基于AT89C51單片機的多功能電子萬年歷的設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計(論文)基于at89c51單片機的多功能電子萬年歷的設(shè)計at89c51 scm-based elctronic design calendar摘要本文介紹了基于at89c51單片機的多功能電子萬年歷的硬件結(jié)構(gòu)和軟硬件設(shè)計方法。系統(tǒng)以at89c51單片機為控制器，以串行時鐘日歷芯片ds1302記錄日歷和時間，它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償?shù)榷喾N功能。萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以在led上同時顯示年、月、日、周日、時、分、秒，還具有時間校準等功能。此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點，具有廣闊的市場前景。關(guān)鍵字at89c51；電子

2、萬年歷； ds1302i目 錄1 緒論11.1課題研究的背景11.2課題的研究目的與意義11.3課題解決的主要內(nèi)容12 系統(tǒng)的總體設(shè)計22.1系統(tǒng)方案的構(gòu)想與確定22.2 器件的選用22.2.1單片機的選擇23 系統(tǒng)硬件的設(shè)計43.1系統(tǒng)硬件電路設(shè)計43.1.1系統(tǒng)硬件框圖43.1.2 at89c51單片機43.1.3 8位移位寄存器74ls164（串行輸入，并行輸出）83.1.4 ds1302114 系統(tǒng)的軟件設(shè)計144.1 主程序144.2 從1302讀取日期和時間程序155 proteus使用165.1編程環(huán)境proteus165.2用proteus isis對電子萬年歷的硬件電路設(shè)計1

3、65.3用proteus isis進行電子萬年歷的仿真測試20結(jié)論23致謝24參考文獻25附錄26附錄126371 緒論1.1 課題研究的背景隨著科技的快速發(fā)展，時間的流逝,從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀錄。它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償?shù)榷喾N功能，而且ds1302的使用壽命長，誤差小。對于數(shù)字電子萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時顯示年、月、日、時、分、秒和溫度等信息，還具有時間校準等功能。該電路采用at89c51單片機作為核心，功耗小，能在3v的低壓工作，電壓可選用35v電壓供電。此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸

4、多優(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。1.2課題的研究目的與意義二十一世紀是數(shù)字化技術(shù)高速發(fā)展的時代，而單片機在數(shù)字化高速發(fā)展的時代扮演著極為重要的角色。電子萬年歷的開發(fā)與研究在信息化時代的今天亦是當務(wù)之急，因為它應用在學校、機關(guān)、企業(yè)、部隊等單位禮堂、訓練場地、教學室、公共場地等場合，可以說遍及人們生活的每一個角落。所以說電子萬年歷的開發(fā)是國家之所需，社會之所需，人民之所需。由于社會對信息交換不斷提高的要求及高新技術(shù)的逐步發(fā)展，促使電子萬年歷發(fā)展并且投入市場得到廣泛應用。1.3課題解決的主要內(nèi)容本課題所研究的電子萬年歷是單片機控制技術(shù)的一個具體應用，主要研究內(nèi)容包括以下幾個

5、方面：（1）選用電子萬年歷芯片時，應重點考慮功能實在、使用方便、單片存儲、低功耗、抗斷電的器件。（2）根據(jù)選用的電子萬年歷芯片設(shè)計外圍電路和單片機的接口電路。（3）在硬件設(shè)計時，結(jié)構(gòu)要盡量簡單實用、易于實現(xiàn)，使系統(tǒng)電路盡量簡單。（4）根據(jù)硬件電路圖，在開發(fā)板上完成器件的焊接。（5）根據(jù)設(shè)計的硬件電路，編寫控制at89c51芯片的單片機程序。（6）通過編程、編譯、調(diào)試，把程序下載到單片機上運行，并實現(xiàn)本設(shè)計的功能。（7）在硬件電路和軟件程序設(shè)計時，主要考慮提高人機界面的友好性，方便用戶操作等因素。（8）軟件設(shè)計時必須要有完善的思路，要做到程序簡單，調(diào)試方便。2 系統(tǒng)的總體設(shè)計單片機電子萬年歷的制

