基于ds1302和單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：基于DS1302電子實(shí)時(shí)時(shí)鐘 姓 名：XXX 同 組 人：XXX班級(jí)學(xué)號(hào)：XX指導(dǎo)老師：XXXXX日 期：2011-12-22目 錄摘要 第一部分：題目要求4第二部分：方案論證與選擇4第三部分：電路設(shè)計(jì)與參數(shù)選擇7第四部分：系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)10第五部分：系統(tǒng)調(diào)試與儀器使用12第六部分：測(cè)試數(shù)據(jù)與結(jié)果分析18第七部分：使用說明書19總 結(jié)19摘要本作品是以89C52單片機(jī)為核心，DS1302時(shí)鐘芯片、數(shù)碼管做顯示器及74LS08與門構(gòu)成的24小時(shí)制單功能電子實(shí)時(shí)時(shí)鐘。這種單功能電子實(shí)時(shí)時(shí)鐘不僅具有了一般數(shù)字鐘的基本功能，并且通過兩個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘運(yùn)行與停止功能。如果我們要設(shè)置

2、時(shí)間，只需在軟件程序上改變時(shí)鐘芯片的初始化程序。在電子產(chǎn)品盛行的今天，像這樣的設(shè)計(jì)我們可以給它更大的發(fā)展空間。 第一部分 題目要求我們?cè)O(shè)計(jì)的這種24小時(shí)制功能鐘，可以在數(shù)碼管上顯示時(shí)、分、秒，并且我們可以通過按鈕來控制時(shí)鐘的運(yùn)行及停止（按鈕KEY1控制時(shí)鐘停止運(yùn)行，按鈕KEY2控制時(shí)鐘運(yùn)行）并采用220V交流電源供電。第二部分 方案論證與選擇一、 系統(tǒng)功能框圖在現(xiàn)今的這個(gè)社會(huì)，每天的時(shí)間都很緊迫，有些人怕誤了時(shí)間做自己重要的事，尤其是對(duì)現(xiàn)在的學(xué)生而言，他們?cè)缟弦缙?，上課要準(zhǔn)時(shí)，這樣都少不了有一個(gè)時(shí)鐘；早上干早班的人，在外出行的人，工廠里某些要嚴(yán)格按時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)來控制的產(chǎn)品等等一些我們身邊無時(shí)無刻

3、都有的，而在這個(gè)關(guān)鍵的部分就要用到我們本次設(shè)計(jì)的時(shí)鐘來計(jì)時(shí)了。下面我們就介紹一下本次設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)框圖。單 片 機(jī)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路復(fù)位電路DS1302時(shí)鐘芯片數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒兩個(gè)按鈕控制時(shí)鐘芯片的運(yùn)行及停止二、系統(tǒng)主要部分有：1：中央處理器電路：采用單片機(jī)芯片機(jī)外圍電路構(gòu)成最小系統(tǒng)。2：時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路：時(shí)鐘芯片3：人機(jī)接口電路：按鍵電路、數(shù)碼管顯示電路。三、方案論證及選擇1時(shí)鐘電路部分 方案一：利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)功能來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的走時(shí)，通過計(jì)算可知，使定時(shí)器每25ms產(chǎn)生一次中斷，當(dāng)產(chǎn)生40次中斷后秒單元將加一，以此類推，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的走時(shí)，并加以顯示。由于這種方式在斷電的情況下將

4、停止走時(shí)，且通電后必須再初始化，而且需要調(diào)表，故不用此方法。方案二：我們選用DS1302時(shí)鐘芯片， 該芯片是美國(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用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)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

5、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。外部引腳分配 各引腳的功能為： Vcc1：備用電源；Vcc2：主電源。當(dāng)Vcc2Vcc1+0.2V時(shí)，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2 Vcc1時(shí)，由Vcc1向DS1302供電。 SCLK：串行時(shí)鐘，輸入； I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線； CE：輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一，CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次，CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?DS1302有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器共有12個(gè)，其中有7個(gè)寄存器（讀時(shí)81h8Dh，寫時(shí)80h8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為BCD碼形式。 所以，最后本

