單片機(jī)課程設(shè)計(jì)電子日歷時(shí)鐘

1、河南科技大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)課程名稱(chēng) 單片機(jī)原理 題 目 電子日歷時(shí)鐘 院 系 電子信息工程學(xué)院 班 級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 葉宇程 日 期 20120611 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（指導(dǎo)教師填寫(xiě)）課程設(shè)計(jì)名稱(chēng) 單片機(jī)原理 學(xué)生姓名 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電氣091 設(shè)計(jì)題目 電子日歷時(shí)鐘 一、 課程設(shè)計(jì)目的1. 培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)檢索的能力，如何利用Internet檢索需要的文獻(xiàn)資料。2. 培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。3. 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和工程設(shè)計(jì)的能力。4. 培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。5. 提高學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)水平。二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)條件和要求1設(shè)計(jì)內(nèi)容電子日歷時(shí)鐘

2、系統(tǒng)主要功能為實(shí)時(shí)時(shí)間的顯示，以AT89S51單片機(jī)為核心芯片，通過(guò)DS1302時(shí)鐘芯片的功能擴(kuò)展；在共陰極LED數(shù)碼管上或LM1602液晶顯示屏上顯示出來(lái)。（1）時(shí)鐘芯片選用DS1302；（2）數(shù)碼管選用4位共陰極動(dòng)態(tài)顯示的數(shù)碼管；（3）能實(shí)時(shí)顯示年、月、日和時(shí)、分、秒，用數(shù)碼管顯示時(shí)，要求年、月、日與時(shí)、分、秒交替顯示，間隔1秒；（4）可通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)、設(shè)置當(dāng)前時(shí)間。2 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)（包括復(fù)位按鈕、晶振電路等）； DS1302時(shí)鐘芯片的控制設(shè)計(jì)。 時(shí)間調(diào)節(jié)按鍵的電路設(shè)計(jì)。 繪制實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)內(nèi)容的硬件電路（原理圖），系統(tǒng)的組成框圖。 相應(yīng)的控制狀態(tài)表； 編寫(xiě)本課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的軟件設(shè)

3、計(jì)（包含程序流程圖和對(duì)程序注釋?zhuān)?硬件實(shí)驗(yàn)部分可選用實(shí)驗(yàn)箱測(cè)試或Proteus仿真軟件實(shí)現(xiàn)。3 總體設(shè)計(jì)思想（供參考） 正常情況下運(yùn)行主程序，定時(shí)讀取時(shí)鐘芯片的實(shí)時(shí)時(shí)間，先讀年、月、日，再讀時(shí)、分、秒； 時(shí)間調(diào)節(jié)可用1按鍵依次切換選擇年、月、日、時(shí)、分、秒，相應(yīng)位閃爍，另1按鍵每次加1 調(diào)節(jié)當(dāng)前的時(shí)間設(shè)置。 按鍵控制建議采用外部中斷執(zhí)行中斷服務(wù)子程序，設(shè)置相應(yīng)的時(shí)間調(diào)節(jié)子程序。4 設(shè)計(jì)參考基于AT89S51單片機(jī)的電子日歷時(shí)鐘有電源電路、單片機(jī)主控電路、按鍵控制電路和顯示電路組成，DS1302的寄存器、控制命令及參考電路如圖1和表1、表2所示：圖1 基于AT89S51單片機(jī)的交通信號(hào)燈控制系

4、統(tǒng)框圖表1 DS1302日歷、時(shí)鐘寄存器與控制字對(duì)照表寄存器名稱(chēng)765432101RAM/CKA4A3A2A1A0RD/W秒寄存器1000000分寄存器1000001小時(shí)寄存器1000010日寄存器1000011月寄存器1000100星期寄存器1000101年寄存器1000110寫(xiě)保護(hù)寄存器1000111慢充電寄存器1001000時(shí)鐘突發(fā)寄存器1011111表2 DS14302內(nèi)部主要寄存器分布表寄存器名稱(chēng)命令字取值范圍各位內(nèi)容寫(xiě)讀76543210秒寄存器80H81H00-59CH10SECSEC分寄存器82H83H00-59010MINMIN小時(shí)寄存器84H85H01-12或00-2312/