6、作有多種方法，可供選擇的器件和運用的技術(shù)也有很多種。所以，系統(tǒng)的總體設(shè)計方案應在滿足系統(tǒng)功能的前提下，充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境，所選的結(jié)構(gòu)要簡單使用、易于實現(xiàn)，器件的選用著眼于合適的參數(shù)、穩(wěn)定的性能、較低的功耗以及低廉的成本。2.1系統(tǒng)方案的構(gòu)想與確定系統(tǒng)的功能往往決定了系統(tǒng)采用的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過成本，性能，功耗等多方面的考慮決定用三個8位74ls164串行接口外接led顯示器，respack-8對單片機at89c51進行供電，時間芯片ds1302連接單片機at89c51。從而實現(xiàn)電子萬年歷的功能。2.2 器件的選用單片機at89c51電容respack-8三個74ls164串行接口傳感器ds1302

7、2.2.1單片機的選擇單片機自70年代問世以來以微處理器（mpu）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導，用廣泛的應用領(lǐng)域拉動得到蓬勃發(fā)展，單片機功能正日漸完善。單片機的應用，使許多領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動化程度大大提高，可以說當今世界正在經(jīng)受一場以單片機技術(shù)為標志的新技術(shù)革命浪潮的沖擊。主要單片機類型如下：(1)mcs-51系列單片機mcs-51系列單片機主要是指intel公司生產(chǎn)的以51位內(nèi)核的單片機芯片，具有8位cpu、4k字節(jié)rom、128字節(jié)ram、可擴展外部64k字節(jié)ram和rom、2個16位的定時器/計數(shù)器、4個8位并行i/o口、1個全雙工串行i/o口、21字節(jié)的專用寄存器、5個中斷

8、源、片內(nèi)自帶振蕩器、片內(nèi)單總線等功能部件。（2）at89c51單片機at89c51單片機的主要特性如下：l 與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容l 4k字節(jié)的在線編程flash存儲器，1000次擦寫周期l 4.05.5v的工作電壓范圍l 全靜態(tài)工作模式：033mhzl 三級程序存儲器鎖l 1288字節(jié)內(nèi)部ram l 32個可編程i/o口線l 2個16位定時/計數(shù)器l 6個中斷源l 全雙工串行uart通道l 低功耗空閑和掉電模式l 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)l 看門狗（wdt）及雙數(shù)據(jù)指針l 掉電標識和快速編程特性l 具有掉電狀態(tài)下的中斷恢復功能l 靈活的在系統(tǒng)編程（isp字節(jié)或頁寫模式）由于at8

9、9c51單片機片內(nèi)有4k字節(jié)的在線編程flash存儲器，可以擦寫1000次，具有掉電模式，而且具有掉電狀態(tài)下的中斷恢復功能，對設(shè)計開發(fā)非常實用。所以選用at89c51單片機作為電子萬年歷芯片的控制單片機。3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計根據(jù)上述所確定的系統(tǒng)方案構(gòu)想，下面進行系統(tǒng)硬件電路的具體設(shè)計，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。3.1系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1.1系統(tǒng)硬件框圖系統(tǒng)硬件框圖如圖3-1時鐘芯片ds1302串口at89c51p2口led顯示器驅(qū)動電路圖3-1 系統(tǒng)硬件框圖3.1.2 at89s51單片機本系統(tǒng)采用的是美國atmel公司生產(chǎn)的at89c51單片機，首先我們來熟悉一下at89c51單片機的外部

10、引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。1.單片機的引腳功能at89c51單片機有40個引腳。l vcc：電源電壓+5vl gnd：接地l p0口：p0口是一組8位漏極開路型雙向i/o口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅(qū)動8個ttl邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線服用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，p0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時要求外接上拉電阻。l p1口：p1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o，p1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對端

11、口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 flash 編程和程序校驗期間，p1接收低8位地址。l p2口：p2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o，p2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行movxdptr指令）時，p2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器

12、（movx ri指令）時，p2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中p2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。flash 編程和程序校驗期間，p2亦接收低高位地址和其他控制信號。l p3口：p3口是一組帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o，p3的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對p3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流。p3口除了作為一般的i/o口線外，更重要的用途是它的第二功能，見表3-1所示：p3口還接收一些用于flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。表3-1 p3口的第二功能圖端口引腳

