自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)

1、-作者xxxx-日期xxxx自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)【精品文檔】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目 自動報(bào)時(shí)系統(tǒng) 系別 機(jī)電系 專業(yè) 機(jī)電一體化 班級 機(jī)電0501 姓名 學(xué)號指導(dǎo)教師日期 2007年12月 【精品文檔】設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：1. 設(shè)計(jì)的自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)，在自動計(jì)時(shí)時(shí)，由6位LED顯示器由左到右依次來顯示時(shí)、分、秒；2. 設(shè)計(jì)的自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)，它應(yīng)具有準(zhǔn)確走時(shí)、定時(shí)、鬧鐘定時(shí)、到時(shí)鈴響等功能。時(shí)鐘走到23：59：59，再加一秒則全部清零，重新計(jì)時(shí)；3. 設(shè)計(jì)出自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)的硬件電路；4. 設(shè)計(jì)自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)的軟件電路；5. 上機(jī)調(diào)試程序并連接試驗(yàn)箱。設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：第一周：查找、搜集資料，確定

2、設(shè)計(jì)題目；第二周：在老師的幫助下查找資料，設(shè)計(jì)硬件電路；第三周：在老師的指點(diǎn)下，進(jìn)行軟件電路的設(shè)計(jì)；第四周：連接試驗(yàn)箱進(jìn)行程序調(diào)試，修改錯(cuò)誤；第五周：按照畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，制作電子稿；第六周：在老師的幫助下，修改電子稿；第七周：交電子稿，讓老師批閱；第八周：打印電子稿，進(jìn)行畢業(yè)答辯。 指導(dǎo)教師（簽名）： 摘 要本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)原理設(shè)計(jì)的自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)。其中，自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心，采用4個(gè)獨(dú)立式按鍵來調(diào)整時(shí)間和設(shè)置鬧鈴，用共陰極動態(tài)六段LED動態(tài)顯示來顯示時(shí)間，計(jì)時(shí)方案采用時(shí)鐘芯片DS1302。以8路反向動態(tài)緩沖器74LS240作為LED的動態(tài)掃描的段碼控制驅(qū)動信號,用P2.02

3、.5外接一片集電極開路反向門電路7406(OC門)做6位LED的位選信號驅(qū)動口，6個(gè)數(shù)碼管的8根段選線分別接74LS240的輸出,LED共陰極端與7406的輸出端相連,從左到右依次來顯示時(shí)，分，秒。正文中首先簡單描述了硬件系統(tǒng)的工作原理，且附以硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖，論述了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所應(yīng)用的各種硬件接口技術(shù)和各個(gè)接口模塊的功能及工作過程, 并具體描述了外接電路接口的軟、硬件調(diào)試。本文撰寫的主導(dǎo)思想是軟、硬件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，來進(jìn)行各功能模塊的編寫。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)，位碼，段碼，顯示目 錄設(shè)計(jì)任務(wù)書I1 前言12 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)22.1 總體框圖設(shè)計(jì)22.2 單片機(jī)選型22.3 獨(dú)立

4、式按鍵控制電路52.4 LED動態(tài)顯示電路72.5 時(shí)鐘芯片DS1302112.6 電路原理143 軟件設(shè)計(jì)153.1 設(shè)計(jì)思路15主程序模塊15顯示程序模塊173.4 DS1302的寫時(shí)鐘程序模塊18按鍵程序模塊193.6 定時(shí)器程序模塊204 系 統(tǒng) 調(diào) 試22結(jié) 論25致 謝26參考文獻(xiàn)27附 錄A281 前言隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能將更強(qiáng)。在單片機(jī)家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司將其MCS 51系列中的80C51內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC制造廠商，如Philips、 NEC、Atmel、AM

5、D、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了80C51的許多特性。這樣，80C51就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為80C51系列。80C51單片機(jī)已成為單片機(jī)發(fā)展的主流。專家認(rèn)為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。本設(shè)計(jì)采用的是ATMEL公司的AT89C51芯片，此芯片根據(jù)了充分的靜止CMOS 控制器與三級節(jié)目記憶鎖，共有：32 條I/O 線, 2 定時(shí)計(jì)數(shù)器， 6 個(gè)中斷來源，4 K 閃存, 128 個(gè)字節(jié)在芯片RAM。由于本設(shè)計(jì)所做的是一個(gè)自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)簡單

