實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì)

1、基于AT89C51單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì)電氣工程學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告班 級(jí)： 自133 姓 名： 王高飛 學(xué) 號(hào)： 1312011076 設(shè)計(jì)題目： 實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2016.1.41.6 評(píng)定成績(jī)： 評(píng)定教師： 第 44 頁(yè) 共 44 頁(yè)【摘要】隨著社會(huì)、科技的發(fā)展，人類得知時(shí)間，從觀太陽(yáng)、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，不斷創(chuàng)新、研究。為了觀測(cè)時(shí)間的同時(shí)，能夠了解其他與人類知識(shí)相關(guān)的知識(shí)。比如星期、溫度、日期等，電子萬(wàn)年歷的誕生，它集時(shí)間、日期和溫度功能與一身，具有讀寫方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)介等諸多優(yōu)點(diǎn)。符合電子儀表的發(fā)展趨勢(shì)。本文給出了一個(gè)單片機(jī)控制的液晶顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì)實(shí)例，系統(tǒng)

2、地介紹了實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302的主要工作原理和編程思路。對(duì)字符液晶顯示器LCD1602的顯示原理和技巧作了闡述。系統(tǒng)在Proteus平臺(tái)上進(jìn)行了軟、硬件交互仿真，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的。【關(guān)鍵詞】實(shí)時(shí)時(shí)鐘；DS1302；液晶顯示；單片機(jī)；Proteus仿真1.設(shè)計(jì)要求31.1 設(shè)計(jì)題目：實(shí)時(shí)時(shí)鐘41.2要求分析42.總體方案52.1模塊方案選擇：52.1.1單片機(jī)模塊52.1.2時(shí)鐘模塊52.1.3鍵盤模塊62.1.4 顯示模塊62.2 方案設(shè)計(jì)63.硬件設(shè)計(jì)83.1關(guān)鍵器件簡(jiǎn)介83.1.1 AT89C51簡(jiǎn)介83.1.2 DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介93.1.3 LCD1602 液晶顯示器簡(jiǎn)介103

3、.2 系統(tǒng)電路原理仿真圖113.3 器件主要參數(shù)介紹123.3.1 DS1302模塊123.3.2 LCD1602模塊123.3.3 鍵盤輸入模塊133.3.4 最小系統(tǒng)模塊：134.軟件設(shè)計(jì)144.1 流程圖144.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流程圖144.1.2 從DS1302取時(shí)間流程圖154.1.3 串口數(shù)據(jù)接收、處理流程圖154.1.4 LCD1602顯示時(shí)間流程圖164.2 模塊工作過(guò)程介紹174.2.1 DS1302模塊174.2.2 LCD1602模塊204.2.3 串口接收模塊245.系統(tǒng)調(diào)試與仿真275.1 采用Proteus硬件仿真調(diào)試275.2 調(diào)試過(guò)程285.3 運(yùn)行效果295

4、.4 仿真的局限性315.5 方案改進(jìn)326.設(shè)計(jì)總結(jié)33參考文獻(xiàn)34附錄35附錄一：系統(tǒng)原理圖35附錄二：程序設(shè)計(jì)351.設(shè)計(jì)要求 1.1 設(shè)計(jì)題目：實(shí)時(shí)時(shí)鐘 實(shí)現(xiàn)具有時(shí)鐘讀取、顯示，以及時(shí)鐘設(shè)定的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，功能及指標(biāo)如下：（1）滿足通用要求（2）可以由電腦鍵盤設(shè)定時(shí)鐘，設(shè)定協(xié)議自行設(shè)計(jì); 1.2要求分析如要實(shí)現(xiàn)以上要求，可進(jìn)行以下功能分解：1 對(duì)系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行讀取，轉(zhuǎn)換。2 將所讀取的時(shí)間用如數(shù)碼管、液晶屏等顯示設(shè)備將時(shí)間顯示顯示給操作人員，顯示界面友好，以達(dá)到人機(jī)交互的效果。3 操作人員可以通過(guò)電腦鍵盤對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整過(guò)后的時(shí)間在顯示設(shè)備上顯示給操作人員。4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘能夠