5、240AHRHR日期寄存器86H87H01-28,29,30,310010DATEDATE月份寄存器88H89H01-1200010MMONTH周寄存器8AH8BH01-0700000DAY年份寄存器8CH8DH00-9910YEARYEAR5 知識(shí)點(diǎn)準(zhǔn)備： +5V電源原理及設(shè)計(jì)； 單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及設(shè)計(jì)（元件選擇的依據(jù)）； 單片機(jī)晶振電路工作原理及設(shè)計(jì)（元件選擇的依據(jù)）； 按鍵電路設(shè)計(jì)（了解常用按鍵設(shè)計(jì)方法）。 DS1302芯片特性、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用； LM1602液晶顯示屏特性、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用； AT89S51單片機(jī)引腳資源、引腳分配等； 單片機(jī)匯編語(yǔ)言及程序設(shè)計(jì)（中斷、延時(shí)子程序的設(shè)

6、計(jì)）。三 時(shí)間進(jìn)度安排按教學(xué)計(jì)劃規(guī)定，單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)總學(xué)時(shí)為1周，其進(jìn)度安排和時(shí)間大致分配如下：1. 十三周周一至周二 查閱資料、進(jìn)行軟、硬件初步設(shè)計(jì)；2. 十三周周三至周四 上機(jī)調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，完善課程設(shè)計(jì)；3. 十三周周五、周六總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程，編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)。四 主要參考文獻(xiàn)1、何立民. 單片機(jī)高級(jí)教程 第1版北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20012、MCS51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) 張毅剛 修林成 胡振江 編3、MCS51單片微型計(jì)算機(jī)原理與開(kāi)發(fā) 王樹(shù)勛 王朝玉 張新發(fā) 編4、徐愛(ài)鈞 KEIL Cx V7.0單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編程與uVision2應(yīng)用實(shí)踐，北京，電子工業(yè)出版社，20

7、045、李全利、仲偉峰、徐軍，單片機(jī)原理及應(yīng)用，北京：清華大學(xué)出版社，2006五、設(shè)計(jì)分組及選題安排電氣091、092，三個(gè)題目中每人任選一題。指導(dǎo)教師簽字： 2012年05月20日目 錄摘 要6關(guān)鍵詞6第一章 設(shè)計(jì)要求與硬件選擇61.2.1 單片機(jī)芯片的選擇和介紹71.2.2 顯示模塊的選擇和介紹81.2.3 時(shí)鐘芯片的選擇和介紹91.3 電路設(shè)計(jì)最終方案決定12第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)122.1 電路設(shè)計(jì)框圖122.2 系統(tǒng)硬件概述132.3 主要單元電路的設(shè)計(jì)132.3.1 單片機(jī)主控模塊的設(shè)計(jì)132.3.2 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)142.3.3 顯示模塊的設(shè)計(jì)152.3.4 按鍵模塊的

8、設(shè)計(jì)16第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)173.1 主函數(shù)設(shè)計(jì)17主程序流程圖17主程序的具體實(shí)現(xiàn)183.2時(shí)鐘DS1302子函數(shù)183.3液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)19液晶初始化子程序193.4按鍵掃描子程序21第四章 軟件測(cè)試與硬件仿真234.1軟件測(cè)試234.2硬件仿真23附 錄23附錄一：23附錄二：24摘 要隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，時(shí)間的不斷流逝,從觀太陽(yáng)、擺鐘到現(xiàn)在的電子時(shí)鐘，人類(lèi)憑借非凡的智慧不斷研究，又創(chuàng)造出新的紀(jì)錄。美國(guó)Dallas公司推出了一種具有涓細(xì)電流充電能能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘時(shí)鐘芯片DS1302。它可以對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且DS1302的使用

9、壽命長(zhǎng)，誤差小。對(duì)于可調(diào)電子日歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時(shí)顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒信息，還具有時(shí)間校準(zhǔn)等功能。該電路采用AT89S51單片機(jī)作為核心，功耗小，能在3V的低壓工作，電壓可選用3-5V電壓供電。用LCD1602液晶顯示，較直觀。綜上所述此可調(diào)電子日歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。關(guān)鍵詞時(shí)鐘電路DS1302LCD1602單片機(jī)AT89C51第1章 設(shè)計(jì)要求與硬件選擇1.1 設(shè)計(jì)要求 具有年、月、日、時(shí)、分、秒等顯示功能； 具備年、月、日、時(shí)、分、秒等校準(zhǔn)功能；1.2 系統(tǒng)的硬件選擇和介紹1.2

10、.1 單片機(jī)芯片的選擇和介紹AT89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)級(jí)引腳。它集Flash只讀程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，AMEL公司的功能強(qiáng)大、低價(jià)位AT89S51單片機(jī)可提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于控制領(lǐng)域。圖1 AT89S51管腳圖中央微處理器AT89S51主要性能參數(shù)：l 低功耗，能以3V的超低壓工作