6、，所以要用到單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)模塊1，還需要用獨(dú)立式鍵盤和動態(tài)顯示模塊。而我的硬件設(shè)計(jì)詳見第二章，主要介紹了需要哪幾部分硬件電路和硬件系統(tǒng)的概敘。在2.1節(jié)介紹了主要的硬件框架；2.2節(jié)簡單的介紹了單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)的性能和附屬電路；2.3節(jié)詳細(xì)介紹了鍵盤控制電路；2.4節(jié)介紹了動態(tài)顯示電路。2.5介紹了DS1302芯片。在第三章中我們詳細(xì)的解說了軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3.1節(jié)介紹了我們做這個(gè)設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)思路；3.2節(jié)介紹了主程序模塊及其框圖；3.3節(jié)介紹了顯示程序模塊及其框圖。第四章是我對此設(shè)計(jì)的調(diào)試過程和結(jié)果顯示。第五章就是我對此設(shè)計(jì)的總體概括，體會和心得。我所設(shè)計(jì)的這個(gè)自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)簡單，實(shí)

7、用性強(qiáng)，成本低，使用維護(hù)方便，軟件功能強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 總體框圖設(shè)計(jì)我所設(shè)計(jì)的是一個(gè)自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)，自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)用到的單片機(jī)芯片是AT89C51芯片，除此之外還包括：晶振電路和復(fù)位電路構(gòu)成單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)；還有獨(dú)立式按鍵電路；動態(tài)顯示電路等等；總體設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示。AT89C51LED動態(tài)顯示蜂鳴器按鍵電路路晶振電路DS130芯片電路復(fù)位電路圖2.1總體設(shè)計(jì)框圖2.2 單片機(jī)選型2.2.1 AT89C51的特點(diǎn)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 Onl

8、y Memory）的低電壓，高性能、CMOS、8位單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。AT89C51的管腳圖如圖2.2所示。圖2.2 AT89C51管腳圖主要特性：1、與MCS-51 兼容 2、4K字節(jié)可編程閃爍存儲器3、壽命：1000寫/擦循環(huán)4、數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年5、全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz6、三級程序存儲器鎖定7、128*8位內(nèi)部RAM8、32可編程I/O線9、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器10、5個(gè)中斷源11、可編程串行通道12、低功耗的閑置和掉電模式13、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2.2.2 單片機(jī)附屬電路單片機(jī)附屬電

9、路主要有晶體振蕩電路和復(fù)位電路。一、晶體振蕩電路1晶體振蕩器的作用 石英晶體振蕩器也稱石英晶體諧振器，它用來穩(wěn)定頻率和選擇頻率，是一種可以取代LC諧振回路的晶體諧振元件。 2本設(shè)計(jì)所用的晶體振蕩電路如圖2.3所示： 圖2.3 晶體振蕩電路此晶振電路所選用的石英晶振頻率為12MHZ。時(shí)鐘周期就是單片機(jī)外接晶振的倒數(shù)，例如12M的晶振，它的時(shí)間周期就是1/12 us），是計(jì)算機(jī)中最基本的、最小的時(shí)間單位。在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，CPU僅完成一個(gè)最基本的動作。對于某種單片機(jī)，若采用了1MHZ的時(shí)鐘頻率，則時(shí)鐘周期為1us；若采用4MHZ的時(shí)鐘頻率，則時(shí)鐘周期為us。由于時(shí)鐘脈沖是單片機(jī)的基本工作脈沖，它控

10、制著單片機(jī)的工作節(jié)奏（使單片機(jī)的每一步都統(tǒng)一到它的步調(diào)上來）。顯然，對同一種機(jī)型的單片機(jī)，時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)的工作速度就越快。但是，由于不同的單片機(jī)的硬件電路和器件不完全相同，所以其需要的時(shí)鐘頻率范圍也不相同。我們學(xué)習(xí)的51系列單片機(jī)的時(shí)鐘范圍是1.2MHz-12MHz。二、復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC0000H，使單片機(jī)從第個(gè)單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位，所以我們必須弄清楚MCS-51型單片機(jī)復(fù)位的條件、復(fù)位電路和復(fù)位后狀態(tài)。單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST/