13、第二功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2int0（外中斷0）p3.3int1（外中斷1）p3.4t0（定時/計時器0外部輸入）p3.5t1（定時/計時器1外部輸入）p3.6wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）l rst：復位輸入。當振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。wdt溢出將使引腳輸出高電平，設(shè)置sfr auxr的disrt0（地址8eh）可打開或關(guān)閉該功能。disrt0位缺省為reset輸出高電平打開狀態(tài)。l ale/prog：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址鎖存器允許）輸出脈沖用于

14、鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ale仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。對flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。如有必要，可通過多特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置，可禁止ale操作。該位置后，只有一條movx和movc指令ale才會被激活。另外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設(shè)置ale無效。l psen：程序存儲允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當at89c51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器

15、周期兩次psen有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的psen信號。l ea/vpp：外部訪問允許。欲使cpu僅訪問外部程序存儲器（地址為0000hffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位lb1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。flash存儲器編程時，該引腳加上+12v的變成電壓vpp.l xtal1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。l xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。at89c51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.at89c51單片機與mcs-51完全兼容 l 看門狗（wdt

16、）：wdt是一種需要軟件控制的復位方式。wdt 由13位計數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門狗定時器復位存儲器（wdtrst）構(gòu)成。wdt 在默認情況下無法工作；為了激活wdt，用戶必須往wdtrst 寄存器（地址：0a6h）中依次寫入01eh 和0e1h。當wdt激活后，晶振工作，wdt在每個機器周期都會增加。wdt計時周期依賴于外部時鐘頻率。除了復位（硬件復位或wdt溢出復位），沒有辦法停止wdt工作。當wdt溢出，它將驅(qū)動rsr引腳輸出一個高電平。l 可編程串口（uart）在at89c51中，uart 的操作與at89c51 和at89c52 一樣。at89c51系列單片機的串行通信口可以工作

17、于同步和異步通信方式。當工作于異步方式時，它具有全雙工的操作功能，也就是說，它可以同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。串行口內(nèi)的接收器采用的是雙緩沖結(jié)構(gòu)，能夠在接收到的第一個字節(jié)從接收寄存器讀走之前就開始接收第二個字節(jié)（當然，如果第二個字節(jié)接收完畢，而第一個字節(jié)仍然沒有被讀走，那將會丟掉一個字節(jié)）。串行口的發(fā)送和接收操作都是通過特殊功能寄存器中的數(shù)據(jù)緩沖寄存器sbuf進行的，但在sbuf的內(nèi)部，接收寄存器和發(fā)送寄存器在物理結(jié)構(gòu)上是完全獨立的。如果將數(shù)據(jù)寫入sbuf，數(shù)據(jù)會被送入發(fā)送寄存器準備發(fā)送。如果執(zhí)行sbuf指令，則讀出的數(shù)據(jù)一定來自接收緩存器。因此，cpu對sbuf的讀寫，實際上是分別訪問2個不同

18、的寄存器。這2個寄存器的功能決不能混淆。l 振蕩電路：at89c51系列單片機的內(nèi)部振蕩器，由一個單極反相器組成。xtal1反相器的輸入，xtal2為反相器的輸出?？梢岳盟鼉?nèi)部的振蕩器產(chǎn)生時鐘，只要xtal1和xtal2引腳上一個晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成一個完整的振蕩信號發(fā)生器，此方式稱為內(nèi)部方式。另一種方式由外部時鐘源提供一個時鐘信號到xtal1端輸入，而xtal2端浮空。在組成一個單片機應用系統(tǒng)時，多數(shù)采用這種方式，這種方式結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠性高。在電路中，對電容c1和c2的值要求不是很嚴格，如果使用高質(zhì)的晶振，則不管頻率為多少，c1、c2通常都選擇30pf。l 定時/