5、保證計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、顯示清晰、調(diào)節(jié)靈敏、性能穩(wěn)定，并對(duì)閏年等復(fù)雜情況進(jìn)行調(diào)整。2.總體方案2.1模塊方案選擇：2.1.1單片機(jī)模塊方案一：使用AT89C51單片機(jī)模塊。AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）以及128 BYTES隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。內(nèi)置功能強(qiáng)大微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案。方案二：使用MSP430單片機(jī)模塊。MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器1996年開(kāi)始推向市場(chǎng)的一種16位超低功耗、具有精簡(jiǎn)指令集（RISC

6、）的混合信號(hào)處理器（Mixed Signal Processor）。其具有 處理能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快、超低功耗、片內(nèi)資源豐富等特點(diǎn)，因而在許多單片機(jī)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。AT89C51相對(duì)于MSP430雖然存儲(chǔ)容量小，功能較為遜色。但是出于我對(duì)AT89C51單片機(jī)較為熟悉，而且AT89C51足以滿足此次設(shè)計(jì)任務(wù)，因此我選擇AT89C51模塊。 2.1.2時(shí)鐘模塊方案一：基本門電路搭建。用基本門電路來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘發(fā)生器，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障西數(shù)大，不易測(cè)試方案二：專用時(shí)鐘芯片。目前市場(chǎng)上有許多實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。如DS1302、DS12887、DS1307、X1227等，芯片內(nèi)都集成了時(shí)鐘/日歷功能，給時(shí)鐘系統(tǒng)

7、設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多方便。DS1302在功耗方面表現(xiàn)非常出色（2.5V5.5V電源，在2.5V時(shí)耗電量小于300Na），且性能穩(wěn)定，購(gòu)買方便，因此在時(shí)鐘模塊我決定采用DS1302作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。2.1.3鍵盤模塊 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次用電腦鍵盤設(shè)定時(shí)鐘對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)整。 2.1.4 顯示模塊方案一：采用液晶顯示器。液晶相對(duì)于傳統(tǒng)的顯示器相比，最大的優(yōu)點(diǎn)在于耗電量和體積，一般的液晶顯示器的分辨率可達(dá)到720dpi以上。而且，當(dāng)要顯示的信息量較多時(shí)， LCD液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)就會(huì)凸顯出來(lái)。而且，LCD界面顯示相對(duì)友好。方案二：采用數(shù)碼管顯示電路。LED數(shù)碼管能在低電壓，小電流條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光管發(fā)光，能與CMO

8、S、ITL電路兼容。具有發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短，高頻特性好、單色性好，亮度高等優(yōu)點(diǎn)。由于此次設(shè)計(jì)顯示信息量較多，而且為了追求更加友好的界面，決定采用LCD液晶顯示器。 2.2 方案設(shè)計(jì)DS1302(實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片)電腦鍵盤輸入MCU(AT89C51)LCD（液晶顯示器）綜上，基于界面最友好的原則，此次設(shè)計(jì)采用51系列的AT89C51作為主控芯片，DS1302作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，時(shí)鐘調(diào)整由電腦鍵盤輸入，由LCD液晶顯示屏顯示時(shí)鐘信息，系統(tǒng)總體框圖如下： 圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖各組成部分功能、特色如下：1 DS1302為系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的秒、分、時(shí)、日、月、周、年等信息，單片機(jī)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行寫入和讀出，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，使

9、用方便。2 LCD點(diǎn)陣顯示屏用來(lái)顯示時(shí)間信息。3 需要改寫的時(shí)間信息有電腦鍵盤輸入，改寫格式為： Year-Week-Month-Day-Hour-Minute-Second 每一部分均由兩位數(shù)構(gòu)成，如“周五” 應(yīng)輸入“05”，7個(gè)部分輸入完按回車鍵確定。4 MCU控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行：對(duì)DS1302進(jìn)行讀來(lái)獲取時(shí)間、將電腦鍵盤輸入的信息寫入DS1302內(nèi)以改寫時(shí)間、將從DS1302獲取的時(shí)間信息顯示在LCD液晶顯示器上。3.硬件設(shè)計(jì)3.1關(guān)鍵器件簡(jiǎn)介3.1.1 AT89C51簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasa

10、ble Read Only Memory）以及128 BYTES隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。內(nèi)置功能強(qiáng)大微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案。AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其