11、Vpd或RST引腳加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)振蕩周期)的高電平。例如，若時(shí)鐘頻率為12MHz，每機(jī)器周期為1us，則只需2us以上時(shí)間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。單片機(jī)常用的復(fù)位電路如圖2.4(a)和圖2.4(b)所示： 圖2.4(a) 復(fù)位電路 圖2.4(b) 與單片機(jī)相連的復(fù)位電路圖2.4(a) 復(fù)位電路，其電阻阻值的選擇和電容容量的選擇都是經(jīng)過計(jì)算的，而最后計(jì)算的結(jié)果時(shí)間常數(shù)可以滿足我們的需求。其計(jì)算過程如下：×1000×10×10-6此值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2us，所以此復(fù)位電路可用。圖2.4(b)是我設(shè)計(jì)中用到的復(fù)位單路，為按鍵復(fù)

12、位電路。該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按圖中的RESET鍵，此時(shí)電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RESET端產(chǎn)生復(fù)位高電平。2.3 獨(dú)立式按鍵控制電路獨(dú)立式鍵盤的接口電路：在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，有時(shí)只需要幾個(gè)簡單的按鍵向系統(tǒng)輸入信息。這時(shí)，可將每個(gè)按鍵直接接在一根I/O接口線上，這種連接方式的鍵盤稱為獨(dú)立式鍵盤。如圖2.5所示，每個(gè)獨(dú)立按鍵單獨(dú)占有一根I/O接口線，每根I/O接口線的工作狀態(tài)不會影響到其他I/O接口線。這種按鍵接口電路配置靈活，硬件結(jié)構(gòu)簡單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O線，I/O接口線浪費(fèi)較大。故只在按鍵數(shù)量不多時(shí)采用這種按鍵電路。在此電路中，按鍵輸入都采用低電平有

13、效。上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)，I/O接口線有確定的高電平。當(dāng)I/O接口內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，外電路可以不配置上拉電阻。獨(dú)立式按鍵具體在自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)中的應(yīng)用，在2.3.1中有詳細(xì)介紹。.圖2.5 獨(dú)立式鍵盤電路2.3.1 自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)的按鍵接口及功能工作原理在自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)中采用4個(gè)獨(dú)立的鍵盤，其中一個(gè)為功能鍵；一個(gè)為數(shù)字調(diào)整鍵；一個(gè)為取消設(shè)置鍵，用來設(shè)定時(shí)間；一個(gè)為ALM鍵，用來設(shè)定定時(shí)時(shí)間。按鍵的接口由P1.7、P1.6、P1.5、P1.4來完成。1時(shí)間調(diào)整：按下功能鍵，系統(tǒng)停止計(jì)時(shí)顯示，進(jìn)入時(shí)間設(shè)定狀態(tài)，系統(tǒng)只顯示小時(shí)的內(nèi)容，其余4位LED處于全暗狀態(tài)，等待按鍵設(shè)置。此時(shí)按動數(shù)字調(diào)整鍵后小時(shí)將會

14、加1，按動取消鍵后又重新回到原來的時(shí)間顯示狀態(tài)；若再按動功能鍵則用來調(diào)整分鐘，此時(shí)小時(shí)和秒的4位LED指示全暗，按數(shù)字調(diào)整鍵后可以對分鐘增1調(diào)整，按動取消鍵后又重新回到原來的時(shí)間顯示狀態(tài)；再按動功能鍵則用來調(diào)整秒，此時(shí)小時(shí)和分鐘的4位LED指示全暗，秒顯示當(dāng)前的秒數(shù)，暗數(shù)字調(diào)整鍵可以對秒進(jìn)行增1調(diào)整，按動取消鍵后又重新回到原來的時(shí)間顯示狀態(tài)，按動功能鍵后系統(tǒng)將自動由設(shè)定后的時(shí)間開始計(jì)時(shí)顯示。2鬧鐘設(shè)置/啟鬧：按下ALM鍵，系統(tǒng)繼續(xù)計(jì)時(shí)，但顯示為00：00:00,此時(shí)再按動功能鍵后進(jìn)入鬧鐘設(shè)置狀態(tài)，設(shè)置過程和時(shí)間調(diào)整相同，但是最后按功能鍵確定后顯示定時(shí)時(shí)間30S后自動啟動定時(shí)鬧鐘功能，并恢復(fù)時(shí)間