6、設(shè)計(jì)采用DS1302時(shí)鐘芯片。2、顯示部分 本設(shè)計(jì)中，顯示部分我們可以采用1602液晶顯示器或多個(gè)LED數(shù)碼管顯示器，下面我們就對(duì)這兩個(gè)顯示進(jìn)行比較，看看那個(gè)顯示器更加的適合該設(shè)計(jì)。 比較一：采用LCD1602液晶顯示器。在我們的日常生活中，我們對(duì)LCD1602液晶顯示器并不陌生，在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以用到它顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。特別是在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中用它作為輸出器件有顯示質(zhì)量高、采用數(shù)字式接口、體積小、重量輕。功耗低等優(yōu)點(diǎn)。通常按顯示方式咳咳分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。但是在用它做顯示器的時(shí)候，我們要對(duì)它進(jìn)行編程，比如我們要顯示一個(gè)字符，那么這

7、個(gè)時(shí)候就復(fù)雜了，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6x8或8x8點(diǎn)陣組成，我們這時(shí)候既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)8字節(jié)，還要使每個(gè)字節(jié)的不同位為“1”，其他的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來在顯示簡(jiǎn)單的數(shù)字上就大大的加大了我們?cè)O(shè)計(jì)的難度，所以，對(duì)于一些簡(jiǎn)單的數(shù)字，我們不應(yīng)采用LCD1602液晶顯示來顯示。 比較二：使用多個(gè)LED數(shù)碼管顯示。LED數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的 2個(gè)8數(shù)碼管字樣了。如：顯示一個(gè)“2”字，

8、那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱為共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。再一個(gè)，數(shù)碼管相對(duì)于LCD1602液晶顯示器來說具有亮度大、接口設(shè)計(jì)比較容易，價(jià)格相對(duì)較便宜等優(yōu)點(diǎn)。且在

9、本次設(shè)計(jì)中恰好能把我們要顯示的數(shù)字顯示出來。所以，本次設(shè)計(jì)采用多個(gè)LED數(shù)碼管顯示器來顯示數(shù)字。 3、按鍵部分方案一：并口輸入式的按鍵控制。它的優(yōu)點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但每一管腳對(duì)應(yīng)一個(gè)按鍵，雖然說單片機(jī)有多個(gè)外部引腳，但本系統(tǒng)采用多個(gè)LED數(shù)碼管顯示、時(shí)鐘芯片等外圍電路，他們占用外部接口線較多，要是此時(shí)要在單片機(jī)上再添加幾個(gè)按鍵的話，那么這樣單片機(jī)的外部引腳就有點(diǎn)供應(yīng)不了，所以在占用如此多管腳的情況下，該方案是不可取的。方案二：我們可以采用芯片74LS08與門來擴(kuò)展接口，雖然在該設(shè)計(jì)中我們只用到二個(gè)按鈕，但用這個(gè)芯片就足可以了。我們采用這種方式只占用1個(gè)口線，另外按鍵去抖動(dòng)較方便，是一種明智的選

10、擇。 第三部分 電路設(shè)計(jì)與參數(shù)選擇一、 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)和元件的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求和計(jì)算簡(jiǎn)便的原則，我們選擇12M的石英晶振、30PF的陶瓷電容、22uF的瓷片電容、10k電阻、+5V電源，最小系統(tǒng)圖如下：二、數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) 電路如下圖：我們這里采用8個(gè)數(shù)碼管來顯示時(shí)分秒，在單片機(jī)的P0引腳上外接上10k的上拉電阻。P0口輸出段碼，P2口輸出位碼。三、DS1302時(shí)鐘芯片電路設(shè)計(jì) 部分電路圖如下：在這里我們采用32.768kMZ的晶振接在DS1302的X1和X2之間，DS1302的5、6、7引腳分別接在單片機(jī)的P1.2、P1.1、P1.0三個(gè)引腳上，VCC2接上+5V電源，VCC1可以

11、外接電源。四、按鍵電路設(shè)計(jì) 部分電路圖如下：這里我們采用74LS08與門芯片來擴(kuò)展接口，同時(shí)，我們?cè)诰幊虝r(shí)用外部中斷0來設(shè)計(jì)程序，以便更好的實(shí)現(xiàn)效果。在按鍵與單片機(jī)13和14引腳之間接上一10k的上拉電阻，電阻上接+5V電源。第四部分 軟件設(shè)計(jì)部分一、 主程序單元部分。 MAIN1、定義一個(gè)緩沖數(shù)據(jù)ReadValue2、DS1302初始化外部中斷設(shè)置從秒寄存器讀取數(shù)據(jù)保存到緩沖數(shù)據(jù)ReadValue中key1=0?key2=0?DS1302停止運(yùn)行writeset1302(0x80, dat|0x80)YESNODS1302可以運(yùn)行writeset1302(0x80, dat|0x7f)YES