11、它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。實(shí)物圖及引腳排列如下：圖3.1 AT89C51實(shí)物圖圖3.2 AT89C51引腳圖3.1.2 DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介 DS1302時(shí)鐘內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/PM只是決定采用24或12小時(shí)格式。DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單的采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：（1）RES（復(fù)位、也稱為使能位）（2）I/O（3）SCLK（串行時(shí)鐘），時(shí)鐘RAM的讀寫數(shù)據(jù)以一個(gè)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的

12、字符組方式通信。RST輸入時(shí)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輸入由兩種功能：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(dāng)RST為高電平時(shí)，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超過(guò)2.5V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。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端，SCLK始終是輸入端。實(shí)物及引腳排列如下：圖3.3 DS1302實(shí)物圖 圖3.4 DS1302引腳圖3.1.3 LCD1602 液晶顯示器簡(jiǎn)介1602液晶是一種工業(yè)字符型液晶

13、，能夠同時(shí)顯示1602即32個(gè)字符（16列2行）。它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，它有若干個(gè)57或者511等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。1602正常工作狀態(tài)下接+5V電壓，且其對(duì)比度可調(diào)；內(nèi)部含有復(fù)位電路；提供各種控制功能命令，如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能；內(nèi)含80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器DDRAM；內(nèi)建有192個(gè)57點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM；8個(gè)可由用戶自定義的57的字符發(fā)生器CGRAM；有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。實(shí)物圖和引腳圖如下： 圖3.5 LCD1602 實(shí)物圖圖3.

14、6 LCD1602 引腳圖3.2 系統(tǒng)電路原理仿真圖 圖3.7 系統(tǒng)電路原理仿真圖3.3 器件主要參數(shù)介紹3.3.1 DS1302模塊1 查詢手冊(cè)，知DS1302 引腳2/3之間的晶振為32.768KHZ。2 可以設(shè)定規(guī)定載荷電容為6pF。3 DS1302工作電壓為2.05.5V，VCC2為主電源、VCC1為備用電源。當(dāng)主電源關(guān)閉時(shí)，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。由于DS1302兼容TTL電路，故我們均采用5V供電。足以提供大于最小驅(qū)動(dòng)電流（320納安，2.0V時(shí)）的電流。3.3.2 LCD1602模塊1 查詢手冊(cè)，知1602芯片工作電壓在4.55.5V。模塊最佳工作電壓在5.0V,故我們采用5V電

15、壓給LCD1602供電，此時(shí)的工作電流為2.0mA，足以驅(qū)動(dòng)1602工作。2 顯示容量：162個(gè)字符3 字符尺寸：2.954.35mm4 12號(hào)引腳為液晶顯示偏壓信號(hào)，通過(guò)改變此引腳上電壓，可以改變1602的顯示對(duì)比度。5 1602數(shù)據(jù)引腳接在最小系統(tǒng)的P0口，由于P0口是準(zhǔn)雙向口（不存在高阻抗?fàn)顟B(tài)），需要在片外接上拉電阻。3.3.3 鍵盤輸入模塊1 Proteus仿真環(huán)境下采用虛擬終端作為串口通信的通道，傳輸波特率設(shè)置為9600bit/s。2 實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，用串口調(diào)試助手軟件對(duì)DS1302實(shí)現(xiàn)寫的操作，同樣波特率設(shè)置為9600bit/s。3.3.4 最小系統(tǒng)模塊：1 整個(gè)系統(tǒng)采用5V供電。

16、2 AT89C51靜態(tài)工作頻率為024MHZ，為了滿足串口傳輸數(shù)據(jù)，我們采用11.0592MHZ的晶振為系統(tǒng)提供振蕩頻率。3 振蕩電路電容容量規(guī)定在2040pF之間，我們采用典型值30pF。4 復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)復(fù)位時(shí)通過(guò)在RST引腳上施加2個(gè)機(jī)器周期的高電平，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。為了使電容的充電、放電時(shí)間滿足要求，我們?nèi)的容量為10F。4.軟件設(shè)計(jì)4.1 流程圖4.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流程圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流程圖如圖4.1所示，接通電源之后，系統(tǒng)就處在取數(shù)據(jù)-顯示數(shù)據(jù)的循環(huán)之中。圖4.1 系統(tǒng)總流程圖4.1.2 從DS1302取時(shí)間流程圖圖4.2 從DS1302取時(shí)間流程圖4.1.3 串口數(shù)據(jù)接收、處理流程圖