15、顯示。定時(shí)時(shí)間到，蜂鳴器鳴叫1min后自動停鬧，每次設(shè)置時(shí)只能定一次，下次需重新設(shè)置。2.3.2 按鍵開關(guān)的去除抖動功能目前,MCS51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)上的按鍵常采用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵,它在斷開、閉.可以看出機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開瞬間均有抖動過程,時(shí)間長短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān),一般為510ms。由于抖動，會造成被查詢的開關(guān)狀態(tài)無法準(zhǔn)確讀出。例如，一次按鍵產(chǎn)生的正確開關(guān)狀態(tài)，由于鍵的抖動，CPU多次采集到底電平信號，會被誤認(rèn)為按鍵被多次按下，就會多次進(jìn)行鍵輸入操作，這是不允許的。為了保證CPU對鍵的一次閉合僅在按鍵穩(wěn)定時(shí)作一次鍵輸入處理，必須消除產(chǎn)生的前沿（后沿）抖動影響。所以我在軟件設(shè)計(jì)中作了相應(yīng)設(shè)計(jì)

16、。 圖2.6 按鍵過程2.4 LED動態(tài)顯示電路2.4.1 數(shù)碼管簡介1 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字0 9、字符A F及小數(shù)點(diǎn)“·”。數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如圖2.7（a）所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖2.7（b）和圖2.7（c）所示。（a） 外型結(jié)構(gòu)；（b） 共陰極；（c）共陽極圖2.7 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖2 數(shù)碼管工作原理由于我們采用的是共陰極數(shù)碼管，所以介紹共陰極數(shù)碼管的工作原理如下: 共陰極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段

17、驅(qū)動電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。共陽極數(shù)碼管的工作原理與共陰極的正好相反。3 數(shù)碼管字形編碼 要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符，必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。LED顯示字型碼表見表2.1：表2.1 LED顯示字型碼表顯示字符共陰極共陽極顯示字符共陰極共陽極03FHC0H96FH90H106HF9HA77H88H25BHA4HB7CH83H34FHB0HC39HC6H466H99HD5EHA1H56DH92HE79H86H6

18、7DH82HF71H8EH707HF8H87FH80H2.4.2 顯示的種類1 靜態(tài)顯示概念 靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨(dú)立，公共端恒定接地（共陰極）或接正電源（共陽極）。每個(gè)數(shù)碼管的8個(gè)字段分別與一個(gè)8位I/O口地址相連，I/O口只要有段碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來，并保持不變，直到I/O口輸出新的段碼。采用靜態(tài)顯示方式的優(yōu)點(diǎn)：較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用CPU時(shí)間少，編程簡單，顯示便于監(jiān)測和控制，但其占用的接口線多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場合。2 動態(tài)顯示概念 動態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各

19、位數(shù)碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位的I/O口控制；各位的位選線（公共陰極或陽極）由另外的I/O口線控制。動態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管分時(shí)輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時(shí)刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時(shí)顯示的感覺。采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)

20、較多時(shí)，CPU要依次掃描，占用CPU較多的時(shí)間。我們這個(gè)設(shè)計(jì)所使用的顯示屬于動態(tài)顯示，其顯示電路圖形如圖2.8所示：.圖2.8 動態(tài)顯示電路顯示器由6個(gè)共陰極數(shù)碼管組成。同時(shí)采用動態(tài)掃描方式依次循環(huán)點(diǎn)亮數(shù)碼管，即構(gòu)成多位動態(tài)顯示電路。圖中，6位數(shù)碼管均采用共陰極LED，P0接口外接8路反相三態(tài)緩沖器74LS240作LED動態(tài)掃描的段碼控制驅(qū)動信號,用P1接口的P1.0-P1.3外接一片集電極開路反相門電路74LS07做為8位LED的位選信號驅(qū)動口， LED共陰極端與74LS06的輸出端相連。74LS240的功能74LS240是原碼三態(tài)輸出的8緩沖數(shù)碼驅(qū)動器，其管腳分布圖如圖2.9所示，G為控制

