實時時鐘設(shè)計報告(共15頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上單片機系統(tǒng)設(shè)計（課程設(shè)計）實 驗 報 告題 目： 實時時鐘 組 號： 任課教師： 組 長： 成 員： 聯(lián)系方式： 年 月 日 目 錄一、實施方案 11.1設(shè)計要求 11.2實現(xiàn)功能 11.3設(shè)計方案 1二、 原理簡述 22.1主控模塊 2 2.2時鐘電路 3 2.3顯示電路 5 2.4鍵盤輸入電路 7 2.5蜂鳴器電路 8三、 調(diào)試過程 93.1硬件調(diào)試 93.2軟件調(diào)試 9四、 主要程序 10五、 心得體會 12 專心-專注-專業(yè)一、 實施方案1.設(shè)計要求通過對DS1302編程，實現(xiàn)實時時鐘功能，用數(shù)碼管顯示時、分，用小數(shù)點作秒閃?？捎面I盤設(shè)置時間。2.實現(xiàn)功能本組

2、的課程設(shè)計成果最終將實現(xiàn)如下功能：（1）實現(xiàn)實時時鐘功能，四位數(shù)碼管前兩位顯示時、后兩位顯示分，小數(shù)點作秒閃；（2）按下S8鍵，可實現(xiàn)對小時的加1設(shè)置；（3）按下S7鍵，可實現(xiàn)對分鐘的加1設(shè)置；（4）按下S1鍵，可實現(xiàn)小時的單獨顯示；（5）實現(xiàn)整點蜂鳴器報時功能。3.設(shè)計方案根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的功能的要求，初步確定設(shè)計系統(tǒng)由主控模塊、時鐘電路、顯示電路、鍵盤輸入電路及蜂鳴器電路組成。電路系統(tǒng)框圖如圖1所示。時 鐘 電 路主 控 模 塊鍵盤輸入電路顯 示 電 路蜂 鳴 器 電 路圖1 系統(tǒng)設(shè)計框圖其中，主控芯片使用51系列AT89C52單片機，時鐘芯片使用DS1302，晶振為11.0592MHz，顯示

3、電路由四位共陽LED數(shù)碼管完成，鍵盤采用線性連接，使用查詢法實現(xiàn)調(diào)整功能，蜂鳴器電路由有源蜂鳴器完成。二、 原理簡述1. 主控模塊 圖2 AT89C52 管腳圖AT89C52是低功耗、高性能的CMOS8位單片機。片內(nèi)帶有8KB的Flash存儲器，且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程。另外，AT89C52的指令系統(tǒng)和引腳與80C52完全兼容。管腳功能如下：VCC：供電電壓；GND：接地；P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。；P1口：P1口是一個內(nèi)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；P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O

4、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(nèi)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；P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)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(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入；P3口管腳功能： P3.0是RXD（串行輸入口）；P3.1是TXD（串行輸出口）；P3.2是/INT0（外部中斷0）；P3.3是/INT1（外部中斷1）；P3.4是T0（記時器0外部輸入）；P3.5是T1（記時器1外部輸入）；P3.6是/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）；P3.7是/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器

5、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。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/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(jù)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(nèi)部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2. 時鐘電路

6、圖3 硬件時鐘DS1302電路DS1302 時鐘芯片包括實時時鐘/日歷和 31 字節(jié)的靜態(tài) RAM。它經(jīng)過一個簡單的串行接口與微處理器通信。實時時鐘/日歷提供秒、分、時、日、周、月和年等信息。對于小于 31 天的月和月末的日期自動進行調(diào)整，還包括閏年校正的功能。時鐘的運行可以采用 24h 或帶 AM（上午）/PM（下午）的 12h 格式。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多字節(jié)的時鐘信號或RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 在任何數(shù)據(jù)傳送時必須先初始化，把 RST 腳置為高電平，然后把 8位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿被輸入。無論是讀周期還是寫周