17、每當(dāng)接收一次串口送來(lái)的數(shù)據(jù)，就進(jìn)一次串口服務(wù)中斷子程序。在串口服務(wù)中斷子程序中，對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：判斷接收的若干個(gè)數(shù)據(jù)是否符合輸入要求。如果符合，就將數(shù)據(jù)存入接收緩沖單元中，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換（將接收到的數(shù)據(jù)由字符BCD碼），然后將轉(zhuǎn)換過(guò)后的數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。如果接收到的數(shù)據(jù)不符合輸入要求，則將這次接收的數(shù)據(jù)舍棄。流程圖如下： 圖4.3 串口數(shù)據(jù)接收、處理流程圖4.1.4 LCD1602顯示時(shí)間流程圖 在每次寫操作執(zhí)行前，都需要對(duì)1602檢查其是否處于“忙”的狀態(tài)，如果其處于“忙”狀態(tài)，那么就等其處于空閑狀態(tài)之后再對(duì)其進(jìn)行寫操作。流程圖如下： 圖4.4 串口數(shù)據(jù)接收、處理流程圖4.2 模塊

18、工作過(guò)程介紹4.2.1 DS1302模塊1 工作過(guò)程：在DS1302進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，RST引腳必須被置為高電平，在每個(gè)SCLK上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被輸入，下降沿時(shí)數(shù)據(jù)被輸出，一次只能讀寫一位，通過(guò)8個(gè)脈沖便可讀取一個(gè)字節(jié)或?qū)懭胍粋€(gè)字節(jié)從而實(shí)現(xiàn)串行輸入與輸出。時(shí)序圖如下：圖4.5 DS1302單字節(jié) 讀 時(shí)序圖經(jīng)過(guò)8個(gè)時(shí)鐘周期的控制讀指令串行輸入后，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)將在接下來(lái)8個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿被輸出。代碼如下：uchar Get_A_Byte_FROM_DS1302() uchar i,b=0x00;for(i=0;i8;i+) b |= _crol_(uchar)IO,i);SCLK=1;SCLK=0

19、;return b/16*10+b%16;圖4.6 DS1302單字節(jié) 寫 時(shí)序圖經(jīng)過(guò)8個(gè)時(shí)鐘周期的控制字節(jié)的寫入，一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)將在接下來(lái)8個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿完成，數(shù)據(jù)的傳輸從字節(jié)最低位開(kāi)始。代碼如下：void Write_A_Byte_TO_DS1302(uchar x) uchar i;for(i=0;i=1;2 控制指令：圖4.7 DS1302 控制指令圖Bit7位必須為1，如果是0寫入將被禁止。Bit6位為0是指定對(duì)時(shí)鐘/日歷寄存器控制讀寫操作，為1則為對(duì)RAM區(qū)數(shù)據(jù)的控制讀寫操作，最低位Bit0指定是寫操作（0）還是讀操作（1）。3 時(shí)鐘/日歷寄存器圖4.8 DS1302時(shí)鐘日歷寄存

20、器“秒”寄存器中Bit7位為時(shí)鐘停止標(biāo)志位，若CH=1，時(shí)鐘晶振停止起振，DS1302進(jìn)入低功耗待命模式，若CH=0，晶振開(kāi)始起振。 WP位為寫保護(hù)位，為1有效。在任何 寫 操作執(zhí)行前，WP位都應(yīng)該置0，使寫保護(hù)位無(wú)效，即允許寫。注意：寫入時(shí)鐘日歷寄存器內(nèi)的內(nèi)容應(yīng)為BCD碼，必須將串口接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為BCD碼然后再存放在DS1302中，轉(zhuǎn)換代碼如下：void DateChange(void)/將10進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼存放在/RECEIVE_BUFFER2數(shù)組中int i;for(i=0;i7;i+)RECEIVE_BUFFER2i=RECEIVE_BUFFER1i*3*10+RECEIVE