11、l 與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容l 芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元l 4k Bytes ISP(In-system programmable)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器l Flash只讀程序存儲(chǔ)器可反復(fù)擦寫(xiě)1000次l 全靜態(tài)工作模式：0Hz33MHzl 2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器l 32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口l 2個(gè)全雙工串行通信口l 看門(mén)狗（WDT）電路及雙數(shù)據(jù)指針l 5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷l(xiāng) 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器l 掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)l 三級(jí)程序加密鎖l 具有在線編程可擦除技術(shù)AT89S51單片機(jī)綜合了微型處理器的基本功能，按

12、照實(shí)際需要，同時(shí)也考慮到設(shè)計(jì)成本與整個(gè)系統(tǒng)的精巧性，所以在本系統(tǒng)中就選用價(jià)格較低、工作穩(wěn)定的AT89S51單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制器。并且AT89S51具有在線編程可擦除技術(shù)，對(duì)所下載的程序能夠加密，比較安全。當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。所以選擇采用AT89S51作為主控制系統(tǒng)。1.2.2 顯示模塊的選擇和介紹采用LCD液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣,清晰可見(jiàn),與普通數(shù)碼管相比功耗較小，硬件連接簡(jiǎn)單。所以顯示部分采用LCD1602液晶顯示。1. LCD1602介紹字

13、符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。本系統(tǒng)選用LCD1602字符型液晶顯示器，下圖是其結(jié)構(gòu)圖介紹，如圖2。圖2 LCD1602結(jié)構(gòu)圖2. LCD1602的基本參數(shù)及引腳功能LCD1602分為背光和不帶背光兩種，基控制大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別， 1）LCD1602主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量:16×2個(gè)字符 芯片工作電壓:4.55.5V 工作電流:2.0mA(5.0V) 模塊最佳工作電壓:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W×H

14、)mm2）引腳功能說(shuō)明LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表1所示：表1：引腳接口說(shuō)明表編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫(xiě)選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳

15、：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄器。第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。1.2.3 時(shí)鐘芯片的選擇和介紹采用DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS1302芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高，

16、RAM作為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓2.5V5.5V范圍內(nèi)，2.5V時(shí)耗電小于300nA。1.DS1302 簡(jiǎn)介： DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小與31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá)2.55.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302的外部引腳分配如圖5所示。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)

17、某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄，因此廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中。2DS1302引腳排列:如下圖3圖3 DS1302的外部引腳分配引腳說(shuō)明：1）Vcc1：后備電源，VCC2：主電源在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc10.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。2）X1、X2：振蕩源，外接32.768kHz晶振。3）RST：復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯

18、，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(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc>2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。4）I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向）。5）SCLK為時(shí)鐘輸入端。3. DS1302的控制字節(jié) DS1302 的控制字如下圖4所示。圖4 DS1302控制字控制字節(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(jù)寫(xiě)入DS1302中

19、，位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);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(jìn)行寫(xiě)操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開(kāi)始輸出。 4.數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O) 在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開(kāi)始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。 5.DS1302的寄存器 DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其日歷、時(shí)間寄存器與控制字對(duì)照表見(jiàn)表2，內(nèi)部

20、主要寄存器分布表見(jiàn)表3。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫(xiě)除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類(lèi)：一類(lèi)是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作；另一類(lèi)為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫(xiě)所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫(xiě))、FFH(讀)。 表2 DS1302日歷、時(shí)鐘寄存器與控制字對(duì)照表寄存器名稱(chēng)765432101RAM/CKA4A3A2A1A0RD/W秒寄存器1

21、000000分寄存器1000001小時(shí)寄存器1000010日寄存器1000011月寄存器1000100星期寄存器1000101年寄存器1000110寫(xiě)保護(hù)寄存器1000111慢充電寄存器1001000時(shí)鐘突發(fā)寄存器1011111表3 DS14302內(nèi)部主要寄存器分布表寄存器名稱(chēng)命令字取值范圍各位內(nèi)容寫(xiě)讀76543210秒寄存器80H81H00-59CH10SECSEC分寄存器82H83H00-59010MINMIN小時(shí)寄存器84H85H01-12或00-2312/240AHRHR日期寄存器86H87H01-28,29,30,310010DATEDATE月份寄存器88H89H01-1200010