12、將讀出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化調(diào)用時(shí)、分、秒顯示程序 主程序流程圖如上所示 在主程序中調(diào)用時(shí)分秒顯示子程序，通過按鍵來判斷DS1302時(shí)鐘芯片運(yùn)行還是停止。二、外部中斷部分 判斷KEY1是否為0 ？stoptime(1);判斷KEY2是否為0 ？stoptime(0); 用外部中斷0來是秒停止或開始計(jì)數(shù)。三、 顯示程序單元部分。此系統(tǒng)的顯示部分采用的是多個(gè)LED數(shù)碼管顯示，主要顯示時(shí)分秒，內(nèi)的數(shù)據(jù)通過輸出端口一次輸出到顯示器上。時(shí)、分、秒顯示流程圖如下：P2賦位碼P0賦段碼延時(shí)1ms注釋：該顯示大概流程圖是這樣，但在該程序設(shè)計(jì)中是把時(shí)、分、秒的顯示程序分別提出來單獨(dú)做一個(gè)子程序。四、DS1302時(shí)鐘芯片判斷

13、時(shí)鐘是否停止流程圖 定義一個(gè)flag 數(shù)據(jù)讀寄存器dat=readset1302(0x81);寫入不保護(hù)命令writeset1302(0x8e,0x00);判斷flag是否問為1？DS1302停止計(jì)數(shù)writeset1302(0x80, dat|0x80);DS1302可以進(jìn)行計(jì)數(shù)writeset1302(0x80, dat&0x7f); 第五部分 系統(tǒng)調(diào)試與儀器使用一、 系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試工作分硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩部分，調(diào)試方法介紹如下：首先，硬件調(diào)試主要是先搭建硬件平臺(tái)，然后利用萬用表等工具對(duì)電路檢測(cè)，最后用程序進(jìn)行功能調(diào)試，硬件調(diào)試比較費(fèi)時(shí)，需要細(xì)心和耐心也需要熟練掌握電路原理。然后，可以直接

14、應(yīng)用編輯或仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，比如單片機(jī)C51編輯軟件Keil.該軟件提供了一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境uVision，它包括C編輯、宏編輯、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器。通過編譯。運(yùn)行，可以檢查程序錯(cuò)誤。但使用此方法，仍需要十分了解所使用元器件的工作方式和管腳連接方式。軟件調(diào)試過程中要仔細(xì)耐心，即便是要多寫一兩個(gè)字符，都無法編譯成功。而有時(shí)往往在Keil中編譯。運(yùn)行無錯(cuò)，但燒錄到單片機(jī)中運(yùn)行出錯(cuò)，很有可能是編程時(shí)管腳或時(shí)序編輯得不對(duì)。還有一種方式，即應(yīng)用仿真軟件搭建電路的軟件平臺(tái)，再導(dǎo)入程序進(jìn)行仿真調(diào)試，如果電路出錯(cuò)，可以在計(jì)算機(jī)上方便的修改電路，程序出錯(cuò)可以重新編輯程序，這種方法節(jié)時(shí)、省力、

15、經(jīng)濟(jì)、方便。我們這里應(yīng)用的是Protuse7.5.總之，調(diào)試過程是一個(gè)軟硬件結(jié)合調(diào)試的過程，硬件電路是基礎(chǔ)，軟件是檢測(cè)硬件電路和實(shí)現(xiàn)其功能的關(guān)鍵。 1、 時(shí)鐘顯示：我們首先進(jìn)行時(shí)鐘信號(hào)測(cè)試、多個(gè)LED數(shù)碼管顯示的的調(diào)試，以實(shí)現(xiàn)基本功能，看看在把程序?qū)нM(jìn)去是否有線路沒有接通或虛焊的現(xiàn)象出現(xiàn)。在這個(gè)過程中，我們主要讓數(shù)碼管上有數(shù)字顯示出來，具體是什么數(shù)這就不用關(guān)了。2、 DS1302的調(diào)試該電路含DS1302芯片、主電源、備用電源、晶振等部分。在與單片機(jī)連接的過程中需要注意以下幾點(diǎn)： 1）、清楚DS1302與單片機(jī)連接的管腳。本設(shè)計(jì)定義為：DS1302的SCLK連接P1.0,I/O口連接P1.1,