21、_BUFFER1i*3+1;for(i=0;i7;i+)RECEIVE_BUFFER2i=RECEIVE_BUFFER2i/10*16+RECEIVE_BUFFER2i%10;4.2.2 LCD1602模塊1 LCD1602讀操作：LCD1602作為一個(gè)顯示設(shè)備，其讀操作一般很少用到，只有在向1602寫數(shù)據(jù)，需要判斷其是否“忙”時(shí)，才會(huì)用到讀操作。讀操作時(shí)序圖如下：圖4.9 LCD1602 讀 時(shí)序圖首先將RS拉低，RW置高，表示 讀數(shù)據(jù)，再將使能端置高，P0口上的數(shù)據(jù)輸入，即可將數(shù)據(jù)讀入。代碼如下：uchar Read_LCD_State() uchar state;RS=0;RW=1;EN

22、=1;DelayMS(1); state=P0;EN = 0;DelayMS(1);return state;2 LCD1602寫操作：相較于讀操作，寫操作用的很多。寫操作時(shí)序圖如下：圖4.10 LCD1602 寫 時(shí)序圖需要注意的是，在每次寫操作執(zhí)行前，都需要對(duì)1602檢查其是否處于“忙”的狀態(tài)，如果其處于“忙”狀態(tài)，那么就等其處于空閑狀態(tài)之后再對(duì)其進(jìn)行寫操作。判忙代碼如下：void LCD_Busy_Wait() while(Read_LCD_State()&0x80)=0x80);DelayMS(5);uchar Read_LCD_State() uchar state;RS=0;RW=

23、1;EN=1;DelayMS(1); state=P0;EN = 0;DelayMS(1);return state;寫 數(shù)據(jù)代碼如下：void Write_LCD_Data(uchar dat) LCD_Busy_Wait();RS=1;RW=0;EN=0;P0=dat;EN=1;DelayMS(1);EN=0;寫 指令代碼如下：void Write_LCD_Command(uchar cmd) LCD_Busy_Wait(); RS=0;RW=0;EN=0;P0=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;3 LCD1602 初始化操作： 1602初始化操作是對(duì)1602顯示的方式、功

24、能作一些設(shè)置，達(dá)到預(yù)期的顯示效果。通過(guò)將指令寫入1602中即可實(shí)現(xiàn)初始化操作。指令說(shuō)明如下： 顯示模式設(shè)置： 圖4.11 LCD1602 顯示模式設(shè)置 顯示開(kāi)/關(guān)及光標(biāo)設(shè)置： 圖4.12 LCD1602 顯示開(kāi)/關(guān)及光標(biāo)設(shè)置初始化代碼如下：void Init_LCD() Write_LCD_Command(0x38); /162顯示，57點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口 DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x01);/清屏 DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x06);/增量方式，不移位 DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x0c);/

25、開(kāi)顯示，光標(biāo)關(guān)，字符不閃爍 DelayMS(1);4.2.3 串口接收模塊用電腦鍵盤，將要輸入的時(shí)間通過(guò)串口發(fā)送給MCU。串口采用方式1，波特率設(shè)置為9600Bit/s。發(fā)送及接收時(shí)序圖如圖所示： 圖4.13 串口工作方式1的時(shí)序圖串口接收代碼如下：void UART_ISR() interrupt 4/串口中斷：由串口輸入uchar Temp;if(RI)RI=0;Temp=SBUF;if(Temp!=0x0d)RECEIVE_BUFFER1rec_i=Temp-0;/獲取字符對(duì)應(yīng)的rec_i+;if(Temp=0x0d)DateChange()；if(Date_Check()=1)DS13

26、02Init();/向DS1302寫入elseES=0;SBUF=E;while(TI=0);TI=0;SBUF=r;while(TI=0);TI=0;SBUF=r;while(TI=0);TI=0;SBUF=o;while(TI=0);TI=0;SBUF=r;while(TI=0);TI=0;SBUF=0x0D;while(TI=0);TI=0;ES=1;rec_i=0;if(TI)TI=0;5.系統(tǒng)調(diào)試與仿真5.1 采用Proteus硬件仿真調(diào)試創(chuàng)建調(diào)試過(guò)程如圖：1 在Debug模式下選擇Proteus VSM Monitor-51 Driver硬件驅(qū)動(dòng)。然后點(diǎn)擊確定即可。如圖5.1所示。