22、MMONTH周寄存器8AH8BH01-0700000DAY年份寄存器8CH8DH00-9910YEARYEAR1.3 電路設(shè)計(jì)最終方案決定綜上硬件的介紹所述，對(duì)此次作品的方案選定：采用AT89S51作為主控制系統(tǒng)；DS1302提供時(shí)鐘；LCD1602液晶作為顯示。第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1 電路設(shè)計(jì)框圖電路結(jié)構(gòu)概述：本電路系統(tǒng)共分為五部分構(gòu)成，分別為主控模塊、振蕩器、以及時(shí)鐘電路、顯示模塊、鍵盤(pán)掃描電路。其中，振蕩器為主控模塊提供工作的時(shí)序信號(hào)，時(shí)鐘電路提供時(shí)鐘信號(hào)，并有時(shí)間顯示模塊顯示出來(lái)，鍵盤(pán)掃描模塊則提供時(shí)間的校正與修改。電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖5。圖5電路設(shè)計(jì)框圖2.2 系統(tǒng)硬件概

23、述本電路是由AT89S51單片機(jī)為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；時(shí)鐘電路由DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31*8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。可產(chǎn)生年、月、日、周日、時(shí)、分、秒，具有使用壽命長(zhǎng)，精度高和低功耗等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能,本電路采用DS1302單字節(jié)傳送方式實(shí)現(xiàn)與主控機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳送；顯示部分由液晶LCD1602

24、構(gòu)成。2.3 主要單元電路的設(shè)計(jì)2.3.1 單片機(jī)主控模塊的設(shè)計(jì)1.單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)AT89S51單片機(jī)為40引腳雙列直插芯片,有四個(gè)I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51單片機(jī)共有4個(gè)8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一條I/O線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如下圖所示,18引腳和19引腳接時(shí)鐘電路,XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出，如圖6。圖6 單片機(jī)最小控制系統(tǒng)2單片機(jī)按鍵復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位系統(tǒng)如下圖7所示，第9引腳為復(fù)位輸入端,接上電容、電阻

25、及開(kāi)關(guān)后構(gòu)成按鍵電平復(fù)位電路。圖7 單片機(jī)按鍵復(fù)位系統(tǒng)2.3.2 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)1. DS1302的性能特性圖8示出DS1302的引腳排列圖，其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768KHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)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

26、存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電動(dòng)行時(shí)，在Vcc大于等于2.5V之前，RST必須保持低電平。中有在SCLK 為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平，I/O為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。SCLK始終是輸入端。圖8 時(shí)鐘電路DS1302接線圖2. DS1302數(shù)據(jù)操作原理DS1302在每次進(jìn)行讀、寫(xiě)程序前都必須初始化，先把SCLK端置“0”，接著把RST端置“1”，最后才給予SCLK脈沖。DS1302的控制字，此控制字的位7必須置

27、1，若為0則不能把對(duì)DS1302進(jìn)行讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。對(duì)于位6，若對(duì)程序進(jìn)行讀/寫(xiě)時(shí)RAM=1，對(duì)時(shí)間進(jìn)行讀/寫(xiě)時(shí)，CK=0。位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫(xiě)操作位，進(jìn)行讀操作時(shí)，該位為1；該位為0則表示進(jìn)行的是寫(xiě)操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開(kāi)始輸入/輸出的。DS1302的日歷、時(shí)間寄存器內(nèi)容：“CH”是時(shí)鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始運(yùn)行?！癢P”是寫(xiě)保護(hù)位，在任何的對(duì)時(shí)鐘和RAM的寫(xiě)操作之前，“WP”必須為0。當(dāng)“WP”為1時(shí)，寫(xiě)保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫(xiě)操作。2.3.3 顯示模塊的設(shè)計(jì)1.LCD1602液晶顯示顯示模塊由主控模

28、塊和LCD1602構(gòu)成，其硬件連接調(diào)試電路如圖9所示：圖9 LCD1602液晶顯示模塊電路2. LCD1602的一般初始化（復(fù)位）過(guò)程延時(shí)15mS寫(xiě)指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）延時(shí)5mS寫(xiě)指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）延時(shí)5mS寫(xiě)指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）以后每次寫(xiě)指令、讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)寫(xiě)指令38H：顯示模式設(shè)置寫(xiě)指令08H：顯示關(guān)閉寫(xiě)指令01H：顯示清屏寫(xiě)指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置寫(xiě)指令0CH：顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置2.3.4 按鍵模塊的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求需要選擇三個(gè)獨(dú)立按鍵分別為設(shè)置、加、減，按鍵模塊如圖10所示。圖10 按鍵模塊設(shè)計(jì)按鍵介紹：K1：功能鍵（設(shè)置鍵），本按鍵共有秒、分、時(shí)