7、期，開始 8 位指定 40 個寄存器中哪個被訪問到。在開始 8 個時鐘周期，把命令裝入移位寄存器之后，另外的時鐘周期在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時寫入數(shù)據(jù)。時鐘脈沖在單字節(jié)方式下為 8 加 8，在多字節(jié)方式下為 8加字節(jié)數(shù)，最大可達 248 個字節(jié)數(shù)。如果在傳送過程中置 RST 腳為低電平，則會中止本次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。相關(guān)代碼如下：/*ds1302與at89s52引腳連接*/sbit T_RST=P36; /RST腳接P36sbit T_CLK=P34; /CLK腳接P34sbit T_IO=P35; /IO腳接P35sbit ACC0=ACC0;/定義標志位sbit A

8、CC7=ACC7;/*DS1302：寫入操作(上升沿)* / void write_byte(unsigned char da) unsigned char i; ACC=da; for(i=8;i>0;i-) T_IO=ACC0;T_CLK=0;T_CLK=1;ACC=ACC>>1; /*DS1302：讀取操作（下降沿）*/unsigned char read_byte(void) unsigned char i; for(i=0;i<8;i+) ACC=ACC>>1; T_CLK = 1; T_CLK = 0; ACC7 = T_IO; return(A

9、CC);/*DS1302:寫入數(shù)據(jù)（先送地址，再寫數(shù)據(jù)）*/ void write_1302(unsigned char addr，unsigned char da) T_RST=0; /停止工作 T_CLK=0; T_RST=1; /重新工作 write_byte(addr); /寫入地址 write_byte(da); T_RST=0; T_CLK=1;/*DS1302:讀取數(shù)據(jù)（先送地址，再讀數(shù)據(jù)）*/unsigned char read_1302(unsigned char addr) unsigned char temp; T_RST=0; /停止工作 T_CLK=0; T_RST=

10、1; /重新工作 write_byte(addr); /寫入地址 temp=read_byte(); T_RST=0; T_CLK=1; /停止工作 return(temp);3. 顯示電路圖4 四位共陽數(shù)碼管電路顯示部分采用普通的共陽數(shù)碼管顯示，使用動態(tài)掃描，以便減少硬件電路。LED數(shù)碼管里面有8只發(fā)光二極管，與實驗板P0端口所接的二極管是相同的。分別記作abcdefgdp，其中dp為小數(shù)點，每一只發(fā)光二極管都有一根電極引到外部引腳上，而另外一只引腳就連接在一起同樣也引到外部引腳上。該數(shù)碼管為共陽極，且通過P0=P2直接把按鍵狀態(tài)給到LED上，并沒有中間變量，通過按鍵控制數(shù)碼管的各管腳的高低

11、電平接入情況。當數(shù)碼管里面的發(fā)光二極管的陽極接在一起作為公共引腳，在正常使用時此引腳接電源正極。發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，從而相應(yīng)的數(shù)碼段顯示數(shù)字。LED接到單片機的P0口，若為低電平，可使LED亮起。發(fā)光二極管的亮、滅由內(nèi)部程序控制，因為流水燈與數(shù)碼管同時接在P0端口，所以流水燈的8個LED發(fā)光二極管與LED數(shù)碼管亮暗相同。相關(guān)程序如下：/*定義數(shù)碼管顯示引腳*/ sbit LED_0=P14;/數(shù)碼管8個控制引腳定義sbit LED_1=P15;sbit LED_2=P10;sbit LED_3=P11;sbit LED_4=P12;sbit LED_5=P13;sbi

12、t LED_6=P16;sbit LED_7=P17;unsigned char seg=0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90; /09段碼/*顯示程序*/* 動態(tài)掃描條件（單個LED在1秒內(nèi)）： count >=50次 /點亮次數(shù) */* time >=2ms /持續(xù)時間 */* DS1302秒，分，時寄存器是BCD碼形式：用16求商和余進行"高4位"和"低4位"分離 */*/ void led_disp(unsigned char *poi) P0=seg*(poi+1) %