27、圖5.1 調(diào)試設(shè)置2 點(diǎn)擊工具欄上按鈕，即可開(kāi)始keil與proteus聯(lián)調(diào)過(guò)程，如圖5.2所示：圖5.2 聯(lián)調(diào)過(guò)程5.2 調(diào)試過(guò)程調(diào)試過(guò)程中，我遇到了一些問(wèn)題，后來(lái)都通過(guò)調(diào)試解決了。1 我的本次設(shè)計(jì)有一項(xiàng)功能：若操作者沒(méi)有按照規(guī)定格式輸入，則虛擬中斷（串口調(diào)試助手）會(huì)顯示一個(gè)字符串“Error”。如圖：圖5. 3運(yùn)行過(guò)程而我在最初階段并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)此功能。后來(lái)通過(guò)調(diào)試，我發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題所在：輸出此段字符應(yīng)采用查詢方式輸出，而我采用了中斷方式。在執(zhí)行此操作時(shí)，就處在串口中斷服務(wù)子程序內(nèi)，系統(tǒng)不會(huì)再響應(yīng)串口中斷。將此中斷方式輸出改為查詢方式輸出就解決了這個(gè)問(wèn)題。2 在我通過(guò)虛擬終端向系統(tǒng)輸入日期時(shí)，DS

28、1302不能接收我輸入的數(shù)據(jù)。調(diào)試過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)是時(shí)序出了問(wèn)題。向DS1302寫入數(shù)據(jù)時(shí)，RST為高的情況下，SCLK上升沿時(shí)IO口數(shù)據(jù)被寫入DS1302，而我程序內(nèi)則寫成了下降沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫入。5.3 運(yùn)行效果Proteus運(yùn)行按鈕按下，LCD1602顯示的時(shí)間與當(dāng)前系統(tǒng)的時(shí)間同步，且虛擬中斷輸出一段字符串，用來(lái)提示輸入格式。如圖所示：圖5. 4運(yùn)行過(guò)程接下來(lái)，按照提示的格式輸入時(shí)間，如：15-07-12-31-23-59-50 ，如圖所示：圖5. 5運(yùn)行過(guò)程然后再按下回車鍵，則1602上即顯示輸入格式的時(shí)間，如圖所示：圖5. 6運(yùn)行過(guò)程若重新按照格式輸入，則時(shí)間會(huì)再一次改變，如圖：圖5. 7

29、運(yùn)行過(guò)程如若輸入的格式不正確，則虛擬終端會(huì)輸出一個(gè)字符串“Error”來(lái)提醒操作者輸入格式錯(cuò)誤，如圖所示：圖5. 8運(yùn)行過(guò)程同時(shí)，此系統(tǒng)還有檢測(cè)輸入日期是否實(shí)際的功能，如輸入：16-08-12-31-23-59-50 （周-08肯定是錯(cuò)誤的），虛擬中斷也會(huì)輸出字符串“Error”來(lái)提示操作者，如圖所示：圖5. 9運(yùn)行過(guò)程所有功能運(yùn)行效果介紹完畢。5.4 仿真的局限性軟件仿真與實(shí)際驗(yàn)證有很大的不同。軟件仿真是將元器件、導(dǎo)線等理想化了，不會(huì)出錯(cuò)，而實(shí)際電路的走線布線、元器件、工作環(huán)境（如溫度、濕度等）對(duì)電路的運(yùn)行都是有影響的，只是影響大小不同而已，甚至期間因?yàn)槭艿接绊懚苯訐p壞，這些都是在軟件仿真