29、、日、月、年、返回共7個(gè)功能循環(huán)，設(shè)置按鍵按動(dòng)一次，秒位置顯示光標(biāo)，每多按一次依次向下循環(huán)，到按動(dòng)7次時(shí)返回。K2：加鍵，當(dāng)光標(biāo)處于相應(yīng)位置時(shí)，此按鍵按動(dòng)一次，該光標(biāo)處的數(shù)值將增一，并且在相應(yīng)的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)循環(huán)。K3：減鍵，功能類(lèi)似加鍵，只是當(dāng)光標(biāo)處于相應(yīng)位置時(shí)，此按鍵按動(dòng)一次，該光標(biāo)處的數(shù)值將減一。 第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 主函數(shù)設(shè)計(jì)主程序流程圖在程序中，液晶寫(xiě)入有關(guān)函數(shù)會(huì)在DS1302的函數(shù)中調(diào)用，所以液晶程序要放在前面；當(dāng)時(shí)間顯示后方可設(shè)置，則鍵盤(pán)掃描子函數(shù)凡在DS1302的函數(shù)后面，具體流程圖如下圖11所示。 圖11 主程序流程圖主程序的具體實(shí)現(xiàn)主程序：/*主函數(shù)*/void ma

30、in()lcd_init(); /調(diào)用液晶屏初始化子函數(shù)ds1302_init(); /調(diào)用DS1302時(shí)鐘的初始化子函數(shù)init(); /調(diào)用定時(shí)計(jì)數(shù)器的設(shè)置子函數(shù)/led=0; /打開(kāi)LCD的背光電源 delay(80);while(1) /無(wú)限循環(huán)下面的語(yǔ)句：keyscan(); /調(diào)用鍵盤(pán)掃描子函數(shù) 3.2時(shí)鐘DS1302子函數(shù)DS1302初始化子函數(shù)：void ds1302_init() /1302芯片初始化子函數(shù)(2012-06-12,09:45:05)RST=0;SCLK=0;write_1302(0x8e,0x00); /允許寫(xiě)，禁止寫(xiě)保護(hù) /write_1302(0x80,0

31、x05); /向DS1302內(nèi)寫(xiě)秒寄存器80H寫(xiě)入初始秒數(shù)據(jù)05/write_1302(0x82,0x45); /向DS1302內(nèi)寫(xiě)分寄存器82H寫(xiě)入初始分?jǐn)?shù)據(jù)43/write_1302(0x84,0x09);/向DS1302內(nèi)寫(xiě)小時(shí)寄存器84H寫(xiě)入初始小時(shí)數(shù)據(jù)09/write_1302(0x86,0x012); /向DS1302內(nèi)寫(xiě)日期寄存器86H寫(xiě)入初始日期數(shù)據(jù)12/write_1302(0x88,0x06); /向DS1302內(nèi)寫(xiě)月份寄存器88H寫(xiě)入初始月份數(shù)據(jù)06write_1302(0x8c,0x12); /向DS1302內(nèi)寫(xiě)年份寄存器8cH寫(xiě)入初始年份數(shù)據(jù)12write_1302(

32、0x8e,0x80); /打開(kāi)寫(xiě)保護(hù)3.3液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)液晶初始化子程序1.液晶初始化程序流程圖在液晶顯示子函數(shù)中，首先應(yīng)對(duì)LCD1602進(jìn)行初始化設(shè)置，然后再對(duì)顯示數(shù)據(jù)的位置進(jìn)行設(shè)置；在需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，還要設(shè)置光標(biāo)的顯示位置，其流程圖如下圖，圖12 液晶初始化程序流程圖2.液晶初始化具體函數(shù)如下：/*液晶初始化函數(shù)*/lcd_init()write_1602com(0x38);/設(shè)置液晶工作模式write_1602com(0x0c);/開(kāi)顯示不顯示光標(biāo)write_1602com(0x06);/整屏不移動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移write_1602com(0x01);/清顯示write_16