21、端，又稱為使能端其工作原理如下： 當(dāng)G=0時(shí)，A輸入為低電平時(shí)，Y輸出也為低電平。當(dāng)G=0時(shí)，A輸入為高電平時(shí)， Y輸出為高電平。當(dāng)G=1時(shí)，A不論輸入高電平還是低電平Y(jié)為高阻狀態(tài)。圖2.9 74LS240管腳圖 74LS06的功能74LS06是六緩沖的數(shù)碼驅(qū)動器，它是有6個(gè)集電極開路的非門所組成，當(dāng)使能端為低電平時(shí)，輸入為高電平時(shí)輸出也為高電平，當(dāng)輸入為低電平時(shí)輸出也為低電平，其邏輯表達(dá)式為：Y=A 。2.5 時(shí)鐘芯片DS13022.5.1 DS1302芯片具有以下特點(diǎn)1、實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷：實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)日星期月和年等信息，每月天數(shù)以及閏年能自動調(diào)整，時(shí)鐘可以才用24h或AM/P

22、M的12h格式。2、31字節(jié)的靜態(tài)RAM：用于存儲數(shù)據(jù)。3、帶慢速充電控制備份電源的充電特性。4、簡單的三線串行接口：該芯片使用同步串行通信。與時(shí)鐘/RAM通信供需3根線：復(fù)位、數(shù)據(jù)線、串行時(shí)鐘。數(shù)據(jù)可以以每次1個(gè)字節(jié)的形式傳送到時(shí)鐘/RAM或從其讀出。2.5.2 它的引腳圖和引腳功能DS1302的引腳結(jié)構(gòu)見圖2.10，引腳功見表2.2。 圖2.10 DS1302引腳圖引腳號引腳名稱功能1Vcc2主電源2、3X1、X24GND地5RST復(fù)位兼片選端6I/O串行數(shù)據(jù)輸入/輸出7SCLK串行時(shí)鐘輸入端8Vcc1后備電源表2.2 DS1302的引腳功能2.5.3 DS1302的工作原理1、DS130

23、2組成：串行時(shí)鐘芯片主要由移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、RAM、電源組成，如圖2.11所示。圖2.11 DS1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成入移位寄存器；其2、復(fù)位時(shí)鐘：為了初始化任何的數(shù)據(jù)傳送，通過把RST輸入驅(qū)至高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST有兩種功能，首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送次，RST提供了單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的手段。時(shí)鐘SCLK是上升沿后繼以下降沿的序列。數(shù)據(jù)輸入時(shí)，在時(shí)鐘的上升沿前必須有效，而數(shù)據(jù)位在時(shí)鐘的下降沿之后輸出。如果RST輸入為低電平，則I/O引腳變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，終止數(shù)據(jù)傳輸。通電時(shí)，VCC2.5V，RST由0至1狀態(tài)時(shí)，SCKL必須為邏輯0。3、操

24、作方式：芯片的操作受地址/命令字節(jié)控制，每一組數(shù)據(jù)的傳送由命令字節(jié)初始化。地址/命令字節(jié)格式如圖2.12所示。位7必須為邏輯1，如果它是0，禁止寫DS1302；位6邏輯0，指定為時(shí)鐘/日歷數(shù)據(jù)，為邏輯1，指定為RAM數(shù)據(jù)；位15指定輸入或輸出的寄存器單元地址；位0指定輸入/輸出數(shù)據(jù)。命令字節(jié)總是從最低有效位開始輸入。4、數(shù)據(jù)輸入：當(dāng)命令字節(jié)為寫命令時(shí)，最低位為0，在下8個(gè)SCLK周期的上升沿輸入字節(jié)，數(shù)據(jù)從最低位開始輸入；數(shù)據(jù)輸出：當(dāng)命令字節(jié)為讀命令時(shí)，最低位為1，在下8個(gè)SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。這時(shí)被傳送的第一數(shù)據(jù)為發(fā)生在命令字節(jié)的最后一位之后的第一個(gè)下降沿，所以，在非多字節(jié)方式，

25、每次讀或?qū)懙拿}沖個(gè)數(shù)為16個(gè)，前8個(gè)為命令脈沖，后8個(gè)為讀或?qū)懙拿}沖。這樣在單字節(jié)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，每次命令為16個(gè)脈沖即可完成，多余的脈沖將忽略不計(jì)。通過對地址31尋址，可以把時(shí)鐘/日歷或RAM寄存器規(guī)定為多字節(jié)讀寫方式，讀或?qū)懭詮牡刂?單元的最低位開始。當(dāng)以多字節(jié)方式寫時(shí)鐘寄存器時(shí)，必須按數(shù)據(jù)的次序?qū)懽钕鹊?個(gè)寄存器。這樣8個(gè)時(shí)鐘字節(jié)的讀或?qū)懝残?2個(gè)脈沖時(shí)鐘，31個(gè)RAM的讀或?qū)懝残?56脈沖時(shí)鐘。其時(shí)序如圖2.13所示：圖2.13 DS1302的時(shí)序2.6 電路原理電路的核心是89C51單片機(jī)，其內(nèi)部帶有4KB的FlashROM,無須擴(kuò)展程序存儲器；電腦沒有大量的運(yùn)算和暫存數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的128