30、時(shí)不可能遇到的。除此之外，同一型號(hào)的元器件，不同廠家，甚至是同一廠家不同批次生產(chǎn)出來(lái)的元器件都多少有些差異，而這些差異都有可能使硬件運(yùn)行失敗。最直觀的例子就是：我在調(diào)試的過(guò)程中，在Proteus上完美運(yùn)行的程序，燒寫進(jìn)實(shí)驗(yàn)板之后現(xiàn)實(shí)的效果就沒(méi)有了。根本看不見(jiàn)時(shí)間。最后經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試，期間對(duì)1602工作的時(shí)序作了一些調(diào)整，我才解決了這個(gè)問(wèn)題，讓實(shí)驗(yàn)板與仿真實(shí)現(xiàn)同樣的效果。由此看來(lái)，仿真的局限性很大，只有在硬件上實(shí)現(xiàn)才能算是真正的完成了設(shè)計(jì)。5.5 方案改進(jìn)雖然此設(shè)計(jì)已經(jīng)滿足了基本要求，但在滿足用戶方面還存在一些欠缺。比如：用戶如果輸入一個(gè)不存在的時(shí)間，如 2012年2月29日。系統(tǒng)應(yīng)該能識(shí)別

31、2010年不是閏年，并不存在此時(shí)間。此時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)提示輸入錯(cuò)誤。此外，LCD1602顯示界面還可以做一些調(diào)整，如增加溫度顯示，濕度顯示等。6.設(shè)計(jì)總結(jié)雖然本次課程設(shè)計(jì)只持續(xù)了不到一周，但我學(xué)到的東西很多很多。從接到這個(gè)題目到現(xiàn)在設(shè)計(jì)的完成，每一步我都有深刻的體會(huì)。作為一名工科生，我更喜歡有條理地總結(jié)這次設(shè)計(jì)的收獲：1 首先，本次設(shè)計(jì)我收獲最大的就是我懂得了：學(xué)習(xí)單片機(jī)這門課不單單是學(xué)會(huì)畫圖、寫代碼就OK了。而是應(yīng)該培養(yǎng)自己的“工程師”能力。從分析設(shè)計(jì)要求到選擇方案再到設(shè)計(jì)，真正掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)手段，才是最重要的。2 其次，這次設(shè)計(jì)也培養(yǎng)了我獨(dú)自完成任務(wù)的能力。之前的課程設(shè)計(jì)任務(wù)都是多人一

32、組的，而這次是一個(gè)人一組。起初我以為我自己一人完成不了任務(wù)，直到最后，我才明白自己確實(shí)有獨(dú)立完成設(shè)計(jì)的能力。3 由軟件仿真到板子實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，讓我明白了軟件仿真的局限性。仿真不能將問(wèn)題體現(xiàn)出來(lái)，不能代替實(shí)際。在以后的設(shè)計(jì)任務(wù)中，如果條件允許，能用實(shí)物實(shí)現(xiàn)的都用實(shí)物實(shí)現(xiàn)。4 學(xué)習(xí)單片機(jī)，看懂技術(shù)手冊(cè)很重重要。它是技術(shù)人員之間溝通的工具，只有完全看懂它，才能順利的完成設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)【1】張毅剛.基于Proteus的單片機(jī)課程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).人民郵電出版社.2014.12【2】張毅剛.彭喜元，彭宇.單片機(jī)原理及其應(yīng)用.高等教育出版社.2014.12【3】馬忠梅.單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì).北京航

33、空航天大學(xué)出版社.【4】彭偉.單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例.電子工業(yè)出版社.2012.10【5】劉坤.51單片機(jī)典型應(yīng)用開(kāi)發(fā)范例大全.中國(guó)鐵路出版社.2.11.10【6】李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社.2013.7附錄附錄一：系統(tǒng)原理圖附錄二：程序設(shè)計(jì)#include #include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit IO = P32;sbit SCLK = P14;sbit RST = P33;sbit RS = P22;sbit RW = P21;sbit EN =

34、 P20;uchar code *WEEK= *,SUN,MON,TUS,WEN,THU,FRI,SAT;uchar rec_i=0; uchar LCD_DSY_BUFFER1=DATE 00-00-00 ;uchar LCD_DSY_BUFFER2=TIME 00:00:00 ;uchar Time7;uchar RECEIVE_BUFFER123; uchar RECEIVE_BUFFER210;uchar code WRITE_RTC_ADDR7 = 0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c;void DelayMS(uint ms) uchar