33、02com(yh+1);/日歷顯示固定符號(hào)從第一行第1個(gè)位置之后開(kāi)始顯示for(a=0;a<10;a+)write_1602dat(tab1a);/向液晶屏寫(xiě)日歷顯示的固定符號(hào)部分delay(3);write_1602com(er+2);/時(shí)間顯示固定符號(hào)寫(xiě)入位置，從第2個(gè)位置后開(kāi)始顯示for(a=0;a<8;a+)write_1602dat(tab2a);/寫(xiě)顯示時(shí)間固定符號(hào)，兩個(gè)冒號(hào)/delay(3);液晶寫(xiě)入子程序1液晶寫(xiě)入子函數(shù)流程圖，如圖13所示。圖13 液晶寫(xiě)入子函數(shù)流程圖2.具體程序?qū)崿F(xiàn)/*液晶寫(xiě)入指令函數(shù)與寫(xiě)入數(shù)據(jù)函數(shù)，以后可調(diào)用*/write_1602com(uc

34、har com)/*液晶寫(xiě)入指令函數(shù)*rs=0;/數(shù)據(jù)/指令選擇置為指令rw=0; /讀寫(xiě)選擇置為寫(xiě)P1=com;/送入數(shù)據(jù)delay(1);en=1;/拉高使能端，為制造有效的下降沿做準(zhǔn)備delay(1);en=0;/en由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令write_1602dat(uchar dat)/*液晶寫(xiě)入數(shù)據(jù)函數(shù)*rs=1;/數(shù)據(jù)/指令選擇置為數(shù)據(jù)rw=0; /讀寫(xiě)選擇置為寫(xiě)P1=dat;/送入數(shù)據(jù)delay(1);en=1; /en置高電平，為制造下降沿做準(zhǔn)備delay(1);en=0; /en由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令3.4按鍵掃描子程序調(diào)整時(shí)間用3個(gè)調(diào)整按鈕，1個(gè)作為

35、功能控制用，另外2個(gè)分別作為加調(diào)整，減調(diào)整。時(shí)間調(diào)整程序流程圖如圖-B所示：圖-B 時(shí)間調(diào)整程序流程圖第4章 軟件測(cè)試與硬件仿真4.1軟件測(cè)試在開(kāi)發(fā)軟件Keil中，建立新工程，根據(jù)設(shè)計(jì)的相應(yīng)模塊電路接線圖編寫(xiě)調(diào)用子函數(shù)，并且編寫(xiě)主程序，編譯、運(yùn)行，根據(jù)編譯結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)修改，最終得到符合系統(tǒng)要求的程序代碼，并產(chǎn)生“HEX文件”。系統(tǒng)源程序代碼見(jiàn)附錄三。4.2硬件仿真在Proteus 軟件中將設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊電路連接好，檢查接線無(wú)誤后，將軟件測(cè)試產(chǎn)生的“HEX文件”燒錄到AT89S51中，進(jìn)行仿真測(cè)試，根據(jù)結(jié)果修改相應(yīng)電路。系統(tǒng)電路圖見(jiàn)附錄一，Proteus仿真圖見(jiàn)附錄二。附 錄附錄一：系統(tǒng)電路圖：

36、附錄二：Proteus仿真圖附錄三：電子日歷時(shí)鐘源程序：#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar a,miao,shi,fen,ri,yue,nian,flag,key1n,temp;#define yh 0x80 /LCD第一行的初始位置,因?yàn)長(zhǎng)CD1602字符地址首位D7恒定為1（100000000=80）#define er 0x80+0x40 /LCD第二行初始位置（因?yàn)榈诙械谝粋€(gè)字符位置地址是0x40）/液晶屏的與C51之間的引腳連接定義（顯示數(shù)據(jù)線接C51的P0

37、口）sbit rs=P35;sbit en=P37;sbit rw=P36; /如果硬件上rw接地，就不用寫(xiě)這句和后面的rw=0了/DS1302時(shí)鐘芯片與C51之間的引腳連接定義sbit IO=P22;sbit SCLK=P21;sbit RST=P20;sbit ACC0=ACC0;sbit ACC7=ACC7;/校時(shí)按鍵與C51的引腳連接定義sbit key1=P25; /設(shè)置鍵sbit key2=P26; /加鍵sbit key3=P27; /減鍵/*/uchar code tab1="20 - - " /年顯示的固定字符uchar code tab2="