16、RST口連接P1.2. 2）、注意電源正負(fù)極連接。 3）、DS1302連接32.768KHz的晶振。該晶振體形比較小，在焊接是要小心的，注意不要將晶振引腳弄斷。同時(shí)也要盡量使晶振離DS1302的X1、X2引腳近距離焊接。 4）、編寫DS1302的時(shí)鐘/日歷程序，只要能夠正確顯示時(shí)間。燒錄進(jìn)單片機(jī)，檢查電路電源正負(fù)極連接是否正確。檢查無誤后再上電檢查。 3、按鍵電路調(diào)試按鍵電路比較簡(jiǎn)單，故而調(diào)試起來也比較容易，只需要保證按鍵焊接正確，沒有虛焊或忘焊的現(xiàn)象出現(xiàn)一般不會(huì)出很大的問題。二、程序?qū)胨脙x器 采用51單片機(jī)開發(fā)板軟件和PZISP軟件把程序?qū)?9C51單片機(jī)中。三、源程序#include

17、/頭文件#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int sbit DATA=P11; /位定義1302芯片的接口，數(shù)據(jù)輸出端定義在P1.1引腳sbit RST=P12; /位定義1302芯片的接口，復(fù)位端口定義在P1.1引腳sbit SCLK=P10; /位定義1302芯片的接口，時(shí)鐘輸出端口定義在P1.1引腳sbit key1=P33;sbit key2=P34;uchar code displaytable10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uch

18、ar second,minute,hour;void delaynus(uchar n) uchar i; for(i=0;in;i+) ;void delayms(uchar n) uchar i; while(n-) for(i=0;i120;i+);void write1302(uchar dat) uchar i; SCLK=0; /拉低SCLK，為脈沖上升沿寫入數(shù)據(jù)做好準(zhǔn)備 delaynus(2); /稍微等待，使硬件做好準(zhǔn)備 for(i=0;i=1; /將dat的各數(shù)據(jù)位右移1位，準(zhǔn)備寫入下一個(gè)數(shù)據(jù)位 void writeset1302(uchar Cmd,uchar dat) R

19、ST=0; /禁止數(shù)據(jù)傳遞 SCLK=0; /確保寫數(shù)居前SCLK被拉低 RST=1; /啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸 delaynus(2); /稍微等待，使硬件做好準(zhǔn)備 write1302(Cmd); /寫入命令字 write1302(dat); /寫數(shù)據(jù) SCLK=1; /將時(shí)鐘電平置于已知狀態(tài) RST=0; /禁止數(shù)據(jù)傳遞unsigned char read1302(void) uchar i,dat; delaynus(2); /稍微等待，使硬件做好準(zhǔn)備 for(i=0;i=1; /將dat的各數(shù)據(jù)位右移1位，因?yàn)橄茸x出的是字節(jié)的最低位 if(DATA=1) /如果讀出的數(shù)據(jù)是1 dat|=0x80

20、; /將1取出，寫在dat的最高位 SCLK=1; /將SCLK置于高電平，為下降沿讀出 delaynus(2); /稍微等待 SCLK=0; /拉低SCLK，形成脈沖下降沿 delaynus(2); /稍微等待 return dat; /將讀出的數(shù)據(jù)返回uchar readset1302(uchar Cmd) unsigned char dat; RST=0; /拉低RST 178 / 192 SCLK=0; /確保寫數(shù)居前SCLK被拉低 RST=1; /啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸 write1302(Cmd); /寫入命令字 dat=read1302(); /讀出數(shù)據(jù) SCLK=1; /將時(shí)鐘電平置于已

21、知狀態(tài) RST=0; /禁止數(shù)據(jù)傳遞 return dat; /將讀出的數(shù)據(jù)返回void setprotect(bit flag)/設(shè)置保護(hù) if(flag) writeset1302(0x8e,0x80);/寫入保護(hù)指令 else writeset1302(0x8e,0x00);/寫入不保護(hù)指令void stoptime(bit flag) / 是否將時(shí)鐘停止 uchar dat; dat=readset1302(0x81); setprotect(0); if(flag) writeset1302(0x80, dat|0x80); else writeset1302(0x80, dat&0

22、x7f);void init_ds1302(void) setprotect(0); /根據(jù)寫狀態(tài)寄存器命令字，寫入不保護(hù)指令 writeset1302(0x80,(0/10)4|(0%10); /根據(jù)寫秒寄存器命令字，寫入秒的初始值 writeset1302(0x82,(0/10)4|(0%10); /根據(jù)寫分寄存器命令字，寫入分的初始值 writeset1302(0x84,(12/10)4)*10 + (ReadValue&0x0F);/將讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 displaysecond(second); /顯示秒 ReadValue = readset1302(0x83); /從分寄存器讀 minute=(ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F); /將讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 displayminute(minute);