35、 i;while(ms-) for(i=0;i120;i+);void Write_A_Byte_TO_DS1302(uchar x)/通過(guò)8個(gè)脈沖，向1302內(nèi)串行寫入一/個(gè)字節(jié) uchar i;for(i=0;i=1;uchar Get_A_Byte_FROM_DS1302() uchar i,b=0x00;for(i=0;i8;i+) b |= _crol_(uchar)IO,i);/_crol_循環(huán)左移 IO由 位到 字節(jié) 強(qiáng)制轉(zhuǎn)換 SCLK=1;SCLK=0;return b/16*10+b%16;/寄存器內(nèi)為BCD碼 uchar Read_Data(uchar addr)/讀日期，

36、返回時(shí)、分、秒。 uchar dat;RST = 0;SCLK=0;RST=1;/RST 即為 EN 此句為下一句做準(zhǔn)備 /注意：先將SCLK清 0之后，RST才/能置為 1 Write_A_Byte_TO_DS1302(addr);/向DS1302寫入控制指令 “讀 ” dat = Get_A_Byte_FROM_DS1302(); SCLK=1;RST=0;return dat;void GetTime() uchar i,addr = 0x81;for(i=0;i7;i+) Timei=Read_Data(addr);addr+=2;/控制字818D，依次讀取 秒 分 時(shí) /日月周年存放

37、在Time的06數(shù)組中 uchar Read_LCD_State() uchar state;RS=0;RW=1;EN=1;DelayMS(1); state=P0;EN = 0;DelayMS(1);return state;void LCD_Busy_Wait() while(Read_LCD_State()&0x80)=0x80);/當(dāng)BF位為1時(shí)，表示LCD忙 DelayMS(5); void Write_LCD_Data(uchar dat) LCD_Busy_Wait();RS=1;RW=0;EN=0;P0=dat;EN=1;DelayMS(1);EN=0;void Write_L

38、CD_Command(uchar cmd) LCD_Busy_Wait();/等待LCD不忙 RS=0;RW=0;EN=0;P0=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;void Init_LCD() Write_LCD_Command(0x38);/設(shè)置162顯示，57點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口 DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x01);/清屏 DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x06);/增量方式，不移位 DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x0c);/開(kāi)顯示，光標(biāo)關(guān)，字符不閃爍 DelayMS(1);void

39、 Set_LCD_POS(uchar p) Write_LCD_Command(p|0x80);void Display_LCD_String(uchar p,uchar *s) uchar i;Set_LCD_POS(p);/設(shè)置字符顯示位置for(i=0;i16;i+)Write_LCD_Data(si);DelayMS(1); void Format_Time(uchar d,uchar *a) a0=d/10+0;a1=d%10+0;void Output_Prompt()/串口輸出字符格式提示uchar i;uchar code string1=Year-Week-Month-Day

40、-Hour-Month-Second ENTER;for(i=0;i50;i+)SBUF=string1i;while(TI=0);TI=1; SBUF=0x0D;while(TI=0);TI=1;void main()TMOD=0x20;/定時(shí)器1工作于方式2SCON=0x50;/串口工作在方式1，允許接收TH1=0xFD;/波特率9600b/s，11.0592MHZ TL1=0xFD; EA=1;ES=1;RI=0;TI=0;TR1=1;Output_Prompt();/輸入提示Init_LCD();while(1) GetTime();Format_Time(Time6,LCD_DSY_

41、BUFFER1+5);/年裝入顯示緩沖單元 Format_Time(Time4,LCD_DSY_BUFFER1+8);/月裝入顯示緩沖單元Format_Time(Time3,LCD_DSY_BUFFER1+11);/日裝入顯示緩沖單元strcpy(LCD_DSY_BUFFER1+13,WEEKTime5);/周裝入顯示緩沖單元Format_Time(Time2,LCD_DSY_BUFFER2+5);/時(shí)裝入顯示緩沖單元Format_Time(Time1,LCD_DSY_BUFFER2+8);/分裝入顯示緩沖單元Format_Time(Time0,LCD_DSY_BUFFER2+11);/秒裝入顯示緩沖單元Display_LCD_String(0x00,LCD_DSY_BUFFER1);/0x00是LCD RAM映/射第一行位置 Display_LCD_String(0x40,LCD_DSY_BUFFER2);/0x40是LCD RAM /映射第二行位置 void DateChange(void)/將10進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼存放在/RECEIVE_BUFFER2數(shù)組中int i;for(i=0;i7;i+)RECEIVE_BUFFER