26、B片內(nèi)RAM已能滿足要求，也不必?cái)U(kuò)展片外RAM。系統(tǒng)配備6位LED顯示和4個(gè)單接口鍵盤，采用P0接口外接8路反相三態(tài)緩沖器74LS240作LED動態(tài)掃描的段碼控制驅(qū)動信號,用P2接口的P2.0-P2.5外接一片集電極開路反相門電路74LS06做為6位LED的位選信號驅(qū)動口， 6個(gè)數(shù)碼管的8根段選線分別與74LS06的輸出端相連；LED共陰極端與7406的輸出端相連；按鍵接口由P1.7、P1.6、P1.5、P1.4來完成。DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片接口由P1.0、P1.1、P1.2來控制，P3口接鬧鐘小喇叭。其硬件原理總圖見附錄A。3 軟件設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)思路因?yàn)槲易龅氖亲詣訄?bào)時(shí)系統(tǒng)，它需要具有校

27、時(shí)，調(diào)時(shí)，定時(shí)，鬧鐘，等功能，而且用到了DS1302芯片，此芯片具有自動記時(shí)功能所以編寫程序簡單。所以我們考慮到用單片機(jī)語言來做我們的設(shè)計(jì)。對于程序我們的設(shè)計(jì)思路是：1在此設(shè)計(jì)中用定時(shí)器來完成動態(tài)掃描顯示。用定時(shí)器T0定2ms的時(shí)間間隔，每次定時(shí)時(shí)間到時(shí)就輸出一個(gè)LED信號，即顯示一位。定時(shí)器每中斷6次后循環(huán)到第一位LED顯示。這樣動態(tài)顯示占用CPU的時(shí)間只有輸出段碼和輸出位碼的有限時(shí)間，提高了CPU的工作效率。2. 要有主程序程序。3本設(shè)計(jì)使用按鍵來對DS1302寫入時(shí)間校時(shí)，對時(shí)，設(shè)定時(shí)間的，所以要有DS1302的寫時(shí)鐘程序。4系統(tǒng)資源分配：1）定時(shí)器：定時(shí)器T0用做顯示定時(shí)，按方式1工作

28、，每隔2ms溢出中斷一次。2）片內(nèi)RAM及標(biāo)志位的分配：a)顯示緩沖區(qū)：使用（30H35H）6個(gè)RAM作LED的顯示緩沖區(qū)，每一個(gè)緩沖區(qū)對應(yīng)一個(gè)LED，在定時(shí)時(shí)間到時(shí)就把6個(gè)緩沖區(qū)中的數(shù)送給相應(yīng)的LED顯示。b)時(shí)間緩沖區(qū)：使用（36H3BH）6個(gè)RAM來保存當(dāng)前從DS1302中讀出來的時(shí)間，在主程序運(yùn)行時(shí)大約每一秒鐘把其中的數(shù)據(jù)更新到顯示緩沖區(qū)用以顯示。c)定時(shí)緩沖區(qū)：使用（40H45H）6個(gè)RAM保存設(shè)定的定時(shí)時(shí)間，并在時(shí)間緩沖區(qū)的內(nèi)容更新的同時(shí)進(jìn)行比較，若相同則表明定時(shí)時(shí)間到了，開始調(diào)用報(bào)時(shí)子程序。主程序與按鍵控制，讀時(shí)間并對定時(shí)時(shí)間進(jìn)行判斷。主程序初始化后，就開始進(jìn)行對DS1302的讀