19、計數(shù)器：at89c51單片機內(nèi)含有2個16位的定時器/計數(shù)器。當用于定時器方式時，定時器的輸入來自內(nèi)部時鐘發(fā)生電路，每過一個機器周期，定時器加1，而一個機器周期包含有12個振蕩周期，所以，定時器的技術(shù)頻率為晶振頻率的1/12，而計數(shù)頻率最高為晶振頻率的1/24。為了實現(xiàn)定時和計數(shù)功能，定時器中含有3種基本的寄存器：控制寄存器、方式寄存器和定時器/計數(shù)器?？刂萍拇嫫魇且粋€8位的寄存器，用于控制定時器的工作狀態(tài)，方式寄存器是一個8位的寄存器，用于確定定時器的工作方式，定時器/計數(shù)器是16位的計數(shù)器，分為高字節(jié)和低字節(jié)兩部分。l ram：高于7fh內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的地址是8位的，也就是說其地址空間只有

20、256字節(jié)，但內(nèi)部ram的尋址方式實際上可提供384字節(jié)。的直接地址訪問同一個存儲空間，高于7fh的間接地址訪問另一個存儲空間。這樣，雖然高128字節(jié)區(qū)分與專用寄器 ，即特殊功能寄存器區(qū)的地址是重合的，但實際上它們是分開的。究竟訪問哪一區(qū)，存是通過不同的尋址方式加以區(qū)分的。l sfr：sfr是具有特殊功能的所有寄存器的集合，共含有22個不同寄存器，它們的地址分配在80hffh中。雖然如此，不是所有的單元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的單元，其內(nèi)容是不確定的。如對這些單元進行讀操作，得到的是一些隨機數(shù)，而寫入則無效，所以在編程時不應該將數(shù)據(jù)寫入這些未確定的地址單元中，特殊功能寄存器主要有累加器

21、acc、b寄存器、程序狀態(tài)字寄存器psw、堆棧指針sp、數(shù)據(jù)指針dptr、i/o端口、串行口數(shù)據(jù)緩沖器sbuf、定時器寄存器、捕捉寄存器、控制寄存器。l 中斷系統(tǒng)：at89c51單片機有6個中斷源，中斷系統(tǒng)主要由中斷允許寄存器ie、中斷優(yōu)先級寄存器ip、優(yōu)先級結(jié)構(gòu)和一些邏輯門組成。ie寄存器用于允許或禁止中斷；ip寄存器用于確定中斷源的優(yōu)先級別；優(yōu)先級結(jié)構(gòu)用于執(zhí)行中斷源的優(yōu)先排序；有關(guān)邏輯門用于輸入中斷請求信號。在整個中斷響應過程中cpu所執(zhí)行的操作步驟如下：（1）完成當前指令的操作（2）將pc內(nèi)容壓入堆棧（3）保存當前的中斷狀態(tài)（4）阻止同級的中斷請求（5）將中斷程序入口地址送pc寄存器（6

22、）執(zhí)行中斷服務(wù)程序（7）返回3.1.3 8位移位寄存器74ls164（串行輸入，并行輸出）74ls164為8位移位寄存器,其主要電特性的典型值如表3-2：表3-2 74ls164主要電特性典型值型號fmpn54/7416436mhz185mw54/74ls16436 mhz80mw當清除端（clear）為低電平時，輸出端（qaqh）均為低電平。串行數(shù)據(jù)輸入端（a，b）可控制數(shù)據(jù)。當a、b任意一個為低電平時停止新數(shù)據(jù)輸入，在時鐘端（clock）脈沖上升沿作用下q0為低電平。當有一個為高電平，則另一個就允許輸入數(shù)據(jù)，并在clock上升沿作用q0的狀態(tài)。引出端符號clock 時鐘輸入端clear 同

23、步清除輸入端（低電平有效）a，b 串行數(shù)據(jù)輸入端qaqh 輸出端邏輯及封裝圖，如3-2，3-3 圖3-2 邏輯圖 圖3-3 封裝圖極限值電源電壓7v輸入電壓5.5v工作環(huán)境溫度54164-5512574164-070儲存溫度-65150表3-3真值表 h高電平l低電平x任意電平低到高電平跳變qa0,qb0,qh0規(guī)定的穩(wěn)態(tài)條件建立前的電平qan,qgn時鐘最近的前的電平時序圖如下3-4 圖3-4 時序圖推薦工作條件如表3-4:表3-4推薦工作條件 靜態(tài)特性（ta為工作環(huán)境溫度范圍）如表3-5表3-5工作環(huán)境溫度范圍 1:測試條件中的“最小”和“最大”用推薦工作條件中的相應值。動態(tài)特性(ta=2