38、: : "/時(shí)間顯示的固定字符void delay(uint xms)/延時(shí)函數(shù)，有參函數(shù)uint x,y;for(x=xms;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-);/*液晶寫(xiě)入指令函數(shù)與寫(xiě)入數(shù)據(jù)函數(shù)，以后可調(diào)用*/*液晶寫(xiě)入有關(guān)函數(shù)會(huì)在DS1302的函數(shù)中調(diào)用，所以液晶程序要放在前面*/write_1602com(uchar com)/*液晶寫(xiě)入指令函數(shù)*rs=0;/數(shù)據(jù)/指令選擇置為指令rw=0; /讀寫(xiě)選擇置為寫(xiě)P1=com;/送入數(shù)據(jù)delay(1);en=1;/拉高使能端，為制造有效的下降沿做準(zhǔn)備delay(1);en=0;/en由高變低，產(chǎn)生下降

39、沿，液晶執(zhí)行命令write_1602dat(uchar dat)/*液晶寫(xiě)入數(shù)據(jù)函數(shù)*rs=1;/數(shù)據(jù)/指令選擇置為數(shù)據(jù)rw=0; /讀寫(xiě)選擇置為寫(xiě)P1=dat;/送入數(shù)據(jù)delay(1);en=1; /en置高電平，為制造下降沿做準(zhǔn)備delay(1);en=0; /en由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令lcd_init()/*液晶初始化函數(shù)*write_1602com(0x38);/設(shè)置液晶工作模式，意思：16*2行顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)write_1602com(0x0c);/開(kāi)顯示不顯示光標(biāo)write_1602com(0x06);/整屏不移動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移write_1602com(

40、0x01);/清顯示write_1602com(yh+1);/日歷顯示固定符號(hào)從第一行第1個(gè)位置之后開(kāi)始顯示for(a=0;a<10;a+)write_1602dat(tab1a);/向液晶屏寫(xiě)日歷顯示的固定符號(hào)部分delay(3);write_1602com(er+2);/時(shí)間顯示固定符號(hào)寫(xiě)入位置，從第2個(gè)位置后開(kāi)始顯示for(a=0;a<8;a+)write_1602dat(tab2a);/寫(xiě)顯示時(shí)間固定符號(hào)，兩個(gè)冒號(hào)/delay(3);/*over*/*DS1302有關(guān)子函數(shù)*/void write_byte(uchar dat)/寫(xiě)一個(gè)字節(jié)ACC=dat;RST=1;for

41、(a=8;a>0;a-)IO=ACC0;SCLK=0;SCLK=1;ACC=ACC>>1;uchar read_byte()/讀一個(gè)字節(jié)RST=1;for(a=8;a>0;a-)ACC7=IO;SCLK=1;SCLK=0;ACC=ACC>>1;return (ACC);void write_1302(uchar add,uchar dat)/向1302芯片寫(xiě)函數(shù)，指定寫(xiě)入地址，數(shù)據(jù)RST=0;SCLK=0;RST=1;write_byte(add);write_byte(dat);SCLK=1;RST=0;uchar read_1302(uchar add)

42、/從1302讀數(shù)據(jù)函數(shù)，指定讀取數(shù)據(jù)來(lái)源地址uchar temp;RST=0;SCLK=0;RST=1;write_byte(add);temp=read_byte();SCLK=1;RST=0;return(temp);uchar BCD_Decimal(uchar bcd)/BCD碼轉(zhuǎn)十進(jìn)制函數(shù)，輸入BCD，返回十進(jìn)制 uchar Decimal; Decimal=bcd>>4; return(Decimal=Decimal*10+(bcd&=0x0F);void ds1302_init() /1302芯片初始化子函數(shù)(2012-06-12,09:45:05)RST=0

43、;SCLK=0;write_1302(0x8e,0x00); /允許寫(xiě)，禁止寫(xiě)保護(hù) /write_1302(0x80,0x05); /向DS1302內(nèi)寫(xiě)秒寄存器80H寫(xiě)入初始秒數(shù)據(jù)05/write_1302(0x82,0x45); /向DS1302內(nèi)寫(xiě)分寄存器82H寫(xiě)入初始分?jǐn)?shù)據(jù)43/write_1302(0x84,0x09); /向DS1302內(nèi)寫(xiě)小時(shí)寄存器84H寫(xiě)入初始小時(shí)數(shù)據(jù)09/write_1302(0x86,0x012); /向DS1302內(nèi)寫(xiě)日期寄存器86H寫(xiě)入初始日期數(shù)據(jù)12/write_1302(0x88,0x06); /向DS1302內(nèi)寫(xiě)月份寄存器88H寫(xiě)入初始月份數(shù)據(jù)06w