29、時(shí)間；讀完后送顯示緩沖區(qū)，同時(shí)并對定時(shí)時(shí)間進(jìn)行判斷比較；然后開始依次掃描4個(gè)按鍵來判別是否進(jìn)入相應(yīng)的按鍵子程序中；再對DS1302讀時(shí)間完成主循環(huán)程序。流程圖如下：LCALL KEY-SETLCALL ALM- SETLCALL ALMMOV ADDR-1302，#85HLCALL READ-CLOCKMOV A，DATA-1302ANL A，#10HMOV 36H，AMOV A，DATA-1302ANL A，#0FHMOV 37H，AMOV ADDR-1302，#83HLCALL READ-CLOCKMOV A，DATA-1302ANL A，#0F0HMOV 38H，AMOV A，DATA-

30、1302ANL A，#0FHMOV 39H，AMOV ADDR-1302，#81HLCALL READ-CLOCKMOV A，DATA-1302ANL A，#70HMOV 3AH，AMOV A，DATA-1302ANL A，#OFHMOV 3BH，AMOV R4，#6顯示程序采用動態(tài)顯示，由位碼控制那一個(gè)數(shù)碼管顯示，由段碼控制數(shù)碼管顯示什么數(shù)值，根據(jù)中斷程序顯示時(shí)間來查表顯示數(shù)值，從第一位到第六位逐個(gè)點(diǎn)亮，同時(shí)每顯示一位判斷一次六位顯示完了嗎？沒有顯示完進(jìn)行顯示下一位，顯示完了從頭開始再循環(huán)。顯示子程序的流程圖如所示： 圖3.2 顯示子程序流程圖 DESPLAY:MOV R2 ,#01H ；將

31、位碼送R2MOV R0,#30 ；將段碼送R0NEXT3:MOV A,R0 MOV DPTR,#TAB2MOVC A,A+DPTRMOV P0,A ；將段碼送R0MOV P1,R2 ；將位碼送R2LCALL DELAY1 ；調(diào)用延時(shí)程序MOV A，R2JB ACC.3,U2 ；顯示完轉(zhuǎn)U2RL A ；未顯示完，將未碼左移MOV R2,A ；將位碼重送、R2中INC R0 ；指向31HLJMP NEXT3 U2:RET ；顯示返回3.4 DS1302的寫時(shí)鐘程序模塊DS1302的寫時(shí)程序:WRITE-CLOCK: NOP ；DS1302的寫時(shí)鐘程序，入口：ADDR-1302作地址 ：DATA-1

32、302作數(shù)據(jù)；功能：在ADDR地址單元中寫入DATA數(shù)據(jù)CLR CLKCLK RST; NOPSETB RSTMOV R3,ADDR-1302 LCALL CLOCK-OUTMOV R3，DATA-1302LCALL CLOCK-OUTCLR RSTSETB CLKRST進(jìn)入按鍵程序，判斷有鍵按下嗎？沒有，則調(diào)用延時(shí)重新判斷，如果到了，調(diào)用延時(shí)去抖程序，再次判斷有鍵按下否，沒有則返回延時(shí)程序，如果有按鍵，則判斷鍵號，堆棧，判斷鍵是否釋放，沒有，繼續(xù)判斷，釋放了，則輸入鍵號送往累加器,然后返回主程序。KEY: ACALL KS ;調(diào)用KS判斷有鍵按下嗎JNZ K1 ;有鍵按下則轉(zhuǎn)移ACALL D

33、L6ms ;無鍵按下則調(diào)用延時(shí)子程序AJMP KEY ;延時(shí)返回K1:ACALL DL6ms ;調(diào)用延時(shí)程序、3.6 定時(shí)器程序模塊為定時(shí)器T0中斷服務(wù)子程序，主要是完成循環(huán)顯示。定時(shí)器T0每隔2ms溢出中斷一次，則循環(huán)中斷6次，循環(huán)點(diǎn)亮6個(gè)LED數(shù)碼管各一次。系統(tǒng)使用12MHZ的晶振，定時(shí)器0工作方式1，則2ms定時(shí)對應(yīng)的定時(shí)器初值可有下式計(jì)算得到：定時(shí)時(shí)間=（216定時(shí)器T0初值）×（12/振蕩周期）因此，定時(shí)器T0初值=0F830H，即TH0=0F8H，TL0=30H，當(dāng)系統(tǒng)使用其他頻率的晶振時(shí)，也可以由以上式計(jì)算相應(yīng)的定時(shí)器T0處治。如單片機(jī)的主脈沖頻率為，經(jīng)過分頻方式0定時(shí)