24、5)如表3-6表3-6動態(tài)特性 2:fmax最大時鐘頻率。tplh輸出由低電平到高電平傳輸延遲時間tphl輸出由高電平到低電平傳輸延遲時間3.1.4 ds1302 現(xiàn)在流行的串行時鐘電路很多，如ds1302、 ds1307、pcf8485等。這些電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。本文介紹的實時時鐘電路ds1302是dallas公司的一種具有涓細電流充電能力的電路，主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768khz晶振。 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

25、、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5v5.5v。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(jù)。ds1302內(nèi)部有一個318的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的ram寄存器。ds1302是ds1202的升級產(chǎn)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。 ds1302的引腳排列,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vcc10.2v時，vcc2給ds1302供電

26、。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(qū)動置高電平來啟動所有的數(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rst為高電平時，所有的數(shù)據(jù)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(jù)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(jù)輸入輸出端(雙向)，

27、后面有詳細說明。sclk始終是輸入端。 ds1302 的控制字節(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)寫入ds1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(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(jù)被寫入ds1902，數(shù)據(jù)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(jù)，讀出數(shù)據(jù)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

28、關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為bcd碼形式,其日歷、時間寄存器及其控制字見表1。 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(guān)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(nèi)容。 ds1302與ram相關(guān)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c0hfdh，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)。 ds1302與cpu的連接需要三條線，即sclk(7)、i/o(6)、rst(5

29、)。ds1902與89c2051的連接圖，其中，時鐘的顯示用led。 ds1302與cpu的連接，實際上，在調(diào)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。 led還可以換成lcd，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的10位多功能8段液晶顯示模塊lcm101，內(nèi)含看門狗(wdt)/時鐘發(fā)生器及兩種頻率的蜂鳴器驅(qū)動電路，并有內(nèi)置顯示ram，可顯示任意字段筆劃，具有34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

30、)，省電模式時小于1a，工作電壓為2.4v3.3v，顯示清晰。ds1302的實時時間流程。根據(jù)流程框圖，不難采集實時時間。下面對ds1302的基本操作進行編程： 根據(jù)本人在調(diào)試中遇到的問題，特作如下說明： ds1302 與微處理器進行數(shù)據(jù)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(jù)，d6=1，指定ram數(shù)據(jù)；d5d1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(jù)傳送時，ds1302必

31、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(jié)束之后，在下2個sclk周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個sclk周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。 ds1302與ram相關(guān)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c0hfdh，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ds1302在主電源掉電后的耗電很小，但是，如果要長時間保證時鐘正常，最好選用小型充電電池?？梢杂美鲜诫娔X主板上的3.6v充

32、電電池。如果斷電時間較短(幾小時或幾天)時，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。100 f就可以保證1小時的正常走時。ds1302在第一次加電后，必須進行初始化操作。初始化后就可以按正常方法調(diào)整時間。 ds1302 存在時鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時鐘混亂等缺點。ds1302可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果的分析及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找具有重要意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時采樣或定時采樣，沒有具體的時間記錄，因此，只能記錄數(shù)據(jù)而無法準確記錄其出現(xiàn)的時間；若采用單片機計時，一方面需要采用計

33、數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費單片機的資源，而且，某些測控系統(tǒng)可能不允許。但是，如果在系統(tǒng)中采用時鐘芯片ds1302，則能很好地解決這個問題。4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計電子萬年歷的功能是在程序控制下實現(xiàn)的。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法與硬件設(shè)計相對應，按整體功能分成多個不同的程序模塊，分別進行設(shè)計、編程和調(diào)試，最后通過主程序?qū)⒏鞒绦蚰K連接起來。這樣有利于程序修改和調(diào)試，增強了程序的可移植性。4.1 主程序主程序如圖4-1所示： 開始讀年、月、日送第一塊led顯示讀星期、閏、年、日送第二塊led顯示讀時、分、秒送第三塊led顯示返回圖4-1 主程序圖4.2 從1302讀取日期和時間