44、rite_1302(0x8c,0x12); /向DS1302內(nèi)寫(xiě)年份寄存器8cH寫(xiě)入初始年份數(shù)據(jù)12write_1302(0x8e,0x80); /打開(kāi)寫(xiě)保護(hù)/時(shí)分秒顯示子函數(shù)void write_sfm(uchar add,uchar dat)/向LCD寫(xiě)時(shí)分秒,有顯示位置加、顯示數(shù)據(jù)，兩個(gè)參數(shù)uchar gw,sw;gw=dat%10;/取得個(gè)位數(shù)字sw=dat/10;/取得十位數(shù)字write_1602com(er+add);/er是頭文件規(guī)定的值0x80+0x40write_1602dat(0x30+sw);/數(shù)字+30得到該數(shù)字的LCD1602顯示碼write_1602dat(0x30

45、+gw);/數(shù)字+30得到該數(shù)字的LCD1602顯示碼/-/年月日顯示子函數(shù)void write_nyr(uchar add,uchar dat)/向LCD寫(xiě)年月日，有顯示位置數(shù)、顯示數(shù)據(jù)，兩個(gè)參數(shù)uchar gw,sw;gw=dat%10;/取得個(gè)位數(shù)字sw=dat/10;/取得十位數(shù)字write_1602com(yh+add);/設(shè)定顯示位置為第一個(gè)位置+addwrite_1602dat(0x30+sw);/數(shù)字+30得到該數(shù)字的LCD1602顯示碼write_1602dat(0x30+gw);/數(shù)字+30得到該數(shù)字的LCD1602顯示碼/*鍵盤(pán)掃描有關(guān)函數(shù)*void keyscan()i

46、f(key1=0)/-key1為功能鍵（設(shè)置鍵）-delay(9);/延時(shí)，用于消抖動(dòng)if(key1=0)/延時(shí)后再次確認(rèn)按鍵按下 delay(20);while(!key1);key1n+;if(key1n=9)key1n=1;/設(shè)置按鍵共有秒、分、時(shí)、日、月、年、返回，7個(gè)功能循環(huán)switch(key1n)case 1: TR0=0;/關(guān)閉定時(shí)器/TR1=0;write_1602com(er+0x09);/設(shè)置按鍵按動(dòng)一次，秒位置顯示光標(biāo) write_1602com(0x0f);/設(shè)置光標(biāo)為閃爍 temp=(miao)/10*16+(miao)%10;/秒數(shù)據(jù)寫(xiě)入DS1302 write_

47、1302(0x8e,0x00); write_1302(0x80,0x80|temp);/miao write_1302(0x8e,0x80); break;case 2: write_1602com(er+6);/按2次fen位置顯示光標(biāo) write_1602com(0x0f);break;case 3: write_1602com(er+3);/按動(dòng)3次，shi write_1602com(0x0f);break;case 4: write_1602com(yh+0x0a);/按動(dòng)4次，ribreak;case 5: write_1602com(yh+0x07);/按動(dòng)5次，yuebrea

48、k;case 6: write_1602com(yh+0x04);/按動(dòng)6次，nianbreak;case 7: write_1602com(0x0c);/按動(dòng)到第7次，設(shè)置光標(biāo)不閃爍TR0=1;/打開(kāi)定時(shí)器 temp=(miao)/10*16+(miao)%10; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x80,0x00|temp);/miao數(shù)據(jù)寫(xiě)入DS1302 write_1302(0x8e,0x80); break;/-加鍵key2-if(key1n!=0)/當(dāng)key1按下以下。再按以下鍵才有效（按鍵次數(shù)不等于零）if(key2=0) /上調(diào)鍵delay(

49、10);if(key2=0) delay(20);while(!key2);switch(key1n)case 1:miao+;/設(shè)置鍵按動(dòng)1次，調(diào)秒if(miao=60) miao=0;/秒超過(guò)59，再加1，就歸零write_sfm(0x08,miao);/令LCD在正確位置顯示"加"設(shè)定好的秒數(shù)temp=(miao)/10*16+(miao)%10;/十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成DS1302要求的DCB碼 write_1302(0x8e,0x00); /允許寫(xiě)，禁止寫(xiě)保護(hù) write_1302(0x80,temp); /向DS1302內(nèi)寫(xiě)秒寄存器寫(xiě)入調(diào)整后的秒數(shù)據(jù)BCD碼 write_1302(0x8e,0x80); /打開(kāi)寫(xiě)保護(hù)write_1602com(er+0