期的下降沿輸出數(shù)據字節(jié)。 DS1302 與 RAM 相關的寄存器分為兩類 :一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H FDH，其中奇 數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，在此方式下可一次性讀、寫所有的 RAM的 31 個字節(jié)。 要特別說明的是備用電源 B1，可以用電池或者超級電容器 (0.1F 以上 )。雖然 DS130