34、程序系統(tǒng)初始化開 始需要調(diào)整時間嗎？讀1302日期和時間調(diào)整時間和日期yn圖4-2 從1302讀取程序5 proteus使用5.1編程環(huán)境proteusproteus軟件是由英國labcenter electronics 公司開發(fā)的eda工具軟件，由isis和ares兩個軟件構(gòu)成，其中isis是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件，ares是一款高級的布線編輯軟件，它集成了高級原理布線圖、混合模式spice電路仿真、pcb設(shè)計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設(shè)計。5.2用proteus isis對電子萬年歷的硬件電路設(shè)計通過proteus isis軟件的vsm（虛擬仿真技術(shù)），用戶可以對模擬電路、數(shù)

35、字電路、模數(shù)混合電路，以及基于微控制器的系統(tǒng)連同所有外圍接口電子元器件一起仿真。用proteus isis設(shè)計硬件電路的過程 選擇設(shè)計圖紙的到小根據(jù)設(shè)計所使用到元器件的多少，選擇合適大小的設(shè)計圖紙，操作是單擊菜單欄上的systemset sheet size ，然后彈出如圖5-1所示的對話框，從中選擇合適大小的圖紙，也可以選擇user進行圖紙的自定義設(shè)置。在設(shè)計過程中也可以通過此方法調(diào)整圖紙的大小。圖 5-1 選取仿真所需的元器件 選取元器件的方式是，單擊如圖5-2所示的按鈕“p”。會彈出如圖5-3所示的窗口。圖 5-2圖 5-3從此窗口的左上角的“keywords”中輸入電子萬年歷設(shè)計用到的

36、器件，如輸入“at89c51”，在中間會列出帶有輸入關(guān)鍵字的元器件，選擇合適的元器件并雙擊它，則已經(jīng)選擇好了該元器件。然后再在“keywords”中輸入其他所需的元器件，用同樣的方法進行操作。最后選擇好所有的元器件如圖5-4所示。圖 5-4 所用器件其中74ls174表示三個串行接口，at89c51代表單片機會，ds1302代表時鐘芯片，respack-8代表八排電阻。 把元器件放到圖紙的合適位置，進行布線單擊如圖5-4所示的元器件at89c51，再在右邊圖紙上單擊，就把元器件放入到了圖紙上。再用同樣的方法把ds1302放入到圖紙的合適位置。如果元器件放置錯誤，這可通過兩次右擊刪除所放置的元器

37、件，如果位置放得不理想，可以先右擊該器件，然后按住左鍵進行移動。在布線之前，如果覺得元器件的引腳的方向不好布線，則可以通過單擊這四個按鈕進行調(diào)整，這四按鈕的意思分別是：順時針旋轉(zhuǎn)90，逆時針旋轉(zhuǎn)90，沿y軸對稱，沿x軸對稱。通過這樣的調(diào)整，可以使整個布局合理一些。接著進行布線，由于proteus isis有自動布線的功能，比如要把at89c51的p2口連到74ls164的out8口，只要先在p2引腳上單擊一下，再在out8引腳上單擊，則isis自動將兩個引腳連上線。圖 5-5 at89c51與ds1302的連接isis還提供了網(wǎng)絡(luò)布線，即不使用線連接也可以把兩個引腳虛擬的連接了起來。具體操作是

38、：單擊要連線的一個引腳，連出適當?shù)木嚯x后雙擊，另一個引腳也同樣操作，在單擊如圖6-5所示的“l(fā)bl”按鈕，再在圖中p0.1引腳的a處單擊，在彈出的窗口中的“string”中填入名稱，如“a” ，對out7引腳進行同樣的操作，在“string”中也填入名稱“a”，這樣就完成了p3.4引腳與res引腳的網(wǎng)絡(luò)連接，這個好處避免兩個距離比較遠的器件進行真實線的連接，使布線美觀。 編輯窗口連接端子要讓最后的設(shè)計成功仿真時，必須放置并連接端子。選擇，從中可以選擇電路原理中的兩個通用的端子，一個是接地，一個是電源。如圖5-6所示。圖 5-6連接端子在proteus isis中的最終設(shè)計圖如圖5-7所示圖 5