34、時(shí)間213×方式1定時(shí)時(shí)間216 ×秒鐘已經(jīng)超過了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我們只有采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問題，定時(shí)器需定時(shí)50毫秒，故0工作于方式1，定時(shí)20次，就可定時(shí)一秒。定時(shí)器程序：T0-TIMER：NOPPUSH ACCPUSH PSWSETB RS0DJNZ DIS-COUNT，T0-TIMER1MOV DIS- COUNT ，#6MOV DUAN-ADDR，#30HMOV WEI MA，#00100000BT0-TIMER1：NOPMOV R0，DUAN-ADDRMOV P2，#0MOV A，R0MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DP

35、TRMOV P0,AMOV P2,WEI-MAINC R0MOV A,WEI-MARR AMOV WEI-MA,AMOV TH0,#0F8HMOV TL1,#30HPOP PSWPOP ACC4 系 統(tǒng) 調(diào) 試完成了硬件的設(shè)計(jì)、制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)行，必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個(gè)部分。不過，作為一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，其運(yùn)行是軟硬件相結(jié)合的，因此，軟硬件的調(diào)試也是絕對不可能分開的。 程序的調(diào)式應(yīng)一個(gè)模塊一個(gè)模塊地進(jìn)行，單獨(dú)調(diào)試各功能子程序，檢驗(yàn)程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，接口電路的控制是否正常等；最后逐步將各個(gè)子程序連接起來總調(diào)。聯(lián)調(diào)需要注意的是，各

36、程序模塊間能否正確傳遞參數(shù)，特別要注意各子程序的現(xiàn)場保護(hù)與恢復(fù)。調(diào)試的基本步驟如下：1、通過偉福仿真軟件和Keil軟件來驗(yàn)證程序。打開偉福軟件模擬器，首先進(jìn)行仿真器設(shè)置，如下圖4.1、4.2所示：選擇E6000/L仿真器POD-8ISIP仿真頭選擇8751CPU。然后再進(jìn)行通信設(shè)置、目標(biāo)文件以及語言的設(shè)置。最后點(diǎn)擊“好”，完成仿真器的設(shè)置。2、在偉福軟件中輸入程序，進(jìn)行編譯，有好幾處錯(cuò)誤程序沒有通過編譯，然后我就查找錯(cuò)誤的所在，一一更改之后終于通過編譯，如下圖4.3所示：3、對編譯通過的程序進(jìn)行跟蹤執(zhí)行，看執(zhí)行結(jié)果，如下圖所示：4、在偉福內(nèi)調(diào)試通過以后，進(jìn)入KEIL軟件編輯器，對程序進(jìn)行下載運(yùn)

37、行，并連接試驗(yàn)箱，查看實(shí)驗(yàn)效果。在Keil中下載到實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行驗(yàn)證，顯現(xiàn)出所要求的效果。而在Keil中也要進(jìn)行一些參數(shù)的設(shè)置，首先打開Keil仿真軟件，首先要新建一個(gè)項(xiàng)目，點(diǎn)菜單ProjectNew Project，在彈出的對話框中選擇保存的路徑并輸入項(xiàng)目名稱“qqqq”示：在彈出的對話框中選所示：結(jié) 論經(jīng)過這段時(shí)間的設(shè)計(jì)，終于完成了我的設(shè)計(jì)，雖然只是一個(gè)非常簡單的自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)，我可是經(jīng)過了一翻很大的努力才完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求的，從心底里說，還是挺高興的，畢竟這次設(shè)計(jì)所要求的東西都做了出來，然而高興之余不得不深思呀！本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)的設(shè)計(jì)，計(jì)以單片機(jī)為核心部件的自動報(bào)時(shí)系統(tǒng)，利用74LS244作為斷碼驅(qū)動器，74LS07作為位碼驅(qū)動，LED六斷數(shù)碼管作為計(jì)時(shí)顯示用，用發(fā)光二極管指示計(jì)時(shí)，用按鍵進(jìn)行校時(shí)調(diào)整鬧鈴時(shí)間，使時(shí)間得到調(diào)整和使鬧鈴開啟和關(guān)閉。依據(jù)本論文設(shè)計(jì)以89C51單片機(jī)為核心的電子時(shí)鐘，經(jīng)過近2個(gè)月的設(shè)計(jì)，最