13、16; /第1個數(shù)碼管：顯示分(個位); LED_5=0; delay(3); LED_5=1; P0=seg*(poi+1) / 16; /第2個數(shù)碼管：顯示分(十位)； LED_4=0; delay(3); LED_4=1; P0=seg*(poi+2) % 16-(*poi%16)%2)<<7); /第3個數(shù)碼管：顯示時(個位)； LED_3=0; delay(3); LED_3=1; P0=seg*(poi+2) /16; /第4個數(shù)碼管：顯示時(十位)； LED_2=0; delay(3); LED_2=1; void led_disp1(unsigned char *p

14、oi) P0=seg*(poi+2) % 16-(*poi%16)%2)<<7); /第1個數(shù)碼管：顯示時（個位）; LED_5=0; delay(3); LED_5=1; P0=seg*(poi+2) /16; /第2個數(shù)碼管：顯示時（十位）； LED_4=0; delay(3); LED_4=1;4. 鍵盤輸入電路圖5 8路獨立按鍵電路單片機的按鍵各自獨立，按下歸零，抬起置一。相關(guān)程序如下：sbit sw0=P27; /按鍵8sbit sw1=P26; /按鍵7sbit sw2=P20; /按鍵1 5. 蜂鳴器電路圖6 有源蜂鳴器電路蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈

15、產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的。因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機I/O口輸出的電流較小，其TTL電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。程序中通過改變單片機對應(yīng)I/O口輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。另外，改變其占空比，也可以控制蜂鳴器的聲音大小?？梢杂袃煞N驅(qū)動方式，即用PNP或NPN三極管電流放大電路驅(qū)動。本電路通過一個PNP三極管9012來放大驅(qū)動蜂鳴器，當輸出高電平時，三極管Q1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當輸出低電平時，三極管導通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制I/O口輸出的電平來使蜂鳴

16、器發(fā)出聲音和關(guān)閉，從而實現(xiàn)各種可能音響的產(chǎn)生。相關(guān)程序如下：#include <AT89X52.H> /包含頭文件sbit buz=P37;/定義蜂鳴器引腳是P33 void Delay(unsigned int i) /最常用的延時函數(shù)，已經(jīng)反復使用過 while(i-);void main(void)/主函數(shù)開始for(;) /以下實現(xiàn)buzzer和relay以一定頻率改變狀態(tài)buz=0; /蜂鳴器響 繼電器開Delay(60000); /延時buz=1; /蜂鳴器不響 繼電器關(guān)Delay(60000); /延時 三、 調(diào)試過程1. 硬件調(diào)試使用烙鐵、焊錫、鑷子等工具，根據(jù)原理

17、圖，將各種電子元件正確裝配到電阻板上。焊接過程中注意電路板與原理圖連接一致，分清電解電容、二極管、芯片、排阻、蜂鳴器、單片機I/O接口等元件的引腳正反，避免虛焊、引腳短路現(xiàn)象。為了避免較低的元件焊接不便，焊接時元件需要從低往高焊，較低的元件如電阻、單排圓孔、排阻、晶振等，普通高度元件有瓷片電容、按鍵、LED、芯片座、USB頭、數(shù)碼管、柱狀晶振等，較高的元件有串口頭、排針排孔、電源頭等。完成電路板的焊接工作并檢查無誤后，借助測試程序測試電路板的好壞。在板子上正確下載DS1302實時時鐘測試程序后，經(jīng)測試電路板能夠正確完成程序的功能，說明電路板焊接正確無誤，可放心地進行下一步軟件調(diào)試。2. 軟件調(diào)

18、試DS1302實時時鐘測試程序可以完成從12：00開始計時，并在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)時間，在此程序基礎(chǔ)上進行修改，即可完成本項目的預(yù)期功能。在完成按鍵設(shè)置時間功能時，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)出現(xiàn)時而正常，時而亂碼該情況。研究程序代碼后發(fā)現(xiàn)，由于DS1302中秒、分、時寄存器是BCD碼形式的，所以在進行加法運算時需要對BCD碼進行修正，當結(jié)果大于9時，要進行加6操作，另外時和分的個位滿10進一，分滿60進一歸零，時滿24歸零的判斷分支語句順序不是任意的，必須遵守一定的順序。在修改了上述錯誤后，發(fā)現(xiàn)由于按鍵消抖動不徹底，也導致了顯示時間存在一定問題。通過修改延遲時間，發(fā)現(xiàn)設(shè)置為20000時按鍵不靈活，設(shè)置為