39、-7仿真圖最后分別對各元器件的屬性值進行設(shè)置，單擊按鈕，進行電氣檢測，查看接線是否合理，說明硬件電路已經(jīng)順利的完成。5.3用proteus isis進行電子萬年歷的仿真測試 添加keil中編寫的代碼文件單擊工具欄中的sourceadd/remove source files.，彈出一個對話框，分別單擊“new” ，然后選擇在keil中編寫的數(shù)字電壓表.asm匯編語言程序，單擊“ok” ，完成添加代碼文件。 編譯源程序，生成.hex目標代碼文件單擊sourcebuild all。如果編譯結(jié)果沒有錯誤，會出現(xiàn)如圖5-8所示的結(jié)果。圖5-8 加載.hex目標代碼文件通過如圖5-9所示的對話框，選擇剛

40、才編譯生成的.hex文件。設(shè)置使單片機的運行頻率為6mhz 。圖5-9 單擊按鈕，進行對電子萬年歷的仿真測試，運行結(jié)果如圖5-10所示。圖5-10仿真測試 proteus的調(diào)試功能由于使用的是匯編語言編寫的程序，如果在測量的時候測量值顯示錯誤，說明程序中存在問題，這個問題只用在仿真測量的時候才能被發(fā)現(xiàn)，這時可以使用proteus對程序進行調(diào)試。單擊按鈕，再單擊菜單欄中的debug，可以在最下面選擇打開內(nèi)存觀察窗口，寄存器值觀察窗口，匯編語言源代碼窗口等等。在匯編語言源代碼窗口中，也可以在所需要設(shè)置斷點的語句前雙擊設(shè)置斷點，當設(shè)置斷點的時候，程序運行到所設(shè)斷點處停止，從而可以在內(nèi)存、寄存器等的值

41、的變化，從而找出程序出錯的地方。結(jié)論本課題從理論到實際應用，用at89c51單片機與8位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片74ls164等一些電路的組合，成功的設(shè)計出了一個電子萬年歷。而且所設(shè)計的電子萬年歷設(shè)計也按當初要求的能夠在proteus中進行仿真，并且能夠很精確的顯示年歷?？梢哉f該電子萬年歷具有很高的實用價值。在軟件設(shè)計的過程中，利用了keil這個軟件在程序錄入和調(diào)試的時候的優(yōu)越性，讓我能夠在編寫軟件的時候很方便的發(fā)現(xiàn)軟件中的錯誤，現(xiàn)在已經(jīng)能夠使用keil對所設(shè)計的程序進行調(diào)試。對于proteus這款軟件，也能熟練掌握電路設(shè)計仿真。由于平時沒有接觸過這兩個軟件，加上畢業(yè)設(shè)計的時間有限，對于他們的連接調(diào)試程序

42、，未能熟練掌握，但以后有機會的話會再好好學習的。本次設(shè)計的電子萬年歷也存在的不足的地方，有待于以后的改進。參考文獻1 趙長德.微型計算機原理與接口技術(shù)m.北京：機械工業(yè)出版社，1999：98-350.2 蘇平.單片機的原理與接口技術(shù)m.北京:電子工業(yè)出版社，2006：1-113.3 王忠民.微型計算機原理m.西安:西安科技大學出版社，2003：15-55.4 胡戴明.計算機組成原理m.北京:經(jīng)濟科學出版社，2005：43-56.5 紀宗南.單片機外圍器件使用手冊m.北京:北京航空航天大學出版社，622-655.6 周雪.模擬電子技術(shù)m西安: 西安電子科技大學出版社，2005：81-95.7 左

43、金生.電子與模擬電子技術(shù)m.北京:電子工業(yè)出版社，2004：105-131.8 尹勇.單片機開發(fā)環(huán)境vision2的開發(fā)指南m. 北京:北京航空航天大學出版社，2004：173-199.9 張斌武.單片機系統(tǒng)proteus設(shè)計與仿真m. 北京:電子工業(yè)出版社，2005:52-89. 附錄附錄1源代碼delayc#define delay_c#include”includesh”#define xtal 12void delay_lus(void) asm(”nop”)： void delay_nus(unsigned int n) unsigned int i=0；for(i=0；in；i+)

44、delay_lus()； void delay_ims(void) unsigned int i； for(i=0：i(unsigned int)(xtal*143-2);i+); void delay_nms(unsigned int n) unsigned int i=0; for(i=0；in；i+) delay_ims(); dsl302c#include”includesh”#define dsl302_c unsigned char bflag；unsigned char bpm；unsigned char get_hours(void) unsigned char i； unsi

45、gned char r_byte； unsigned char tmpbyte； reset()； write(0x85)； ddr_set_io()； r_byte=0x00； prt_clear_io()； ddr_clear_io()； for(i：0；i4；i+) tmpbyte=0; if(pinp&(1io) tmpbyte=1； tmpbyte=1;r_byte i=tmpbyte；prt_set_clk()；delay_nus(2)；prt_clear_clk()；delay_nus(2)；bflag=0；if(pinp&(1io) bflag=l;prt_set_clk()；

46、delay_nus(2)；prt_clear_clk()；delay_nus(2)； bpm=0;if(pinp&(1=4；return r_byte；unsigned char readbyte(unsigned char w_byte) unsigned char temp； reset()； write(w_byte)； temp=read()； prt_clear_rst()； prt_clear_clk()； return temp；void writebyte(unsigned char w_byte，unsigned char w_2_byte) reset()； write(w

47、_byte); write(w_2_byte)； prt_clear_rst()； prt_clear_clk()；void reset(void) ddr_set_rst()； prt_clear_clk()； prt_clear_rst()； prt_set_rst()；void write(unsigned char w_byte) unsigned char i； ddrc=0xff;for(i=0；i=1； unslgned char read(void) unsigned char i； unsigned char r_byte； unsigned char r_byte2； un

48、signed char tmpbyte； ddr_set_io()； r_byte=0x00; r_byte2=0x00；prt_clear_io()；ddr_clear_io()；for(i=0;i4；i+)get the first 4 bits tmpbyte=0；if(pinp&(1io) tmpbyte=1; tmpbyte=0x80; tmpbyte1);/r_byte=1;r_byte |=tmpbyte；prt_set_clk()；delay_nus(1)；/delay_nus(2);prt_chear_clk();delay_nus(1)；delay_nus(2)；for(i

49、=0；i4；i+) tmpbyte=0； if(pinp&(1io) tmpbyte=1； tmpbyte=0x80； tmpbyte1)；r_byte2=l； r_byte2 |=tmpbyte; prt_set_clk()； delay_nus(1)：delay_nus(2)； prt_clear_clk()； delay_nus(1)；delay_nus(2)； r_byte=4； r_byte2=4； r_byte=(r_byte2*10)+r_byte； return r_byte；hd44780c#include”includesh”#define hd44780_cvoid lc

50、d_pulse(void) icdsete()delay_nms(1);icd_clear_e(); delay_nms(1)； void icd_wait(void) asm(”nop”)；void icd_send(unsigned char data) lcd_wait()；dataport=data;lcd_pulse()；void clrscr(void)lcd_clear_rs()；lcd_clear_rw()；icd_send(0x01)；lcd_wait()；void gotoz(unsigned char z)lcd_clear_rs()；lcd_clear_rw()；lcd

51、_send(z | 0x80)；void gotoxy(unsigned char x，unsigned char y)gotoz(x)|(y)(6)；void put_char(char c)lcd_clear_rw()；lcd_set_rs()；lcd_send(c)；void outtext(unsigned char*text)unsigned char i；for(i=0; texti&i16；i+) put_char(texti)； void initgraph(void) dirport_data：0xff；dirport_con |=(lcd_e | lcd_rs | lcd_rw)；lcd_clear_rs()；lcd_clea