19、15000時按鍵存在抖動。再通過一定調(diào)試后，最終將數(shù)值設(shè)置為18000。在完成整點報時功能時，會出現(xiàn)蜂鳴器鳴叫持續(xù)一分鐘的情況，這與鳴叫次數(shù)與小時相同的設(shè)計初衷違背。研究發(fā)現(xiàn)是由于蜂鳴器相關(guān)語句位置太后，其中參數(shù)的值已經(jīng)改變原有的值的原因，通過反復測試及分析，最終將蜂鳴器代碼位置放在修改進位語句后面，從而完成了蜂鳴器整點報時的功能。四、 主要程序#include <AT89X52.H>/包含頭文件*主程序*/void delaysw(unsigned int i)while(i-);void main(void)unsigned char clk_time3=0x00，0x00，0

20、x12; /秒，分，時寄存器初始值unsigned char temp=0x80; /數(shù)組序號unsigned char i; delay(300);write_1302(0x8e，0x00); /WP=0 寫操作for(i=0;i<3;i+) write_1302(temp，clk_timei); temp+=2;/delay(300);write_1302(0x8e，0x80); /WP=1 寫保護/delay(300); while(1) if(sw0=0) /按鍵8按下，時加1delaysw(18000);if(sw0=0)clk_time2=read_1302(0x85); c

21、lk_time2=clk_time2+1; dflag=1; /標志位置1 if(sw1=0) /按鍵7按下，分加1delaysw(18000);if(sw1=0)clk_time1=read_1302(0x83); clk_time1=clk_time1+1; dflag=1; /標志位置1 if(dflag=1) /標志位為1 if(clk_time1%16=10) clk_time1=clk_time1+6; /分的個位滿10，分的十位加1 if(clk_time1%96=0) clk_time1=0 ; clk_time2+=1; /分滿60歸零，時加1 if(clk_time2%16

22、=10) clk_time2=clk_time2+6; /時的個位滿10，時的十位加1 if(clk_time2%36=0) clk_time2=0 ; / 時滿24歸零 if(clk_time1=0) /整點報時 for(i=0;i<clk_time2;i+) led_disp(clk_time); buz=0; delay(60000); buz=1; delay(60000); temp=0x80; write_1302(0x8e,0x00); /WP=0 寫操作 for(i=0;i<3;i+) write_1302(temp，clk_timei); temp+=2; /de

23、lay(300); write_1302(0x8e，0x80); /WP=1 寫保護 /delay(300); dflag=0; /標志位置0 if(sw2=0) /按鍵1按下 delaysw(18000); if(sw2=0) dflag=dflag; if(dflag=0) /發(fā)送時間到數(shù)碼管顯示 led_disp(clk_time);else led_disp1(clk_time); temp=0x81; for(i=0;i<3;i+)clk_timei=read_1302(temp); /實現(xiàn)每秒讀時間temp+=2;五、 心得體會本次課程設(shè)計是對我們單片機學習的檢驗及對實際動手

24、能力的又一次提高?；仡櫞舜螁纹瑱C課程設(shè)計，真是感慨頗多。期間不僅鞏固了以前所學過的知識，還學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。在實際設(shè)計中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。一切問題必須要靠自己一點一滴地解決，而在解決的過程當中你會發(fā)現(xiàn)自己在飛速地提升。對于單片機設(shè)計，其硬件電路是比較簡單的，只要實驗板焊接正確就問題不大了，主要的還是解決程序設(shè)計中的問題。而程序設(shè)計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設(shè)計的靈魂所在。因此可以說單片機的設(shè)計是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的。 通過這次課程